模型認(rèn)知在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中的有效運(yùn)用

葉 雷

(甘肅省靖遠(yuǎn)縣第二中學(xué) 730699)

模型認(rèn)知即為學(xué)生能認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象和模型之間的聯(lián)系，可運(yùn)用多種模型對化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行描述與解釋，根據(jù)物質(zhì)及其變化的信息來構(gòu)建模型，形成解決輔助化學(xué)問題的思維框架，預(yù)測物質(zhì)及其變化可能出現(xiàn)的結(jié)果.在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中有效運(yùn)用模型認(rèn)知，可讓學(xué)生遇到類似的化學(xué)問題時(shí)，通過思考與分析以后找到同當(dāng)前問題相對應(yīng)的模型，他們由此處理試題.

一、構(gòu)建化學(xué)知識(shí)模型，幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)

在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中有效運(yùn)用建模思想，把化學(xué)問題中非本質(zhì)、次要的信息舍掉，能夠?qū)⒈举|(zhì)知識(shí)變得更加清晰，也更為容易地納入到學(xué)生固有的知識(shí)框架之中，以使他們在復(fù)習(xí)中達(dá)到正遷移的效果.高中化學(xué)教師引領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)模型時(shí)，能夠?qū)⒅R(shí)變得結(jié)構(gòu)化、組織化與系統(tǒng)化，使其對化學(xué)知識(shí)進(jìn)行記憶、再現(xiàn)與儲(chǔ)存，增強(qiáng)記憶，幫助他們夯實(shí)基礎(chǔ).

比如，在進(jìn)行“金屬的化學(xué)性質(zhì)”復(fù)習(xí)時(shí)，當(dāng)復(fù)習(xí)到化學(xué)方程式的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)為基準(zhǔn)建立模型，先出示能夠同鈉發(fā)生反應(yīng)的一些物質(zhì)類型，包括：氧氣、氯氣、硫等單質(zhì)，氧化物，酸，熔融鹽與鹽溶液等，由學(xué)生寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式，完成模型中的內(nèi)容以后，要求他們畫出鋁、鎂、鈉的原子結(jié)構(gòu)示意圖，且寫出元素化合價(jià)，比較彼此之間的活動(dòng)性.接著，教師讓學(xué)生結(jié)合金屬單質(zhì)的共性，動(dòng)腦、動(dòng)筆推理出與銅、鐵、鎂共性有關(guān)的化學(xué)方程式，引導(dǎo)他們在“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)思想導(dǎo)向下尋找個(gè)性化內(nèi)容，如：元素化合價(jià)、反應(yīng)條件的不同等，實(shí)現(xiàn)共性與個(gè)性的相結(jié)合.

如此，教師通過共性和個(gè)性的巧妙整合，把多種同金屬化學(xué)性質(zhì)有關(guān)的化學(xué)方程式呈現(xiàn)出來，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，且由他們親自動(dòng)手完成，使其建構(gòu)化學(xué)知識(shí)模型的能力得到鍛煉.

二、構(gòu)建化學(xué)思維模型，提高學(xué)生思維品質(zhì)

化學(xué)模型中的大部分內(nèi)容都屬于思維下的產(chǎn)物，在高中化學(xué)復(fù)習(xí)中，為有效運(yùn)用模型認(rèn)知，教師應(yīng)從簡單問題著手，做好思維的起點(diǎn)工作，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，掌握化學(xué)方法與思想，并探尋答案，幫助他們循序漸進(jìn)的建構(gòu)化學(xué)認(rèn)知模型.高中化學(xué)教師需從傳授實(shí)時(shí)、掌握學(xué)科知識(shí)層面上升至使用事實(shí)、發(fā)展學(xué)習(xí)觀念、建構(gòu)思維模型，提高學(xué)生的思維品質(zhì).

例如，在開展“化學(xué)平衡圖像”復(fù)習(xí)時(shí)，教師可以結(jié)合教材內(nèi)容及學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建出有序的思維模型，主要包括以下內(nèi)容：看圖像，一看面，即橫、縱坐標(biāo)的意義，二看線，即線的走向與變化趨勢，三看點(diǎn)，即起點(diǎn)、拐點(diǎn)與終點(diǎn)，四看輔助線，像平衡線、等壓線與等溫線等，五看量的變化，像溫度變化與濃度變化等；想規(guī)律，聯(lián)想化學(xué)平衡移動(dòng)的原理，分析條件對化學(xué)平衡移動(dòng)、反應(yīng)速率的影響；作判斷，利用化學(xué)平衡的原理結(jié)合圖像，共同分析圖像中所代表化學(xué)平衡或者反應(yīng)速率的線做出準(zhǔn)確判斷.隨后教師要設(shè)計(jì)一些有關(guān)化學(xué)平衡圖像類的練習(xí)題，為學(xué)生提供實(shí)踐訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，讓他們運(yùn)用化學(xué)模型解題.

上述案例，教師利用化學(xué)思維模型，將問題的分析過程變得可視化，有利于學(xué)生更好地組織有關(guān)信息，使其清晰且有邏輯性的展開思考，促進(jìn)他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析與處理問題.

三、根據(jù)守恒定律建模，突破電學(xué)綜合計(jì)算

在高考化學(xué)復(fù)習(xí)過程中，電化學(xué)知識(shí)是一類難度相對較大的教學(xué)內(nèi)容，不僅理論知識(shí)的學(xué)習(xí)比較困難，解題環(huán)節(jié)更是困難重重，學(xué)生極易遇到障礙，復(fù)習(xí)就顯得極為重要，可以幫助他們突破疑難點(diǎn)的束縛.具體來說，高中化學(xué)教師在復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)守恒定律建立模型，使其突破電化學(xué)綜合計(jì)算的障礙，讓他們快速、準(zhǔn)確的處理這類化學(xué)試題.

在實(shí)施“電化學(xué)”復(fù)習(xí)時(shí)，教師可以組織學(xué)生著重分析這類化學(xué)試題的解題思路，即為：

(1)解題關(guān)鍵，依據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量和未知量之間的紐帶，建立計(jì)算時(shí)要用到的關(guān)系式；

(2)思維建模，如以通過“4 mol e-”為紐帶能夠構(gòu)建出以下化學(xué)模型：該模型的中心是轉(zhuǎn)移“4 mol e-”，分別向四周輻射以下內(nèi)容：上方為O2、2H2、2Cl2，下方是4Ag、4/n×M、2Cu，右方為4H+——pH(放氧生酸型)，左方思維4OH-——pH(放氫生堿型)，其中M是金屬，n是其離子的化合價(jià)數(shù)值.同時(shí)，教師帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)真分析這一化學(xué)模型，指出該模型具有總覽電化學(xué)計(jì)算的價(jià)值與作用，可以準(zhǔn)確判斷出電極產(chǎn)物.

在上述案例中，教師利用這一化學(xué)模型將有關(guān)電化學(xué)的知識(shí)整合在一起，顯得清晰明了、直觀具體，學(xué)生通過有效運(yùn)用便能快速求解出常見的電化學(xué)計(jì)算類問題，變得化繁為簡.

四、依據(jù)解題思路建模，解答工藝流程問題

工藝流程類題目是高考化學(xué)中的一類?？碱}，通常把化工生產(chǎn)中的生詞歷程通過框圖形式來表示，要求學(xué)生依據(jù)生產(chǎn)流程中相關(guān)化學(xué)知識(shí)逐步推進(jìn)，這屬于無機(jī)框圖題的改進(jìn)，以現(xiàn)代工廠生產(chǎn)為基礎(chǔ)，同化工生產(chǎn)成本、提純產(chǎn)品與保護(hù)環(huán)境等相結(jié)合，考查物質(zhì)的制取、檢驗(yàn)、提純或分離等，教師需指引學(xué)生根據(jù)解題思路建模，助推他們解答工藝流程問題.

在“化學(xué)工藝流程題”復(fù)習(xí)中，教師指出鐵硼礦的主要成分有Mg2B2O5·H2O與Fe3O4，還有少量的SiO2、Al2O3、CaO、FeO、Fe2O3等，以此為原料制備硼酸(H3BO2)，具體工藝流程：鐵硼礦粉——硫酸浸入——過濾1(浸渣)——凈化除雜——過濾2(濾渣)——蒸發(fā)濃縮——冷卻結(jié)晶——過濾3(含鎂鹽母液)——粗硼酸.接著，教師指導(dǎo)學(xué)生建立解題思路模型，第一步是原材料，分析鐵硼礦的主要成分與雜質(zhì)；第二步是核心化學(xué)反應(yīng)，包括制取硼酸的核心反應(yīng)、硫酸浸出時(shí)發(fā)生的副反應(yīng)；第三至最后一步是產(chǎn)品的分離與提純，過濾1除去不溶性的生成物與雜質(zhì)，凈化除雜包括氧化、調(diào)pH和過濾2，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶與過濾3.

針對上述案例，教師著重引領(lǐng)學(xué)生形成從流程或物質(zhì)本身出發(fā)分析問題的模式，千萬不能脫離實(shí)際問題而建構(gòu)模型，使其根據(jù)具體流程建立出解題思路模型，高效解答該類試題.

五、建立實(shí)驗(yàn)解題模型，輔助學(xué)生快速解題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身就屬于高中化學(xué)課程體系的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)類題型也是高考中的?？碱}目之一，主要考查學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)方面知識(shí)及技能的掌握情況，是一類相對特殊的試題.對此，高中化學(xué)教師在平常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)通過反復(fù)練習(xí)指導(dǎo)學(xué)生建立實(shí)驗(yàn)解題模型，即明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、分析?shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)路線、完善細(xì)節(jié)與規(guī)范解答，輔助他們快速解題.

以“實(shí)驗(yàn)專題”復(fù)習(xí)為例，教師出示題目：請補(bǔ)充完整由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實(shí)驗(yàn)方案：____，用少量污水乙醇洗滌、干燥、密封包裝.指引學(xué)生根據(jù)上述驗(yàn)解題模型來解題，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖抢肗aHSO3溶液制備無水Na2SO3；實(shí)驗(yàn)原理第一步加入NaOH把NaHSO3轉(zhuǎn)化成Na2SO3，第二步依據(jù)含硫微粒和pH的關(guān)系來控制pH，第三步根據(jù)Na2SO3的溶解度曲線確定出分離的方法；設(shè)計(jì)路線為NaHSO3溶液——NaOH——Na2SO3溶液——調(diào)節(jié)pH——結(jié)晶——無水Na2SO3；完善細(xì)節(jié)，滴加多少NaOH，滴至溶液pH約是10，結(jié)晶的方法是加熱濃縮至出現(xiàn)大量晶體，即為蒸發(fā)結(jié)晶，獲得Na2SO3的方法是高于34℃時(shí)趁熱過濾；最后一步將以上流程整理成規(guī)范的化學(xué)語言即為本題標(biāo)準(zhǔn)答案.

對于上述案例，教師引導(dǎo)學(xué)生利用平常建立好的化學(xué)實(shí)驗(yàn)解題模型進(jìn)處理題目，可以有效節(jié)省他們的時(shí)間與精力，使其在考試中遇到此類試題時(shí)能夠輕松的應(yīng)對，且正確率較高.

在高考化學(xué)復(fù)習(xí)活動(dòng)中，教師需充分意識(shí)到有效運(yùn)用模型認(rèn)知的重要性與價(jià)值，利用平常教學(xué)中的各個(gè)契機(jī)指導(dǎo)學(xué)生建立多種多樣的化學(xué)模型，使其處理化學(xué)問題時(shí)可以對原有認(rèn)知模型進(jìn)行合理的加工與優(yōu)化，逐步提高他們的模型認(rèn)知素養(yǎng).