建模思维：突破化学学习困境的良方

韩殿君

【关键词】 化学教学；建模思维；学习困境；案例分析

【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A

【文章编号】 1004—0463（2018）17—0088—01

在全面实施素质教育的大背景下，仍然存在把教授教材知识和解题技能作为教学目的的现象，而对思维方法的培养却不够重视。长此以往，陷入学习的困境。究其原因，主要在于思维方法的灵活应用方面不够透彻。如果构建一个思维模型，学生就可以解决某一类型的问题；如果构建若干个思维模型，学生就可以触类旁通、灵活自如地突破学习的困境。

一、学习中常见的困境

1.心态方面。心态是突破学习困境的关键。在迈向成功的道路上，如果没有明确的学习目标，往往陷入无所适从的困境。

2.能力方面。在相同的条件下，解答同一道试题，我只需要十分钟，而你可能花费一个小时。因此，往往陷入因无思维方法可应用的困境。

3.课堂方面。边听讲边做好笔记。但一味地记课堂笔记，而没有区分重点和不懂之处，使整个课堂陷入紧张而忙碌的困境。

4.自学方面。整节课是面对所有学生的。但是根据个人具体掌握的情况没有及时调整自学计划，将陷入一知半解的困境。

5.解题方面。适当的练习是必不可少的，但是遨游于题海之中，却使自己陷入一片茫然的困境。

二、引入建模思维，突破学习困境

建模思维是一种科学研究方法和认知方法。它借助于物质模型和理想模型，将化学概念、原理、反应类型和反应规律，甚至数学表达式等构建成解决实际问题的思维模型。学生通过模型认知，树立模型意识，体会模型价值，并应用适合自己的方式进行解模。最终逐渐将模型固化为一种重要的学习方法，以此突破化学学习的困境。

三、案例分析

案例一 构建电极反应式的书写模型

近几年高考中以“储氢电池”、“高铁电池”和“燃料电池”等新型电池作为命题背景，考查电极反应式的书写，难度偏大。很多学生在书写电极反应式时，存在思路不清、无从下手的困境。

1.锌—高铁酸钾电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液。写出放电时的正、负极电极反应式和总反应式。

解析：A.列物质，标得失负极：Zn-2e-→Zn2+正极：FeO42-+3e-→Fe（OH）3

B.看环境，配守恒。由于电解质溶液为KOH溶液，所以需要OH-参加负极反应，即

负极：3Zn-6e-+6OH-=3Zn（OH）3

则正极反应需要H2O参加，即

2FeO42-+6e-+8H2O=2Fe（OH）3+10OH-

C.两式加，验总式

3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

评价：由于电化学理论知识抽象难懂，构建电化学的思维建模，可以使繁复的思维形态或方法更简约化。

案例二 构建金属元素及其化合物的学习模型

相对于比较零散的金属元素和化合物知識，学生总陷入无法有效地归纳出隐藏在其中的化学原理、化学思维方法以及化学规律的困境。为了突破其学习困境，引入以建模思维为主的思维方法训练，使学习更具针对性和高效性，进而提高学生对知识的综合应用能力。

2.已知Be与AL的性质相似，则下列说法正确的是（ ）

A.金属铍遇冷水剧烈反应

B.氧化铍的化学式为Be2O3

C.Be（OH）2能与NaOH溶液反应

D.BeCL2溶液显中性

解析：回顾铝及其化合物的性质和相互转化关系。

从上述思维导图可知：Al、Al2O3和Al（OH）3既可以与强酸反应，又可以与强碱反应。将铝及其化合物的知识脉络拓展到整个元素周期表中，我们还发现金属铍和铝处于元素周期表中的对角线位置，性质具有相似性。可得：

A.Be与Al的性质相似，Al与冷水不反应，故Be与冷水不反应；

B.Be的化合价为+2，故氧化物化学式为BeO；

C.Be（OH）2与AL（OH）3的性质相似，故Be（OH）2能与NaOH溶液反应；

D.BeCl2与ALCl3相似，BeCl2的水溶液呈酸性，故BeCl2水溶液显酸性。

建模思维是一种科学的思维方法， 更是一种重要的认识工具。它在解决化学问题过程中主要表现为：对化学信息的提炼和概括，对化学概念、物质性质和反应实质的理解深化，对化学知识的科学梳理，使之系统化。将建模思维有机地渗透到化学知识的学习中，并灵活运用，可以有效地突破学习的困境，提升化学学科素养。

编辑：张 昀