建模思想在高中化学解题中的应用

刘彦龙

(宁夏回族自治区青铜峡市高级中学 751600)

建模思想指的是根据实际问题来建立模型，再对模型进行求解，最后根据结果达到解决实际问题的目的，本质上是培养学生灵活运用所学知识解决实际中的问题的能力，锻炼他们的抽象思维、简化思维和批判性思维等.在高中化学解题教学中，教师同样可要求学生应用建模思想来解题，将繁琐复杂的化学反应变得清晰化、简单化，促使他们轻松解决难题.

一、概括规律加强应用，理解化学反应实质

在高中化学解题实践中，涉及到的反应类型多种多样，学生很难做到全部正确理解，让他们在学习过程中加强对规律的概括和应用，使其加深记忆化学反应的实质，稳步提升自身的化学理解能力.高中化学教师在日常教学中应引领学生找出所学知识的共同点，构建出一定的模型便于记忆，使其在解题中联想到相应的模型，让他们利用概括出的规律来解题.

在上述案例中，教师引领学生结合多个化学方程式建立出两个模型，这是盐类水解本质的重要体现，无论理解还是记忆效果均极佳，使其掌握的更牢固，便于他们解决此类问题.

二、注重知识有机整合，拓宽学生解题思路

在高中化学解题教学中，假如学生无法顺利解决化学问题，不仅影响他们学习化学的自信，还不利于整体学习效率的改善.对此，高中化学教师在解题教学环节，可以引领学生尝试应用建模思想确定和优化解题思路，不过前提是要注重对化学知识的有机整合，且适当拓展，以模型形式来呈现，拓宽他们的解题思路，使其解题正确率和速度提高，增强自信.

在进行“氧化还原反应”教学时，教师需帮助学生充分理教材中的理论知识，深化对知识要点的理解与记忆，其中在解题环节，涉及到氧化还原反应的题目中，主要有以下几个解题技巧：其一，氧化还原反应遵守电子守恒定律，元素化合价被提高，化合物的化合价将会降低；其二，氧化剂在反应中被还原，还原剂在反应时被氧化；其三，由于出现反应现象，在实际解题中需结合具体现象来推导产物.随后教师设置题目：把木炭与氧化铜粉末混合起来加热，能够获得红色的铜.学生分析这一现象时需独立写出化学方程式，标记“木炭”和“氧化铜”，标出化合价，让他们结合化合价找出反应中的氧化剂与还原剂.

如此，教师指导学生将有关氧化还原反应的理论知识进行整合，使其在解题问题时经历问题表征、构建模型、检验模型和应用模型等六项流程，借此开阔开阔他们的思维与眼界.

三、加强建模思想应用，抽象化问题具体化

在高中化学解题教学中，为有效应用建模思想解题，需结合具体问题提出假设构建模型，不断细化与分解问题，把问题解答的难度降到最低，抽象问题变得具体化.高中化学教师在解题教学中，当遇到抽象化较强的问题时，应指导学生加强对建模思想的应用，使其把问题不断拆分降低难度，有利于他们更好的理解化学本质，培养他们的思维能力与创新能力.

例如，在实施“氨 硝酸 硫酸”教学时，教师需先带领学生理清这三种物质的性质，再出示例题：两种硫酸溶液的浓度不同，将其等质量混合后获得溶液中溶质的质量分数是A%，等体积混合时则为B%，再把两种不同浓度的氨水等质量混合，所得溶液中溶质的质量分数也是A%，而等体积混合时则为C%，判断A、B、C的关系.教师可指导学生运用建模思想来判断，且要分类建模，当水小于溶液浓度时，等体积混合以后，浓度要高于平均值；而当溶液浓度小于水时，等体积混合以后，浓度高低于平均值；一般来说，稀硫酸密度要比浓硫酸密度大，稀氨水的密度要大于浓氨水，所以B>A，A>C，综合起来得到B>A>C.

上述案例，教师强调学生主动运用建模思想，不仅将抽象化的化学问题变得具体化，还能把复杂问题变得简单化，使其省去多个繁琐的运算步骤，只需根据模型就能判断出大小.

四、关注新旧知识联系，提高学生建模水平

在高中化学教学过程中，新旧知识之间是存在一定衔接关系的，不少问题的解答思路都要把新旧知识放在一起进行对比和分析，让学生找出适用于解题的模型，融入建模思想，让他们的解题思路变得开阔、清晰起来.因此，高中化学教师在解题训练中，应当提醒学生关注新旧知识之间的联系，使其结合题目特征建立模型，提高他们的建模水平与迁移能力.

比如：现有KCl与NaCl的混合物，其中Cl元素质量占a%，求K、Na的质量在该混合物中分别占多少？教师先要求学生仔细观察题干，找出题目中的关键要素，也就是阴、阳离子，求出混合物中两个阳离子的质量比，K是39，Na是23，可知K比Na大16，而16刚好是O的相对原子量，这时他们可把K使用Na与O来代替，既把KCl建模等效为NaClO，阴离子则是同一种元素Cl.接着，学生在所建立的模型中解答问题，把NaCl看作一个整体，研究对象是100g，则在混合物中各个元素的含量有n(K)=n(O)，n(NaCl)=n(Cl)，那么求得K的含量比K%=(100-58.5a/35.5)/16，Na的含量等于1减去K的含量比与Cl的含量比，即Na%=1-a%-K%.

对于上述案例，学生处理混合物问题时联想到学习过的阴、阳离子，相对原子质量等旧知识，据此建立一个整体模型，使其借助模型思想避免复杂计算步骤的出现，降低错误率.

五、灵活运用建模思想，锻炼学生解题能力

建模思想的应用，对于高中化学解题来说可谓是一个新事物，不少学生都认为建模思想属于数学范畴，与化学的关系不大，其实不然，数学和化学虽然是两门独立学科，但是均属于理科范畴，两者有着密切关联.所以，在高中化学解题训练中，教师可以指引学生结合具体题目灵活运用建模思想，使其建模技巧得以有效培养，同时锻炼他们的化学解题能力.

例如：现有盐酸溶液10mL，浓度为0.001mol/L，把浓度一样的氨水倒入其中，直至溶液的pH达到7，下列关系式正确的有( ).

A.V(总)>20mL

B.V(总)<20mL

教师指导学生运用建模思想解题，清楚知道盐酸溶液的体积和物质的量浓度，假如加入10mL的氨水溶液，物质的量浓度也为0.001mol/L，两者将会完全反应生成NH4Cl，溶液成酸性，由于pH是7，就需继续添加氨水溶液，所以氨水溶液的体积大于盐酸溶液，总量大于20mL；随后观察建模结构，结合溶液呈中性判断C正确；而混合后溶液中阴离子总数不可能大于阳离子，故D错误.

针对上述案例，教师引导学生对整个反应过程进行等效建模，把建模过程具体呈现出来，使其结合建模构成分析和解答题目，显得轻松又便捷，同步发展他们的建模与解题能力.

总之，在高中化学解题教学活动中应用建模思想是一个新的解题思路，值得大力推广和运用，不仅可以帮助学生深化理解与记忆化学理论知识，还能够促使他们提高解题正确度和速度，使其获得综合发展，最终改善整体解题教学质量.