应用建模法，提升学生化学核心素养

吴燕慧

化学建模方法是指学生在教师的引导下，对化学实际问题进行推理和解析，从而解决化学问题的方法.建模方法的使用可以培养学生的问题意识，强化学生的动态平衡意识，提升解题效率，促进学生化学能力的全面发展，达到升华学生化学核心素养的目的.下面本文将从几种重要的建模方法入手，谈一谈建模方法与高中化学课堂进行有机结合的重要作用.

一、关系式，找出物质关系

化学问题实际上是多重化学反应的嵌套.也就是说，学生需要在大量信息中迅速提炼寻找代表物质关系的关键信息.在建立模型的过程中，找出题目中的物质关系是解决问题的第一步.因此，教师在使用模型方法进行教学时，应当教授学生把握关键信息的方法和技巧，以帮助学生利用关系式构建物质关系的模型，从关系的角度入手，提升学生的化学解题效率.

例如，在学习“氧化还原反应”这节课的内容时，学生不仅要熟记各种氧化还原反应的反应方程式，还需要根据题目信息反向进行化学方程式的书写和相应的计算.教师可以针对这类题目进行专题训练，帮助学生使用关系式法解决化学问题.例如，在题目“已知化学反应方程式KClO3+6HCl→3Cl2+KCl+3H2O，求被氧化与被还原的氯的比例”中，学生可以先分析反应中的氧化还原关系：反应物KClO3中氯的化合价为+5价，HCl中氯的化合价为-1价，氧化产物和还原产物都是Cl2.Cl2的物质的量为定量，KClO3中发生还原反应的氯的物质的量为a mol，因此HCl中发生氧化反应的CL的量就是a5mol，可以得出氧化、还原氯的比例为5∶1.用关系式进行计算，不仅可以帮助学生缩略计算公式，避免大量计算过程的干扰，还可以使学生迅速确定物质关系，锁定化学反应中的“变量”和“定量”.

二、差量法，利用理论差值

化学反应的核心在于变化的过程.差值模型以物质的守恒原理为基础，可以分为理论差值和实际差值两种.学生可以根据题目中给定的方程式进行理论差值的推算，列出比例.然后在此基础上结合压强、反应前后内能变化以及物质的体积变化分析实际情况.并且，关注方程式中的动态变化部分，可以帮助学生排除化学反应前后质量变化的干扰，提升学生分析动态平衡的能力.

例如，在进行“化学反应的速率和限度”这节课的学习过程中，学生需要理解化学反应速率的概念，以及影响其快慢的外界条件.教师可以鼓励学生在联系的过程中积累差值建模的经验.例如：在一定条件下，N2+3H22NH3中，反应开始时c（N2）为2mol/L，c（H2）为5 mol/L，反应平衡时，测得c（NH3）为0.5 mol/L，求该反应的反应速率.这道题目中，学生面临一个很典型的速率問题，理性中的差值c（N2）、c（H2）及c（NH3）按照物质比例1∶3∶2分配，但是在可逆反应中，物质的量和物质的浓度的是动态变化的.学生需要注意这三者实际的差值变化进行计算.化学差值模型的建立为学生进行化学质量简便计算提供了更为便捷的途径，使学生的归纳概括能力得到了提升.

三、极值法，做出极端假设

思考极限是假设推理常见的思维方法，也是化学可逆反应的重要解题思路.在可逆反应中，尤其是在涉及混合体系的可逆反应中，学生很难把握物质的量的准确变化和物质的量的具体数据，假设推理、设置极值的方式可以帮助学生有效解决这类问题.教师在设置极值模型的时候，需要考虑到问题的复杂性，适当地给予学生提示，以帮助学生在建模方法中寻找抽象问题的解决方法.

例如，在教学“影响化学反应速率的因素”这节课时，学生主要需要讨论影响可逆反应的各种因素，并根据这些因素确定化学反应的性质和变量.例如在“在密闭容器中充入1 molCO和1 molH2O，在一定条件下达到平衡时生成了23molCO2（反应方程式为CO+H2O（g）CO2+H2），保持其余条件固定，重新加入2 mol水蒸气时，反应一段时间后生成CO2的物质的量是多少”这个题目中，由于可逆反应的参与使题目变得复杂，因此学生在建立极值模型时，需要从消耗和生成两方面考虑.当反应完全时，有23molCO2生成，重新加入水蒸气后，CO2的物质的量得到了补充，根据平衡比例，可以得到23

构建化学模型是提升学生解题效率的重要法宝，也是高中化学理性思维培养的主要方法.学生在解题过程中，可以根据题目类型的不同，选择合适的建模思路，进行化学题目的解答.为此，教师要注意扩充学生的训练深度和广度，培养学生使用建模思想解决问题的基本能力，从而不断培养学生的解题能力，提升学生的解题效率，真正实现升华学生化学核心素养的目的.