模型教學(xué)法在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

徐少媛

【摘 要】本文論述概念模型、物理模型、數(shù)學(xué)模型在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，以便更加直觀形象地講解化學(xué)知識(shí)，幫助學(xué)生理解和掌握化學(xué)知識(shí)，提高教學(xué)效率。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 模型教學(xué) 教學(xué)效率

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）06B-0091-02

模型教學(xué)方法是起源于英國(guó)工業(yè)革命時(shí)期的一種教學(xué)方法，后經(jīng)過(guò)美國(guó)等國(guó)家的不斷改良才形成今天的模型教學(xué)法的完整體系。模型教學(xué)法在實(shí)際應(yīng)用中主要是將抽象難懂的知識(shí)直觀形象地表現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生更加直觀形象地感受到化學(xué)知識(shí)，所以用模型教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)時(shí)既能幫助教師透徹地講解知識(shí)內(nèi)容，又能幫助學(xué)生完整透徹地理解和掌握知識(shí)，這也正是模型教學(xué)法在高中化學(xué)教學(xué)中得到有效運(yùn)用的原因。下面就分別對(duì)概念模型、物理模型、數(shù)學(xué)模型在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用展開(kāi)詳細(xì)的論述。

一、建立概念模型，用圖形解釋規(guī)律

用文字表述出事物或者通過(guò)圖示、文字等符號(hào)對(duì)抽象的事物規(guī)律進(jìn)行表示就是概念模型，簡(jiǎn)而言之就是采用符號(hào)圖示等簡(jiǎn)潔地表達(dá)出文字所表述的內(nèi)容。在高中化學(xué)教學(xué)中采用概念模型最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中樹(shù)立良好的學(xué)習(xí)信心。

如在教學(xué)必修1第二章《物質(zhì)的分類》時(shí)，為了能夠更好地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物質(zhì)的分類進(jìn)行理解和掌握，筆者在教學(xué)的過(guò)程中選用模型教學(xué)法中的概念模型法來(lái)對(duì)這部分知識(shí)進(jìn)行講解。這節(jié)課的知識(shí)內(nèi)容是從物質(zhì)的組成開(kāi)始，然后通過(guò)純凈物、混合物引出所有的知識(shí)內(nèi)容。雖然知識(shí)條理比較明晰，但是對(duì)于學(xué)生來(lái)講，該部分知識(shí)內(nèi)容繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行完全理解記憶比較吃力，因此，筆者采用概念模型的方法來(lái)幫助學(xué)生對(duì)該部分的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行梳理。如圖 1 所示，這樣的概念模型圖，學(xué)生就能比較容易地區(qū)分清楚游離態(tài)與化合態(tài)的關(guān)系，以及單質(zhì)與化合物的關(guān)系，使學(xué)生能夠理清物質(zhì)中分子、原子、離子的關(guān)系，為化學(xué)的深層次學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。再者，用概念模型對(duì)高中化學(xué)概念進(jìn)行教學(xué)時(shí)能比較有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生覺(jué)得學(xué)習(xí)概念不再枯燥單調(diào)，從而有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)際教學(xué)中可以用到的概念模型是多樣的，因此教師要結(jié)合具體的知識(shí)，在有了清晰的思路后經(jīng)過(guò)知識(shí)簡(jiǎn)化，選取一種適合的概念模型。

圖1

當(dāng)然，概念模型不只適合概念教學(xué)使用，其他知識(shí)教學(xué)也同樣適用，可以靈活變通，使模型教學(xué)方法更有效。

二、用物理模型，展示變化過(guò)程

物理模型是模型教學(xué)法中運(yùn)用最廣最早的一種方法，在教學(xué)中常用物理模型來(lái)表示化學(xué)中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，這是物理模型的一般運(yùn)用，還有就是利用物理模型來(lái)解釋化學(xué)原理或生產(chǎn)原理，比如用實(shí)驗(yàn)裝置模擬工業(yè)生產(chǎn)原理便是物理模型中的一種形式。下面詳細(xì)講述物理模型的具體應(yīng)用。

例如，在教學(xué)選修 5 第二章《脂肪烴》時(shí)，為了能讓學(xué)生更好地理解烴類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，筆者讓學(xué)生用手邊的工具自行制作甲烷分子（CH4）的結(jié)構(gòu)模型，以使學(xué)生對(duì)甲烷分子有一個(gè)空間概念，便以理解。學(xué)生用橡皮塊來(lái)表示不同的原子，用火柴棍表示不同原子之間的共價(jià)鍵，這樣的就制作出了簡(jiǎn)單的球棍模型，諸如此類的模型就是物理模型了。如果學(xué)生沒(méi)有動(dòng)手制作這樣的物理模型，那么就不能很好地理解烴類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。否則，教師教得費(fèi)力，學(xué)生學(xué)得吃力。使用模型教學(xué)法就能輕松地解決教學(xué)難點(diǎn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性。甲烷分子（CH4）是烴類物質(zhì)中最為簡(jiǎn)單的一個(gè)分子，烴類物質(zhì)中還有很多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的成員。學(xué)生通過(guò)利用物理模型來(lái)對(duì)甲烷分子（CH4）進(jìn)行學(xué)習(xí)后，在接下來(lái)學(xué)習(xí)烴類的其他物質(zhì)時(shí)就能采用同樣或者類似的方法來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，如學(xué)習(xí)乙烯（CH2=CH2）、乙炔（CH=CH）時(shí)可以使用物理模型來(lái)幫助學(xué)生理解和掌握這些特殊的烴類物質(zhì)。學(xué)生通過(guò)觀察甲烷到乙烯、乙炔的物理模型的變化過(guò)程，就更加容易地理解和掌握這些特殊的烴類物質(zhì)，也就能更好地理解和掌握烴類物質(zhì)的三大類型，即烷烴、烯烴、炔烴，從而掌握三類烴的共性，理解和掌握烴類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)原理，理解烴類物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中的化學(xué)鍵的變化規(guī)律，有效地提升學(xué)習(xí)效率。

物理模型通俗地講就是借助實(shí)物模型對(duì)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行模擬，以幫助學(xué)生更好地理解和掌握抽象的化學(xué)知識(shí)，化解難點(diǎn)，減輕教學(xué)壓力，提高教學(xué)效率，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，有效提升學(xué)習(xí)效率。但要注意的是，在實(shí)際的教學(xué)中教師要有針對(duì)性地使用這種方法，才能取得好的教學(xué)效果，不可亂用。

三、用數(shù)學(xué)模型，梳理邏輯關(guān)系

高中化學(xué)有很強(qiáng)的邏輯性，在這一點(diǎn)上跟數(shù)學(xué)是相通的，因此，在化學(xué)教學(xué)中使用數(shù)學(xué)模型可以有效地幫助學(xué)生梳理清楚化學(xué)反應(yīng)之間的數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系。常見(jiàn)的數(shù)學(xué)模型有數(shù)圖模型和數(shù)式模型，下面就這兩種模型進(jìn)行詳細(xì)講述。

（一）數(shù)圖模型

數(shù)圖模型主要是利用數(shù)學(xué)圖形來(lái)表示事物。高中化學(xué)中的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間圖、數(shù)圖表、狀態(tài)遷移圖以及 pH 滴定變化等可以采用數(shù)圖模型來(lái)輔助教學(xué)，幫助學(xué)生理清化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化等。

如在教學(xué)選修 4 第二章《化學(xué)平衡》時(shí)，為了幫助學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)及其能量的變化，就可采用數(shù)圖模型的方法進(jìn)行教學(xué)。這節(jié)課的主要內(nèi)容是講可逆化學(xué)反應(yīng)的平衡問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題學(xué)生不太理解。比如可逆化學(xué)反應(yīng)中的“CO+H2OCO2+H2”的反應(yīng)速率，如果用純文字來(lái)解釋那么學(xué)生很難理解。如果用圖 2 來(lái)輔助講解，那么學(xué)生就容易理解得多。這個(gè)圖能夠直觀地反映出可逆反應(yīng)的整個(gè)過(guò)程：在可逆反應(yīng)剛開(kāi)始發(fā)生的時(shí)候，正反應(yīng)速率很大，逆反應(yīng)速率幾乎為零，隨著反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，正反應(yīng)速率逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大，當(dāng)正逆反應(yīng)的反應(yīng)速率相等時(shí)，可逆反應(yīng)就達(dá)到了平衡狀態(tài)。這樣用數(shù)圖模型直觀地展現(xiàn)反應(yīng)的過(guò)程，學(xué)生就能比較容易地理解為什么可逆化學(xué)反應(yīng)最終能保持平衡狀態(tài)的原因。

圖2

在高中化學(xué)教學(xué)中采用數(shù)圖模型來(lái)輔助教學(xué)，能更好地幫助學(xué)生理解抽象的化學(xué)知識(shí)、規(guī)律，有效提升教學(xué)效率。

（二）數(shù)式模型

數(shù)式模型主要的表達(dá)形式有方程、方程組、不等式、不等式組、函數(shù)等，數(shù)式模型通過(guò)其特有的表達(dá)形式來(lái)揭示所要表達(dá)的事物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，在教學(xué)中用數(shù)式模型來(lái)輔助教學(xué)可以有效地鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。

如在教學(xué)必修 2 第二章《化學(xué)反應(yīng)與能量》時(shí)，就可采用數(shù)式模型的方法來(lái)進(jìn)行教學(xué)。如教學(xué)化學(xué)能和熵時(shí)，為了能夠讓學(xué)生清楚地掌握公式 △G=△H-T△S 中所包含的化學(xué)意義，可用數(shù)式模型來(lái)輔助教學(xué)。根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式的意義，當(dāng) △G<0 時(shí)，△H0 時(shí)，△H>T△S，說(shuō)明反應(yīng)非自發(fā)進(jìn)行。用這樣的數(shù)學(xué)式子來(lái)講解 △G=△H-T△S 的意義學(xué)生就容易理解得多，教學(xué)效果也更好。

如上面的例子用數(shù)學(xué)式子，以數(shù)學(xué)思維的方式去理解化學(xué)知識(shí)，學(xué)生就會(huì)記得更牢，掌握得更好。

總之，在高中化學(xué)教學(xué)中采用模型教學(xué)法，能直觀地表達(dá)化學(xué)意義，使學(xué)生更好地理解和掌握化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，提高教學(xué)效率。

【參考文獻(xiàn)】

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（責(zé)編 盧建龍）