妙用思維建模，巧判化學(xué)平衡

陳子諫

摘 要：根據(jù)學(xué)生在進(jìn)行化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷時(shí)出現(xiàn)的思維混亂而無法快速判斷的情況，提出回歸教材，緊緊圍繞化學(xué)平衡的兩大特征，構(gòu)建思維模型，為學(xué)生指明思維的方向，打開思維的通道，幫助學(xué)生能夠更全面、更系統(tǒng)、更快速地對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)做出邏輯分析和判斷，轉(zhuǎn)變學(xué)生的思維方式，幫助學(xué)生快速解題。

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡;思維建模;平衡的標(biāo)志;平衡的判斷

思維建模（Modeling）是指借助思維建模工具將學(xué)習(xí)者內(nèi)在的思維過程建立模型，進(jìn)行可視化表征的一種方法。思維建模提出以建模的形式來使用思維工具，它要求學(xué)習(xí)者利用思維工具，將對(duì)主題要素及其關(guān)系的認(rèn)知過程以模型的形式呈現(xiàn)出來[1]。思維建模的方法適用于自我建構(gòu)知識(shí)，是教師創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義課堂的一把鑰匙。思維建模能夠幫助學(xué)生豐富和拓展知識(shí)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生用已有的知識(shí)構(gòu)建起自己的思維模型、在建模的過程中積極地調(diào)整與修改原有知識(shí)結(jié)構(gòu)，做到對(duì)知識(shí)和方法的內(nèi)化[2]。

在化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷教學(xué)中，運(yùn)用思維建模能夠有效地幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系，提高對(duì)知識(shí)遷移應(yīng)用的能力。

一、思維建模

化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷是高中化學(xué)反應(yīng)原理中的重要內(nèi)容，相關(guān)試題一般較常規(guī)，切入點(diǎn)也較傳統(tǒng)。但很多學(xué)生在進(jìn)行化學(xué)平衡的判斷時(shí)卻覺得思維很混亂，無法快速判斷。其實(shí)只要回歸教材、挖掘教材原點(diǎn)，熟悉化學(xué)平衡狀態(tài)的基本特征，把握好“等”“定”兩大特點(diǎn)，尋找試題與教材的聯(lián)系，進(jìn)行思維建模，此類題就能迎刃而解。下面以具體的例子來闡述進(jìn)行化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷時(shí)的思維建模過程。

（5）其他判斷標(biāo)志

顏色、溫度等也可作為平衡的判斷標(biāo)志。若平衡體系中有其中一種物質(zhì)是有色物質(zhì)，則反應(yīng)過程顏色會(huì)變，當(dāng)顏色不變時(shí)能判斷平衡;任何一個(gè)反應(yīng)均存在熱效應(yīng)，反應(yīng)過程溫度會(huì)變，當(dāng)溫度不變時(shí)即可判斷平衡。

3.模型解讀

可逆反應(yīng)在一定條件下，當(dāng)正、逆兩個(gè)方向的反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持恒定，這時(shí)的狀態(tài)即化學(xué)平衡狀態(tài)[3]。根據(jù)平衡狀態(tài)的定義可推出化學(xué)平衡狀態(tài)有“等”和“定”兩大特征，根據(jù)這兩大特征即能判斷平衡。

特征一是“等”，即化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆速率相等，即v正=v逆。表征速率的物理量有很多，如物質(zhì)的量n、質(zhì)量m、氣體體積V、化學(xué)鍵、粒子數(shù)等。研究對(duì)象可以是同種物質(zhì)也可以是不同物質(zhì)?；瘜W(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，若同種物質(zhì)，則v消耗=v生成，若不同種物質(zhì)，則方向相反（有正有逆），量成比例（與系數(shù)比一致）。

特征二是“定”，即達(dá)到平衡時(shí)各反應(yīng)物的質(zhì)量或物質(zhì)的量保持恒定。若某物理量在反應(yīng)過程中發(fā)生變化，當(dāng)不變時(shí)，即達(dá)到平衡狀態(tài)。反應(yīng)過程中，“各”物質(zhì)的物質(zhì)的量n、質(zhì)量m、體積/物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x%、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α、產(chǎn)物的產(chǎn)率均在發(fā)生變化，當(dāng)其不變時(shí)，即達(dá)到了平衡狀態(tài)。若選項(xiàng)能體現(xiàn)“各”，則能立即判斷平衡。體系總壓強(qiáng)P總、氣體總物質(zhì)的量n總、氣體總體積V總、氣體總質(zhì)量mg、混合氣體的密度ρg、平均摩爾質(zhì)量Mr、顏色等，需要根據(jù)其在具體的條件下是否發(fā)生變化而定。

二、遷移應(yīng)用

遇到相關(guān)題目先進(jìn)行模型構(gòu)建，確定從屬特征一還是特征二，再對(duì)具體情況進(jìn)行分析。A屬特征一“等”的范疇，有正有逆方向相反，v正（H2）∶v逆（H2O）=1∶1，與系數(shù)比一致，能判斷平衡。B不能表征“等”或“定”，不能作為判斷平衡的依據(jù)。C屬特征二“定”的范疇，方程式兩邊系數(shù)相等，故反應(yīng)過程壓強(qiáng)不變，故壓強(qiáng)不變不能作為判斷平衡的依據(jù)。D屬特征二“定”的范疇，明確了具體的物質(zhì)，可用“各”法判斷，能判斷平衡。故本題答案為A、D。

三、感悟與思考

1.回歸教材，開啟思維之源

有效、高效地進(jìn)行思維建模，需熟悉建模對(duì)象的特點(diǎn)，要求學(xué)生具備堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，則需引導(dǎo)學(xué)生回歸教材，在教材中尋找原點(diǎn)并進(jìn)行深入挖掘，所建的模型才具有一定的代表性和適用性。要能快速地判斷化學(xué)平衡狀態(tài)，需要熟悉化學(xué)平衡狀態(tài)最重要的兩大特征“等”和“定”，當(dāng)看到相關(guān)題目時(shí)先將其定性，區(qū)分其從屬范疇，再根據(jù)具體情況快速地進(jìn)行有效的思維建模。

2.打破思維定勢(shì)，構(gòu)建思維模型

有效的思維建模具有典型的模型特征，可以幫助學(xué)生高效地表達(dá)自己的思維過程，會(huì)給學(xué)生留下深刻的印象。但任何模型都不可避免會(huì)帶來思維上的束縛。思維建模要先幫助學(xué)生建立模型，然后引導(dǎo)學(xué)生打破思維定勢(shì)，在立和破的辯證中實(shí)現(xiàn)思維的飛躍。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉家亮，趙建華，吳向東.基于思維建模的概念學(xué)習(xí)過程探析[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2011，5（21）：53.

[2]吳利敏，熊建飛.高三化學(xué)電源電極反應(yīng)式書寫的思維建模教學(xué)策略[J].化學(xué)教與學(xué)，2016（6）：34.

[3]潘峰.建思維模型，書錦繡文章[J].讀寫月報(bào)（語(yǔ)文教育版），2016（2）：33.

編輯 劉瑞彬