数学思想在高中化学教学中的应用

赵娜

摘 要 在高中化学解题中运用数学思想，不仅能使学生突破感官和时空的局限，充分发挥学生的推理、想象的能力，还可以开阔学生的思维领域，从而提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

关键词 数学思想 高中 化学教学

中图分类号：G632.479 文献标识码：A

《2018年普通高等学校招生全国统一考试大纲――化学》对学习能力的要求部分提出：“将分析和解决问题的过程和成果，能正确的运用化学术语及文字、图标、模型、图形等进行表达，并作出合理解释。”其实，高考考试大纲要求的这种解题思想就是数学思想的应用。

数学之美在于它的优美、逻辑的严谨性。具体问题在经过了数学的严密论证后，其结果就是令人信服的。作为一门基础工具学科，数学在化学的教学中有着直接的应用。若能利用好数学工具，不论对教师的教学研究，还是对学生在化学问题的钻研，都将是一个很大的帮助。

“数学是众多门类科学的工具。数学进入某一学科，就意味这门学科从定性发展到定量阶段，意味着这门学科的成熟，化学学科就是这样的。将化学问题抽象成数学问题，是思维的一种提升，因而这也是一種深层次的思维能力。数学做为现代化学中非常重要的工具学科。将化学问题抽象成数学问题，是思维的一种飞跃，因而这也是一种高层次的思维能力。

历年高考化学试题对化学计算都给予了极高的重视程度。一些化学计算的设置是为了考查考生思维的敏捷性，一些则是为了考查考生的思维过程和全面的思维能力。高考的化学试卷中有些计算题是典型的拉分题，一部分考生不能做对，只好放弃，其主要原因之一就是因为抽象的数学思维能力。”

数学思想应用于高中化学解题中的主要作用是：（1）有利于学生形成和理解抽象的化学概念；（2）有利于学生建立反应模型，理解反应实质；（3）有利于学生假设体系模型，降低解题难度；（4）有利于学生利用数学模型，解决化学问题。

1有助于学生形成和理解抽象的化学概念

在学习“化学平衡”概念的建立过程。课前请学生做家庭实验并思考产生现象的原因：将雕刻成球型的冰糖放在蔗糖饱和溶液中，并把装置放在冰箱冷藏柜里，一段时间后，观察小球的质量和形状有无变化？学生根据实验现象（质量不变，形状有所改变）和已有的溶解平衡概念，进行如下分析、推理：

通过迁移建立起了“化学平衡”概念，使枯燥的、抽象的概念变得直观、具体了，使学生不但能认识概念的内涵，而且能理解概念的本质。许多化学概念、物质性质都可以在数学建模思想的引领下，通过联想、迁移、类比、推理等思维方式建立。

2有助于学生建立反应模型，理解反应实质

在学习有机化合物部分，化学反应种类繁杂，学生记忆起来比较困难。如果在教学中概括出各类反应的反应类型，这样就能使复杂的问题简单化。臂如在复习“取代反应”中，可以通过具体的化学方程式概括出反应模型。

从具体的“取代反应”中，寻找反应机理，最终得到“取代反应”的一般规律。即培养了学生的概括能力，也让学生在较高层次上理解了反应的实质， 进一步提高了灵活运用知识的能力。

3有助于学生假设模型，降低解题难度

针对一部分化学习题比较抽象，当用常规方法解决时，非常困难。在数学建模思想下，将问题分解并假设为几个变化的体系模型，用理想化了的模型揭示在表面现象掩盖下的化学反应本质，问题就迎刃而解了。

例如：恒温恒压下，某容积可变的容器中，反应2NO2（g）=N2O4（g）达到平衡后，再向容器内通入一定量NO2，又达到平衡时，N2O4的体积分数（ ）

A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 无法判断

在解题中如果按照常规思维，容器容积改变，气体浓度改变，分子数目也改变，就会误选D选项。

若根据数学建模思想，转变思维方式，变换思维角度，能把此问题分解并假设为几个变化的体系模型，解题就方便了。

4有助于学生利用数学模型，解决化学问题

数学是创建思维的工具，很多化学问题需要用数学知识、数学方法或数学模型来解决。运用数学模型解化学问题的基本思路是：明确化学问题中各知识点间联系→挖掘各化学知识点之间的变量规律，应用化学原理建立化学模型→应用数学方法对化学模型进行处理，建立适创合理的数学模型→应用数学模型和化学规律解答化学问题。在高中化学教学中，数学的模型帮助化学处理问题主要表现为：分类讨论的思想，转化与化归的思想，数形结合的思想，函数与方程的思想。应用这些思想解决化学问题的技巧有：极值法、十字交叉法、平均值法、方程法、几何法、排列组合法、图像法、数轴法、数列法、数学归纳法、中间值法、不等式法、不定方程法、待定系数法等。

将化学中的实际问题转化为数学模型，转化过程中，需要进行一系列的观察、分析与综合等思维活动，不但加强了学科间的联系互动，而且提高了学生的抽象思维能力。

所以在高中化学解题中运用数学建模思想，不仅能让学生突破感官和时空的局限，也发挥出学生的想象和推理能力，并且还可以拓宽学生的思维联想领域，从而提高学生发现问题、分析问题和综合解决问题的能力。

参考资料

[1] 高考化学模式研究与实践[J].化学教育，1996（06）.

[2] 用 S = a1/（1-q）解一例化学题[J].理科考试研究（高中版），1996（10）.

[3] 陈虹利.新课标下高中化学建模教学探究[J].广西教育（B版），2015（09）.

[4] 罗剑霞，谭蕴伟.如何构建高中化学理想课堂[J].读写算（教育导刊），2015（13）.

[5] 叶俊.构建思想方法提高中学化学计算能力[J].读写算（教育导刊），2013（10）.