基于建模思維探析高考化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的解題策略

吳秀敏

[摘要]綜合實(shí)驗(yàn)題是高考的重點(diǎn)，更是難點(diǎn)。該類題型涉及的知識點(diǎn)多，對學(xué)生化學(xué)綜合能力要求較強(qiáng)，學(xué)生解題時常常無從下手。建模思維是在建立模型的基礎(chǔ)上，以類比、分析、概括、歸納等方式來推導(dǎo)、演繹出結(jié)論，可促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的深刻理解和應(yīng)用?；诮Ｋ季S探析高考化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的解題策略，能夠讓學(xué)生把握實(shí)驗(yàn)題的基本解答思路，提高解題能力。

[關(guān)鍵詞]建模思維;綜合實(shí)驗(yàn)題;高考化學(xué)

[中圖分類號]G633.8[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）08-0072-02

高考化學(xué)中，綜合實(shí)驗(yàn)題是重頭戲，也是學(xué)生最棘手的難點(diǎn)之一。對于綜合實(shí)驗(yàn)題的解題教學(xué)，可以通過引入建模思維，以化學(xué)模型來構(gòu)建化學(xué)知識點(diǎn)的邏輯關(guān)系，進(jìn)而幫助學(xué)生攻克學(xué)習(xí)難點(diǎn)，提高高考成績。

一、立足高考考情，突出建模思想的價值

1.高考考情梳理

化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題型的特點(diǎn)體現(xiàn)在：一是關(guān)注對基礎(chǔ)知識的考查?；A(chǔ)知識是構(gòu)成學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，對基礎(chǔ)知識的考查是高考化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想。但對這些基礎(chǔ)知識點(diǎn)的考查，又非單純性呈現(xiàn)，而是要學(xué)生能夠運(yùn)用化歸、辯證等思維，來遷移運(yùn)用化學(xué)知識，解決實(shí)際問題。二是關(guān)注對細(xì)節(jié)的考查。在化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題中，細(xì)節(jié)的考查很關(guān)鍵，涵蓋實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等方面。這就要求學(xué)生能夠運(yùn)用不同的方法來定性、定量地解決問題。三是關(guān)注對化學(xué)應(yīng)用的考查。高考化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題多依托真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力進(jìn)行考查。四是關(guān)注對學(xué)生化學(xué)創(chuàng)新思維的考查?；瘜W(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的設(shè)計(jì)，其選材對學(xué)生來說較為陌生，且在問題設(shè)置上，會用不同的考查方式，要求學(xué)生能夠認(rèn)真讀題，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提煉關(guān)鍵信息，找準(zhǔn)解題方向。

2.運(yùn)用建模思維的必要性

近年來，在高考改革大背景下，對于化學(xué)學(xué)科而言，其重點(diǎn)就是突出考查學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)知識和應(yīng)用能力。通常，對化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，多安排在第二輪復(fù)習(xí)。此時學(xué)生對化學(xué)知識點(diǎn)已經(jīng)基本了解，適合進(jìn)行綜合性考查。但由于化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題題型多樣、考查內(nèi)容廣泛，常常使學(xué)生感到困難重重。運(yùn)用建模思維，有助于學(xué)生利用模型思路將化學(xué)實(shí)驗(yàn)的抽象問題轉(zhuǎn)換為普通問題，便于學(xué)生從中把握解題規(guī)律，找準(zhǔn)推理方法。建模思維將“原型、模型、深化”作為構(gòu)建過程，聯(lián)系相關(guān)實(shí)驗(yàn)原型，梳理模型思維，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識的遷移和應(yīng)用，幫助學(xué)生快速構(gòu)建化學(xué)原理的抽象模型，增進(jìn)學(xué)生對相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過程的全面認(rèn)知和理解，提高學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)題的解題能力。

二、運(yùn)用建模思維解高考綜合實(shí)驗(yàn)題

對建模思想的運(yùn)用，教師要讓學(xué)生能夠結(jié)合綜合實(shí)驗(yàn)題，把握建模思想的應(yīng)用要點(diǎn)。

1.明確考點(diǎn)，掌握歸納法

對化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的學(xué)習(xí)，教師首先要通過梳理考點(diǎn)，讓學(xué)生明確主要的考點(diǎn)內(nèi)容。對此，可運(yùn)用歸納法，從不同層面來進(jìn)行梳理。以2017年全國卷第26題化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題為例，該題有9個問題。其中有三個問題涉及實(shí)驗(yàn)儀器的考查，考查的方向有實(shí)驗(yàn)儀器的名稱、用途等;有三個問題涉及實(shí)驗(yàn)操作，如某操作的目的、原因等;有一個問題考查實(shí)驗(yàn)的原理，如寫出該實(shí)驗(yàn)的主要化學(xué)方程式;有兩個問題考查實(shí)驗(yàn)結(jié)論，如結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量計(jì)算等。分析該題的考查方向，可以歸納出兩點(diǎn)考查要求：一是對學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識的考查;二是對學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椤φ崭呖即缶V要求，綜合實(shí)驗(yàn)題本質(zhì)上傾向于對化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、裝置、操作方法的考查，并需要學(xué)生能夠定性或定量分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2.學(xué)會建模。運(yùn)用類比法

在化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題解題的過程中應(yīng)用建模思維，學(xué)生需要把握建模方法，并通過類比法去聯(lián)系與之相近、相類似的實(shí)驗(yàn)。首先，學(xué)生要閱讀化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題，從中梳理哪些是已知信息，哪些是未知信息，哪些是需要求證的結(jié)論。然后，通過遷移、聯(lián)想，猜測該實(shí)驗(yàn)與哪些實(shí)驗(yàn)具有相似性。對于綜合實(shí)驗(yàn)題，第一步是粗讀，了解主要內(nèi)容，梳理實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，分析?shí)驗(yàn)原理。這時，學(xué)生需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納：對于化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作相對單一;對于制備實(shí)驗(yàn)，會考查實(shí)驗(yàn)裝置以及實(shí)驗(yàn)過程中不同產(chǎn)物的分析;對于定量檢驗(yàn)，主要是結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、確定。針對實(shí)驗(yàn)原理的探究，大多需要學(xué)生能夠回顧相關(guān)知識點(diǎn)，結(jié)合題干信息來進(jìn)行猜測、推斷。還以2017年全國卷第26題為例，該題的核心是N的轉(zhuǎn)化流程：由銨根離子轉(zhuǎn)化為氨氣，氨氣轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH₃。H₃BO₄，再轉(zhuǎn)化為氯化銨。從這個流程來看，N元素的去向一目了然。第二步是細(xì)讀。對于實(shí)驗(yàn)題，教師要引領(lǐng)學(xué)生細(xì)讀，讀懂題目，讀透內(nèi)容，把握題目細(xì)節(jié)，特別是關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)操作的內(nèi)容，更應(yīng)該準(zhǔn)確把握其內(nèi)涵。在上述綜合實(shí)驗(yàn)題中，通過細(xì)讀題意，可以歸納出如下實(shí)驗(yàn)流程：先做好儀器連接，再對儀器進(jìn)行清洗，接著加入材料，之后進(jìn)行加熱，觀察反應(yīng)，并完成滴定操作。分析該實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生需要清楚每個裝置的名稱、作用。對于不熟悉的儀器，學(xué)生要進(jìn)行猜測，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，完成實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確連接。第三步是再讀。圍繞各個提問，對實(shí)驗(yàn)題目信息進(jìn)行聚焦，并完成解答。建模思維的運(yùn)用，就是要運(yùn)用類比法對實(shí)驗(yàn)中的問題進(jìn)行關(guān)聯(lián)思考。

3.組織建模訓(xùn)練，運(yùn)用分類法

面對化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題，建模思維的運(yùn)用還要加強(qiáng)解題訓(xùn)練，以此強(qiáng)化學(xué)生的建模思想。以“水中溶解氧測定實(shí)驗(yàn)”的綜合實(shí)驗(yàn)題為例，根據(jù)所提供的資料，讓學(xué)生運(yùn)用建模法來完成相關(guān)問題。對實(shí)驗(yàn)原理的考查，主要是寫出化學(xué)方程式、離子方程式;對實(shí)驗(yàn)裝置的考查，主要是說明實(shí)驗(yàn)儀器的名稱及作用;對實(shí)驗(yàn)操作的考查，主要有氣密性檢驗(yàn)、充氮?dú)狻o氧溶液制備、滴定等;對數(shù)據(jù)的計(jì)算考查，主要涉及溶解氧的計(jì)算方法;對實(shí)驗(yàn)評價的考查，主要是分析實(shí)驗(yàn)的誤差。通過對“水中溶解氧測定實(shí)驗(yàn)”的綜合實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行分析，讓學(xué)生從建模思維中把握綜合實(shí)驗(yàn)題的解題思路，并從中鞏固化學(xué)知識點(diǎn)，提高解題信心。另外，對綜合實(shí)驗(yàn)題的解答，很多學(xué)生存在“心里明白”，但描述不準(zhǔn)確的問題，使得解答無主題、無重點(diǎn)。為此，應(yīng)有針對性地加強(qiáng)學(xué)生解題規(guī)范性訓(xùn)練，運(yùn)用分類法來建構(gòu)解答模板。如對實(shí)驗(yàn)操作的描述，應(yīng)遵循操作方法、現(xiàn)象描述、得出結(jié)論的陳述流程;對現(xiàn)象的描述，通常先說溶液，再說固體，最后說氣體;對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的描述，應(yīng)先假設(shè)情境，再提出現(xiàn)象，最后得出結(jié)論;對原理的解釋，應(yīng)先說明原理，再得出結(jié)論。如此解答，敘述規(guī)范，邏輯清晰。

化學(xué)家戴安邦提出：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教育的重要形式?！苯Y(jié)合高考化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的考查方向，充分運(yùn)用建模思維，讓學(xué)生能夠把握綜合實(shí)驗(yàn)題的基本解答思路，拓展解題視野，提高化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的解題能力。