建模思想在高中化學解題中的應用

魏有云

【摘 要】 在高中化學解題中運用建模思想，不僅能使學生突破感官和時空的局限，充分發揮學生的想象和推理能力，而且還可以拓寬學生的思維領域，從而提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

【關 鍵 詞】 建模思想；高中；化學解題

《2015年普通高等學校招生全國統一考試大綱——化學》對學習能力的要求部分提出：“能用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達化學問題解決的過程和結果，并作出解釋的能力。”其實，高考考試大綱要求的這種解題思想就是建模思想。

建模思想在高中化學解題中的主要作用是：①有利于學生形成和理解抽象的化學概念；②有利于學生建立反應模型，理解反應實質；③有利于學生假設體系模型，降低解題難度；④有利于學生利用數學模型，解決化學問題。

一、有利于學生形成和理解抽象的化學概念

如“化學平衡”概念的建立過程。課前學生做家庭實驗并思考產生現象的原因：將雕刻成球型的冰糖（其化學成分為蔗糖）置于蔗糖飽和溶液中，并把裝置放在冰箱冷藏柜里（保持溫度和溶劑質量都不變），幾天后，觀察小球的質量和形狀有無變化？學生根據實驗現象（質量不變，形狀有所改變）和已有的溶解平衡概念，進行如下分析、推理：

這樣，通過遷移建立起了“化學平衡”概念，使枯燥的、抽象的概念變得直觀、具體了，使學生不但能認識概念的內涵，而且能理解概念的本質。許多化學概念、物質性質都可以在建模思想的引領下，通過聯想、遷移、類比、推理等思維方式建立。

二、有利于學生建立反應模型，理解反應實質

學習元素化合物知識部分，化學反應類型紛繁復雜，學生掌握起來比較困難。如果在教學中概括出各類反應的反應模型，這樣就能使復雜而難以掌握的問題變得有規律可循了。臂如復習“水解反應”，可以通過下列具體的化學方程式概括出反應模型。具體反應：

從具體的“水解反應”中，尋找反應機理，最終得到“水解反應”的一般規律。不僅培養了學生的概括能力，而且使學生在較高層次上理解了反應的實質， 進一步提高了靈活運用知識的能力。

三、有利于學生假設體系模型，降低解題難度

有些化學問題比較抽象，用常規方法解決時，往往感到無從下手。如果根據建模思想，將問題分解并假設為幾個變化的體系模型，用理想化了的模型揭示在表面現象掩蓋下的化學反應本質，問題就迎刃而解了。

例 恒溫恒壓下，在容積可變的容器中，反應2NO2（g）？葑N2O4（g）達到平衡后，再向容器內通入一定量NO2，又達到平衡時，N2O4的體積分數（ ）

A. 不變 B. 增大 C. 減小 D. 無法判斷

分析：如果按照常規思維，容器容積改變，氣體濃度改變，分子數目也改變，就會誤選D選項。

若根據建模思想，變換思維方式，轉化思維角度，將該問題分解并假設為幾個變化的體系模型，解題就方便了。

四、有利于學生利用數學模型，解決化學問題

數學是思維的工具，很多化學問題需要用數學知識、數學方法（數學模型）來解決。運用數學模型解化學問題的基本思路是：明確化學問題中各知識點間關系→尋找各化學知識點之間的變量規律，應用化學原理建立化學模型→運用數學方法對化學模型進行處理，建立適當的數學模型→應用數學模型和化學規律解答化學問題。在高中化學中，數學模型解化學問題主要表現為：分類討論的思想，轉化與化歸的思想，數形結合的思想，函數與方程的思想。應用這些思想解決化學問題的技巧有：極值法、十字交叉法、平均值法、方程法、幾何法、排列組合法、圖像法、數軸法、數列法、數學歸納法、中間值法、不等式法、不定方程法、待定系數法等。

將具體的化學問題轉化為數學模型，轉化過程中，需要進行一系列的觀察、分析與綜合等思維活動，不但加強了學科間的聯系，而且提高了學生的抽象思維能力。

綜上所述，在高中化學解題中運用建模思想，不僅能使學生突破感官和時空的局限，充分發揮學生的想象和推理能力，而且還可以拓寬學生的思維領域，從而提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

【參考文獻】

[1] 陳虹利. 新課標下高中化學建模教學探究[J]. 廣西教育（B版），2015（9）.

[2] 羅劍霞，譚蘊偉. 如何構建高中化學理想課堂[J]. 讀寫算（教育導刊），2015（13）.

[3] 葉俊. 構建思想方法提高中學化學計算能力[J]. 讀寫算（教育導刊），2013（10）.