幾種建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用研究

楊曉東

(安徽省蕪湖市無為縣無為中學(xué) 238300)

與初中階段的化學(xué)知識相較而言，當(dāng)進(jìn)入到高中課堂以后，化學(xué)知識的難度和廣度已經(jīng)得到了明顯的增加，而在高中化學(xué)的多種知識當(dāng)中，更多的教師是通過題目的方式來傳授化學(xué)知識，而提目的內(nèi)容和隱含信息的數(shù)量也變得越來越多.因此筆者認(rèn)為，在高中化學(xué)的解題過程當(dāng)中，可以巧妙地使用不同的解題思維來達(dá)到高效解題的目標(biāo)，其中最為有效的就是建模思想.

一、模型構(gòu)建的分類

事實上目前在探討的高中化學(xué)課堂之中的建模思想也可以被看作是構(gòu)建一種初步的數(shù)學(xué)模型通過這種方式使得原有十分抽象的化學(xué)知識和化學(xué)方程式能夠以一種更加具象的形態(tài)展現(xiàn)在學(xué)生們的腦海當(dāng)中，這不僅便于學(xué)生的理解，更提高了課堂的教學(xué)效率.

1.化學(xué)方程式的建模

在高中化學(xué)階段，要學(xué)習(xí)的化學(xué)方程式數(shù)量之多是難以想見的，不僅在日常的課本當(dāng)中能夠看到大量的化學(xué)方程式，同樣在一些實驗操作過程當(dāng)中，就是需要建立在對化學(xué)方程式的充分了解和基礎(chǔ)配比之上，才能夠完成這項工作，在以往進(jìn)行化學(xué)方程式知識講授的時候，教師往往是通過配平的方式讓學(xué)生進(jìn)行理解，然而對于一些并不太理解，或者說記憶不那么牢固的學(xué)生來說，教師則要求他們將這些化學(xué)方程式通過死記硬背的方式記憶下來.但是這卻忽視了化學(xué)這門學(xué)科獨有的規(guī)律性和自然特點，在化學(xué)方程式當(dāng)中實際上蘊含了世間萬物的變化規(guī)律，同樣也蘊含著化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)的規(guī)律.所以筆者認(rèn)為如果想要在化學(xué)課堂之上利用建模思想進(jìn)行解題的話，那么，首先就需要去考慮如何用建模思想來應(yīng)對日常的化學(xué)方程式教學(xué)，可以在進(jìn)行一些化學(xué)方程式教學(xué)的時候，用化學(xué)方程式建模來進(jìn)行解題，將基礎(chǔ)的化學(xué)方程式進(jìn)行拆分，尋找到其中的規(guī)律，尤其是探討不同化學(xué)物質(zhì)之間的反應(yīng)規(guī)律.

2.極值法建模

極值法建模方式，實際上是在高中的數(shù)學(xué)課堂，而隨著近年來理科學(xué)科的交互融合，核心素養(yǎng)觀念的不斷深化，也意味著高中的化學(xué)課堂可以借鑒這一數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法.舉例來說，在學(xué)習(xí)高中化學(xué)的時候，如果題目當(dāng)中的條件不是那么的清晰，或者說條件不足的話，那么可以考慮使用這種極值法.也就是說，可以對題目當(dāng)中的一些變量，通過極值的方式進(jìn)行設(shè)定，將一些必須要進(jìn)行計算的量設(shè)定出一個最大的值或者最小的值，以此來作為推演題目規(guī)律，解答化學(xué)難題的依據(jù).

3.差量法建模

化學(xué)這門學(xué)科之所以是生動有趣的，就是因為在化學(xué)的實驗，或者說在學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)公式的時候就能夠發(fā)現(xiàn)，如果其中的一個數(shù)字，或者說是一個化學(xué)元素進(jìn)行變化的話，那么，整個公式、整個實驗的結(jié)果都會發(fā)生天翻地覆的變化.而在解答化學(xué)難題的時候，同樣可以利用這種方法采取差量法建模的形式，根據(jù)不同變量所得出的不同結(jié)果，尋找到這不同計算過程當(dāng)中所產(chǎn)生的差值.這個差值有可能是物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化，也可能是熱量變化，更可以是氣體物質(zhì)的體積變化等等.但歸根結(jié)底，當(dāng)進(jìn)行這種差量法建模的時候，就能夠發(fā)現(xiàn)，通過不同差量結(jié)果的對比，總可以尋找到一定的規(guī)律，而這種規(guī)律也可以形成具體的比例關(guān)系，反映出物質(zhì)反應(yīng)的差值.但值得注意的是，雖然插值法建模，在高中化學(xué)課堂當(dāng)中被廣為應(yīng)用，但是其中所帶來的誤差也是不容忽視的.

二、在高中化學(xué)解題中應(yīng)用建模思想的具體途徑

1.通過情境創(chuàng)設(shè)進(jìn)行建模

情景教學(xué)法在整個教育活動當(dāng)中都是被應(yīng)用頻率最高的一種教育方法，這是因為通過教師人為地創(chuàng)建出不同的情景，可以為學(xué)生帶來更加直觀的感受，也可以將這些難題轉(zhuǎn)化為學(xué)生比較熟知的內(nèi)容.筆者認(rèn)為，在高中化學(xué)的解題過程當(dāng)中，可以采取情境創(chuàng)設(shè)的辦法來實現(xiàn)建模思想的應(yīng)用，舉例來說，當(dāng)教師講解到一些比較晦澀難懂的問題的時候，就可以尋找到這種陌生問題和學(xué)生已知知識和已有生活經(jīng)驗之間的關(guān)聯(lián).將這個關(guān)聯(lián)的不斷放大尋找，創(chuàng)設(shè)出不同的生活性情景，也可以根據(jù)實驗室的設(shè)備來完成實驗情境的創(chuàng)建.

例如，在剛剛接觸到碳酸氫鈉的時候，很多學(xué)生對這種化學(xué)元素的了解不是那么的深刻，這時候教師就可以去考慮在實際的生活當(dāng)中，有沒有一些物品是以包含了碳酸氫鈉這一化學(xué)元素的，那么顯而易見的是在日常生活中的小蘇打作為一種廚房用品，經(jīng)常性的出現(xiàn)在人們的生活當(dāng)中，而小蘇打就是碳酸氫鈉，通過在實驗當(dāng)中對其進(jìn)行加熱，可以將其分解為水、二氧化碳以及碳酸鈉.通過這種實驗情景的創(chuàng)建，可以使得學(xué)生們對碳酸氫鈉這一化學(xué)元素的認(rèn)知更加了解，也可以了解到什么樣的化學(xué)元素共同配比才能夠組成碳酸氫鈉.

2.通過逐項分解進(jìn)行建模

事實上，如果對建模思想進(jìn)行深入分析的話，就能夠發(fā)現(xiàn)建模思想本身就是一次系統(tǒng)化的逐項分解，就是將原有的化學(xué)方程式和化學(xué)知識進(jìn)行一次又一次的細(xì)化拆解.所以，筆者建議，在高中化學(xué)的題目講解過程當(dāng)中，就可以通過逐項分解的方式來完成建模思想的應(yīng)用.這種教學(xué)方法可以被廣泛的應(yīng)用在化學(xué)概念，化學(xué)定理以及化學(xué)方程式的教學(xué)過程當(dāng)中，同樣，在化學(xué)反應(yīng)原理的實驗教學(xué)過程當(dāng)中也可以應(yīng)用逐項分解法來開展教學(xué)活動.

舉例來說，在學(xué)習(xí)守恒法則的時候，教師就可以利用逐項分解的思維來進(jìn)行建模.如果題目當(dāng)中出現(xiàn)了一部分化學(xué)反應(yīng)或者是化學(xué)方程式時，就可以利用化學(xué)當(dāng)中的守恒原則，化學(xué)方程式大部分都是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)后元素守恒推斷出來的，例如在化學(xué)溶液的配制當(dāng)中，常常需要根據(jù)化學(xué)方程式和守恒原則來計算溶液原物質(zhì)的質(zhì)量以及配置后的溶液濃度等數(shù)值.

綜上所述，隨著化學(xué)知識學(xué)習(xí)時間的增多，也意味著高中化學(xué)知識的難度也獲得了顯著的增強(qiáng)，在高中化學(xué)的課堂當(dāng)中，無論是解答一些比較困難的題目，還是學(xué)習(xí)化學(xué)方程式和化學(xué)原理，都是需要通過建模思想來完成的.