建模思維：突破化學(xué)學(xué)習(xí)困境的良方

韓殿君

【關(guān)鍵詞】 化學(xué)教學(xué)；建模思維；學(xué)習(xí)困境；案例分析

【中圖分類號】 G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 1004—0463（2018）17—0088—01

在全面實(shí)施素質(zhì)教育的大背景下，仍然存在把教授教材知識和解題技能作為教學(xué)目的的現(xiàn)象，而對思維方法的培養(yǎng)卻不夠重視。長此以往，陷入學(xué)習(xí)的困境。究其原因，主要在于思維方法的靈活應(yīng)用方面不夠透徹。如果構(gòu)建一個(gè)思維模型，學(xué)生就可以解決某一類型的問題；如果構(gòu)建若干個(gè)思維模型，學(xué)生就可以觸類旁通、靈活自如地突破學(xué)習(xí)的困境。

一、學(xué)習(xí)中常見的困境

1.心態(tài)方面。心態(tài)是突破學(xué)習(xí)困境的關(guān)鍵。在邁向成功的道路上，如果沒有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，往往陷入無所適從的困境。

2.能力方面。在相同的條件下，解答同一道試題，我只需要十分鐘，而你可能花費(fèi)一個(gè)小時(shí)。因此，往往陷入因無思維方法可應(yīng)用的困境。

3.課堂方面。邊聽講邊做好筆記。但一味地記課堂筆記，而沒有區(qū)分重點(diǎn)和不懂之處，使整個(gè)課堂陷入緊張而忙碌的困境。

4.自學(xué)方面。整節(jié)課是面對所有學(xué)生的。但是根據(jù)個(gè)人具體掌握的情況沒有及時(shí)調(diào)整自學(xué)計(jì)劃，將陷入一知半解的困境。

5.解題方面。適當(dāng)?shù)木毩?xí)是必不可少的，但是遨游于題海之中，卻使自己陷入一片茫然的困境。

二、引入建模思維，突破學(xué)習(xí)困境

建模思維是一種科學(xué)研究方法和認(rèn)知方法。它借助于物質(zhì)模型和理想模型，將化學(xué)概念、原理、反應(yīng)類型和反應(yīng)規(guī)律，甚至數(shù)學(xué)表達(dá)式等構(gòu)建成解決實(shí)際問題的思維模型。學(xué)生通過模型認(rèn)知，樹立模型意識，體會模型價(jià)值，并應(yīng)用適合自己的方式進(jìn)行解模。最終逐漸將模型固化為一種重要的學(xué)習(xí)方法，以此突破化學(xué)學(xué)習(xí)的困境。

三、案例分析

案例一 構(gòu)建電極反應(yīng)式的書寫模型

近幾年高考中以“儲氫電池”、“高鐵電池”和“燃料電池”等新型電池作為命題背景，考查電極反應(yīng)式的書寫，難度偏大。很多學(xué)生在書寫電極反應(yīng)式時(shí)，存在思路不清、無從下手的困境。

1.鋅—高鐵酸鉀電池是一種新型可充電電池，電解質(zhì)溶液為KOH溶液。寫出放電時(shí)的正、負(fù)極電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。

解析：A.列物質(zhì)，標(biāo)得失負(fù)極：Zn-2e-→Zn2+正極：FeO42-+3e-→Fe（OH）3

B.看環(huán)境，配守恒。由于電解質(zhì)溶液為KOH溶液，所以需要OH-參加負(fù)極反應(yīng)，即

負(fù)極：3Zn-6e-+6OH-=3Zn（OH）3

則正極反應(yīng)需要H2O參加，即

2FeO42-+6e-+8H2O=2Fe（OH）3+10OH-

C.兩式加，驗(yàn)總式

3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

評價(jià)：由于電化學(xué)理論知識抽象難懂，構(gòu)建電化學(xué)的思維建模，可以使繁復(fù)的思維形態(tài)或方法更簡約化。

案例二 構(gòu)建金屬元素及其化合物的學(xué)習(xí)模型

相對于比較零散的金屬元素和化合物知識，學(xué)生總陷入無法有效地歸納出隱藏在其中的化學(xué)原理、化學(xué)思維方法以及化學(xué)規(guī)律的困境。為了突破其學(xué)習(xí)困境，引入以建模思維為主的思維方法訓(xùn)練，使學(xué)習(xí)更具針對性和高效性，進(jìn)而提高學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力。

2.已知Be與AL的性質(zhì)相似，則下列說法正確的是（ ）

A.金屬鈹遇冷水劇烈反應(yīng)

B.氧化鈹?shù)幕瘜W(xué)式為Be2O3

C.Be（OH）2能與NaOH溶液反應(yīng)

D.BeCL2溶液顯中性

解析：回顧鋁及其化合物的性質(zhì)和相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。

從上述思維導(dǎo)圖可知：Al、Al2O3和Al（OH）3既可以與強(qiáng)酸反應(yīng)，又可以與強(qiáng)堿反應(yīng)。將鋁及其化合物的知識脈絡(luò)拓展到整個(gè)元素周期表中，我們還發(fā)現(xiàn)金屬鈹和鋁處于元素周期表中的對角線位置，性質(zhì)具有相似性。可得：

A.Be與Al的性質(zhì)相似，Al與冷水不反應(yīng)，故Be與冷水不反應(yīng)；

B.Be的化合價(jià)為+2，故氧化物化學(xué)式為BeO；

C.Be（OH）2與AL（OH）3的性質(zhì)相似，故Be（OH）2能與NaOH溶液反應(yīng)；

D.BeCl2與ALCl3相似，BeCl2的水溶液呈酸性，故BeCl2水溶液顯酸性。

建模思維是一種科學(xué)的思維方法， 更是一種重要的認(rèn)識工具。它在解決化學(xué)問題過程中主要表現(xiàn)為：對化學(xué)信息的提煉和概括，對化學(xué)概念、物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)實(shí)質(zhì)的理解深化，對化學(xué)知識的科學(xué)梳理，使之系統(tǒng)化。將建模思維有機(jī)地滲透到化學(xué)知識的學(xué)習(xí)中，并靈活運(yùn)用，可以有效地突破學(xué)習(xí)的困境，提升化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

編輯：張 昀