模型法解題在高中化學教學中的應用

劉海伊

所謂數學模型就是針對或參照某種事物系統的特征或數量的依存關系，采取數學語言，概括地或近似地表述出的一種數學結構，是利用數學解決問題（實際問題或理論問題）的主要方式之一。利用數學模型解決問題的方法叫做數學模型法（method of mathematical model），簡稱MM。通俗的解釋即建模的方法，建模是一種思想模型，是構建認識問題和解決問題的思想模型。模型思想在化學教學中的應用是很廣泛的，一個概念、一條規律、一種反應類型、一個假設體系等都可以成為一個思想模型。錢學森曾經說過：“模型就是通過我們對問題的分析，利用我們的機理，吸收一切主要因素，略去一切不主要因素所創造出來的一幅圖畫?！惫誓Ｐ退枷肟梢允怪R模式化、程序化。

本文所涉及的不是原本的數學建模思想，是一種形式的思維模式，參考了數學建模思想，但不是公式模型，是一種解題的思維框架?；瘜W學科是一門普通的自然科學學科，但是又有著自身的學科特色。在基本理論的教學中，如果能采用模式化教學方法，使理論教學思路清晰化、程序化，就會使教學內容更容易被學生接受和理解。建模是一種解決問題的思維方法，是學習過程的一個工具，掌握好這個方法不僅對當下的學習有明顯作用，對學習者程序化思維的養成有積極的作用。筆者以高中化學的幾個知識點為載體，談一談模型思想的方法在高中化學教學中的應用。

一、化學平衡問題

化學平衡問題在高中化學理論教學中屬于重點也是難點，由于本身化學平衡是個很抽象的概念，對于學生來說不但要理解更要接受這個理論，用這個理論來解題，老師能否給學生搭建理解的階梯、化解理解的難度，就很關鍵了。這一問題可以用模型法來幫助學生化解思維難點。最常見的方法是樹立物料加倍、體積加倍，物料減倍、體積減倍的思維模型來幫助學生理解和應用該階段內容。

二、電解質溶液中的微粒種類和微粒數目排序問題

由于此類問題涉及電解質強弱的判斷、電離產物的判斷、弱電解質的電離平衡、弱電解質的水解平衡、物質是單一還是相互反應的判斷，所以要能全面認識溶液又要抓主要矛盾才能得到清晰的解題脈絡。1.判斷溶液中的溶質（如果是物質的相互反應要判斷產物和剩余反應物是強電解質還是弱電解質）2.判斷溶液中的微粒種類和濃度排序。強電解質完全電離，弱電解質大部分以分子形式存在，電離部分僅占一小部分，水解的弱酸跟或者弱堿根同樣道理，主要存在形式為自身離子，水解產物為少量存在。所以在判斷微粒種類上要抓住主要矛盾。

三、原電池電極反應式的書寫問題

原電池原理在中學階段既是對氧化還原反應原理的應用又是與生活、生產實際緊密相關的理論部分教學，是理論部分教學的難點也是高考考試的重點。原電池是一種裝置，這個特殊的裝置使得一些氧化還原反應能夠實現對外供電，供電的本質是氧化劑和還原劑發生反應，使化學能轉化為電能。所以分析原電池反應就是分析氧化還原反應，找到裝置中的氧化劑和還原劑，氧化劑做原電池正極反應物質，還原劑做負極反應物質。1.找出總反應。觀察裝置中的物質，判斷氧化劑和還原劑，找出自發發生的氧化還原反應。2.寫出結合裝置中的反應介質的總的原電池反應。這個步驟一定注意體系提供的反應介質，介質不同，電解反應式是不同的。3.注意在轉移電子個數相等的前提下，負極反應式+正極反應式=總反應式，知二求一。如下題：是原電池和電解池的綜合應用，體現了知識的系統性，考查學生的理解能力。體系中當然是氧氣為氧化劑氫氣為還原劑，兩者反應的化學方程式很簡單，但要注意反應介質是酸性環境。

化學學科本來知識點就很繁雜，所以梳理出清晰的思維脈絡很重要，建立解題和思維的模式，利于學生程序化思維的發展。所以該方法是解決問題的科學思想和方法，是一種思想模型。思維的一種飛躍。