數(shù)學思想在高中化學教學中的應用

趙娜

摘 要 在高中化學解題中運用數(shù)學思想，不僅能使學生突破感官和時空的局限，充分發(fā)揮學生的推理、想象的能力，還可以開闊學生的思維領域，從而提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞 數(shù)學思想 高中 化學教學

中圖分類號：G632.479 文獻標識碼：A

《2018年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱――化學》對學習能力的要求部分提出：“將分析和解決問題的過程和成果，能正確的運用化學術語及文字、圖標、模型、圖形等進行表達，并作出合理解釋。”其實，高考考試大綱要求的這種解題思想就是數(shù)學思想的應用。

數(shù)學之美在于它的優(yōu)美、邏輯的嚴謹性。具體問題在經過了數(shù)學的嚴密論證后，其結果就是令人信服的。作為一門基礎工具學科，數(shù)學在化學的教學中有著直接的應用。若能利用好數(shù)學工具，不論對教師的教學研究，還是對學生在化學問題的鉆研，都將是一個很大的幫助。

“數(shù)學是眾多門類科學的工具。數(shù)學進入某一學科，就意味這門學科從定性發(fā)展到定量階段，意味著這門學科的成熟，化學學科就是這樣的。將化學問題抽象成數(shù)學問題，是思維的一種提升，因而這也是一種深層次的思維能力。數(shù)學做為現(xiàn)代化學中非常重要的工具學科。將化學問題抽象成數(shù)學問題，是思維的一種飛躍，因而這也是一種高層次的思維能力。

歷年高考化學試題對化學計算都給予了極高的重視程度。一些化學計算的設置是為了考查考生思維的敏捷性，一些則是為了考查考生的思維過程和全面的思維能力。高考的化學試卷中有些計算題是典型的拉分題，一部分考生不能做對，只好放棄，其主要原因之一就是因為抽象的數(shù)學思維能力。”

數(shù)學思想應用于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(shù)學模型，解決化學問題。

1有助于學生形成和理解抽象的化學概念

在學習“化學平衡”概念的建立過程。課前請學生做家庭實驗并思考產生現(xiàn)象的原因：將雕刻成球型的冰糖放在蔗糖飽和溶液中，并把裝置放在冰箱冷藏柜里，一段時間后，觀察小球的質量和形狀有無變化？學生根據(jù)實驗現(xiàn)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：

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、物質性質都可以在數(shù)學建模思想的引領下，通過聯(lián)想、遷移、類比、推理等思維方式建立。

2有助于學生建立反應模型，理解反應實質

在學習有機化合物部分，化學反應種類繁雜，學生記憶起來比較困難。如果在教學中概括出各類反應的反應類型，這樣就能使復雜的問題簡單化。臂如在復習“取代反應”中，可以通過具體的化學方程式概括出反應模型。

從具體的“取代反應”中，尋找反應機理，最終得到“取代反應”的一般規(guī)律。即培養(yǎng)了學生的概括能力，也讓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。

3有助于學生假設模型，降低解題難度

針對一部分化學習題比較抽象，當用常規(guī)方法解決時，非常困難。在數(shù)學建模思想下，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(xiàn)象掩蓋下的化學反應本質，問題就迎刃而解了。

例如：恒溫恒壓下，某容積可變的容器中，反應2NO2（g）=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(shù)（ ）

A. 不變 B. 增大 C. 減小 D. 無法判斷

在解題中如果按照常規(guī)思維，容器容積改變，氣體濃度改變，分子數(shù)目也改變，就會誤選D選項。

若根據(jù)數(shù)學建模思想，轉變思維方式，變換思維角度，能把此問題分解并假設為幾個變化的體系模型，解題就方便了。

4有助于學生利用數(shù)學模型，解決化學問題

數(shù)學是創(chuàng)建思維的工具，很多化學問題需要用數(shù)學知識、數(shù)學方法或數(shù)學模型來解決。運用數(shù)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聯(lián)系→挖掘各化學知識點之間的變量規(guī)律，應用化學原理建立化學模型→應用數(shù)學方法對化學模型進行處理，建立適創(chuàng)合理的數(shù)學模型→應用數(shù)學模型和化學規(guī)律解答化學問題。在高中化學教學中，數(shù)學的模型幫助化學處理問題主要表現(xiàn)為：分類討論的思想，轉化與化歸的思想，數(shù)形結合的思想，函數(shù)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(shù)軸法、數(shù)列法、數(shù)學歸納法、中間值法、不等式法、不定方程法、待定系數(shù)法等。

將化學中的實際問題轉化為數(shù)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(lián)系互動，而且提高了學生的抽象思維能力。

所以在高中化學解題中運用數(shù)學建模思想，不僅能讓學生突破感官和時空的局限，也發(fā)揮出學生的想象和推理能力，并且還可以拓寬學生的思維聯(lián)想領域，從而提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和綜合解決問題的能力。

參考資料

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