引論：我們?yōu)槟砹?篇化學(xué)建模論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
化學(xué)建模論文:利用數(shù)學(xué)建模理論整合化學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算
導(dǎo)讀::應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)將化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的計(jì)算問題抽象成為數(shù)學(xué)問題,概括歸納成數(shù)學(xué)模型,再借助數(shù)學(xué)建模有關(guān)理論知識(shí)去加以解決,是數(shù)學(xué)理論在實(shí)踐學(xué)科的實(shí)際應(yīng)用。以實(shí)物模型或數(shù)據(jù)模型為目的來進(jìn)行的研究課題,表現(xiàn)在比例方程模型、代數(shù)方程模型、幾何畫板模型、排列組合模型、數(shù)列極限模型、數(shù)列求和模型、極值思維模型等方面。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模,數(shù)學(xué)模型,化學(xué)計(jì)算
數(shù)學(xué)建模理論的設(shè)計(jì)應(yīng)用是近年來新課程教改的重要體現(xiàn)。將化學(xué)問題抽象成為數(shù)學(xué)問題,利用數(shù)學(xué)工具,結(jié)合化學(xué)知識(shí)解決化學(xué)問題,是化學(xué)解題能力訓(xùn)練的較高層次。在我們以往的教學(xué)中較為重視教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)性把握和模仿訓(xùn)練,而較忽視思維能力訓(xùn)練的方式和過程。將化學(xué)計(jì)算知識(shí)抽象成為數(shù)學(xué)問題,概括歸納建立數(shù)學(xué)模型,以實(shí)物模型或數(shù)據(jù)模型為目的來進(jìn)行的帶技術(shù)性的研究課題, 就是建模應(yīng)用式的研究性學(xué)習(xí),是數(shù)學(xué)理論在實(shí)踐學(xué)科的實(shí)際應(yīng)用。
1 數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)建模概念
數(shù)學(xué)模型就是對(duì)于一個(gè)特定的對(duì)象為了一個(gè)特定目標(biāo),根據(jù)特有的內(nèi)在規(guī)律,做出一些必要的簡(jiǎn)化假設(shè),運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具,得到的一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)可以是數(shù)學(xué)公式,算法、表格、圖示等。
當(dāng)需要從定量的角度分析和研究一個(gè)實(shí)際問題時(shí),人們就要在深入調(diào)查研究、了解對(duì)象信息、作出簡(jiǎn)化假設(shè)、分析內(nèi)在規(guī)律等工作的基礎(chǔ)上,用數(shù)學(xué)的符號(hào)和語言,把它表述為數(shù)學(xué)式子,也就是數(shù)學(xué)模型,然后用通過計(jì)算得到的模型結(jié)果來解釋實(shí)際問題,并接受實(shí)際的檢驗(yàn)。這個(gè)建立數(shù)學(xué)模型的全過程就稱為數(shù)學(xué)建模。
數(shù)學(xué)建模是一種數(shù)學(xué)的思考方法,是運(yùn)用數(shù)學(xué)的語言和方法,通過抽象、簡(jiǎn)化建立能近似刻畫并解決實(shí)際問題的一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)手段。
2 利用數(shù)學(xué)模型解決化學(xué)計(jì)算的意義
化學(xué)計(jì)算的目的不僅在于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理,教學(xué)的意義更在于學(xué)生解題能力的培養(yǎng)和素質(zhì)訓(xùn)練數(shù)學(xué)模型,利用數(shù)學(xué)模型解決化學(xué)計(jì)算的意義,初步歸納一下,有以下幾個(gè)方面:
⑴利用數(shù)學(xué)模型解決化學(xué)計(jì)算,能提高學(xué)生的邏輯思維能力,使他們思路清晰,條理分明,有條不紊地處理頭緒紛繁的各項(xiàng)工作。
⑵有助于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真細(xì)致、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度和學(xué)習(xí)習(xí)慣。
⑶數(shù)學(xué)上追求的是最有用(廣泛)的結(jié)論、低的條件(代價(jià))以及最簡(jiǎn)明的證明,可以使學(xué)生形成精益求精的風(fēng)格,凡事力求盡善盡美。
⑷通過建立數(shù)學(xué)模型、再到解決實(shí)際問題的全過程,提高他們運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理現(xiàn)實(shí)生活中各種復(fù)雜問題的意識(shí)、信念和能力。
⑸通過利用數(shù)學(xué)模型解決化學(xué)計(jì)算的訓(xùn)練,可以使學(xué)生增強(qiáng)拼搏精神和應(yīng)變能力,能通過不斷分析矛盾,從表面上一團(tuán)亂麻的困難局面中理出頭緒,最終解決問題。
⑹可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)造力,使他們更加靈活和主動(dòng),發(fā)現(xiàn)不同的教學(xué)領(lǐng)域或教學(xué)理論之間的內(nèi)在聯(lián)系、拓展學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用范圍以及解決現(xiàn)實(shí)問題的能力,逐步顯露出自己的聰明才智。
⑺使學(xué)生具有某種數(shù)學(xué)上的直覺和想象力、判斷力,能夠根據(jù)所面對(duì)的問題的本質(zhì)或特點(diǎn),八九不離十地估計(jì)到可能的結(jié)論,為實(shí)際的需要提供借鑒。
數(shù)學(xué)建模解決化學(xué)計(jì)算的開展,通過發(fā)揮其獨(dú)特的作用,無疑為實(shí)施素質(zhì)教育作出重要的貢獻(xiàn)。第三世界科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)教授、數(shù)學(xué)模型專家李大潛說:“數(shù)學(xué)建模的教學(xué)及競(jìng)賽是實(shí)施素質(zhì)教育的有效途徑。”
3 構(gòu)造數(shù)學(xué)模型整合化學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算
3.1比例方程模型——算法模型
利用化學(xué)方程式的比例關(guān)系,計(jì)算反應(yīng)物的用量或求解產(chǎn)物,是化學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算教學(xué)中的一大類型。在高中階段,可以利用質(zhì)量(摩爾質(zhì)量)、體積(氣體摩爾體積)和物質(zhì)的量三種物理量同時(shí)計(jì)算,方法是:給什么,用什么;求什么,設(shè)什么;(比例式)上下單位同一。方法使用舉例說明如下。
[例1] 求5.4gAl與足量鹽酸反應(yīng)生成氫氣的體積?消耗6mol/L的鹽酸多少毫升?
解:
3.2代數(shù)方程模型——公式模型
[例2]在25℃時(shí),10體積強(qiáng)酸和1體積強(qiáng)堿混合恰好呈中性,則強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的pH之間應(yīng)滿足什么關(guān)系?
分析:由于pH與數(shù)學(xué)中的對(duì)數(shù)知識(shí)相關(guān)聯(lián),本題可利用數(shù)學(xué)中的對(duì)數(shù)來解決。
解:設(shè)強(qiáng)酸pH= -lg[H+]=x,則知[H+]=10-x;
同理設(shè)強(qiáng)堿pH=y=-14+lg[OH-],則知[OH-]=10y-14。
由于2者混合后溶液呈中性,有:V強(qiáng)酸·[ H + ]=V 強(qiáng)堿 [OH - ] 1010 -x =110 y-14 10 1-x =10 y-14 1-x=y-14 x+y =15。 3.3幾何畫板模型圖示模型 [例3]在20.00mL鹽酸酸化的AlCl 3 溶液中加入0.1
0mol/L的NaOH溶液,發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入4.00mL后,開始出現(xiàn)沉淀,且當(dāng)加入到10.00mL和18.00mL時(shí),出現(xiàn)的沉淀一樣多,試求當(dāng)加入多少毫升NaOH溶液時(shí),產(chǎn)生較大量的沉淀,當(dāng)加入多少毫升NaOH溶液時(shí),沉淀消失?
分析:此題用常規(guī)解法,過程較復(fù)雜,但如果根據(jù)化學(xué)變化關(guān)系構(gòu)造方程數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合函數(shù)圖像進(jìn)行分析,可大大簡(jiǎn)化計(jì)算過程。
由反應(yīng)式:AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl……(1)
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O……(2)
(1)式中NaOH與AlCl3的反應(yīng)比例(3:1)可構(gòu)造直線AC,如圖1。
(2)式中NaOH與Al(OH)3的反應(yīng)比例(1:1)可構(gòu)造直線CB,如圖1。
題意可轉(zhuǎn)化為:
已知A(4,0),E(10,0),F(18,0),求C和B點(diǎn)的橫坐標(biāo)下載。
解:①由斜率 kAC=1/3和A(4,0)知直線AC的方程為y =1/3(x-4)。
設(shè)B(t,0),由kCB=-1知直線BC方程為:y=-1(x-t)
又G點(diǎn)和H點(diǎn)的縱坐標(biāo)相同,得:
1/3(10-4)=-1(18-t)
t =20(此時(shí)沉淀消失)
②聯(lián)立方程組y =1/3(x-4)、y=20-x
解得20-x=1/3(x-4) x=16(此時(shí)沉淀最多)。
3.4排列組合模型——算法模型
排列組合在分析原子、離子等組成物質(zhì)種類,結(jié)構(gòu)單元等問題時(shí)可以將具體問題抽象化,可以簡(jiǎn)化解題過程。
[例4]:已知?dú)湓赜?H、2H、3H三種同位素,氧元素也有16O、18O二種同位素。它們之間形成化合物的種類有( )[1]。
A. 30種B.18種 C.21 種D.33種
解析:可以形成的化合物有H2O和H2O2兩種。
對(duì)H2O而言:
當(dāng)其中兩個(gè)氫原子是同一種原子時(shí)H2O的種數(shù)為C31×C21=6(種);
當(dāng)其中兩個(gè)氫不是同一種原子時(shí)H2O的種數(shù)為C32×C21=6(種);
所以H2O有C31×C21+C31×C21 =6 +6 =12種;
對(duì)H2O2而言:
當(dāng)其中的兩個(gè)氫原子,兩個(gè)氧原子都是同一種原子時(shí)H2O2的種數(shù)為C31×C21 =6(種);
當(dāng)其中兩個(gè)氫是同一種原子,氧原子不同種原子時(shí)H2O2的種數(shù)為C31×C22 =3(種);
當(dāng)其中兩個(gè)氫是不同種原子,氧原子是同一種原子時(shí)H2O2的種數(shù)為C32×C21 =6(種);
當(dāng)其中的兩個(gè)氫原子,兩個(gè)氧原子都不是同一種原子時(shí)H2O2的種數(shù)為C32×C22 =3(種)。
所以H2O2有C31×C21+C31×C22 + C32×C21+ C32×C22 =6+3+6+3=18種;
可以形成的化合物有H2O和H2O2=12+18=30種,故選答案A。
3.5數(shù)列極限模型——算法模型
通項(xiàng)和極值知識(shí)在討論有機(jī)分子通式中常常加以應(yīng)用。
[例5].有一系列有機(jī)物按以下順序排列:CH3CH=CHCHO、CH3CH=CHCH=CHCHO、CH3(CH=CH)3CHO…在該系列有機(jī)物中,分子中含碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大值最接近于:
A.95.6% B.92.3 %C.85.7% D.75% 解析:它們分子式變化體現(xiàn)了等差數(shù)列,該系列化合物通式為C 2n+2 H 2n+4 O,該系列化合物碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 : 當(dāng) 時(shí), 極限值存在,即為最值, 由于 所以答案為B。 3.6數(shù)列求和模型公式
模型
[例5]工業(yè)上用水吸收二氧化氮生產(chǎn)硝酸,生成的氣體經(jīng)過多次氧化、吸收的循環(huán)操作使其充分轉(zhuǎn)化為硝酸(假定上述過程中無其它損失)。
①試寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。
②設(shè)循環(huán)操作的次數(shù)為n,試寫出NO2HNO3轉(zhuǎn)化率與循環(huán)操作的次數(shù)n之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
③計(jì)算一定量的二氧化氮?dú)怏w要經(jīng)過多少次循環(huán)操作,才能使95%的二氧化氮轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛醄1]?
解析:①工業(yè)上用水吸收二氧化氮發(fā)生的反應(yīng)有:3NO2+H2O=2 HNO3+NO,2NO+O2=2NO2;
②工業(yè)上用水吸收二氧化氮,生成的氣體經(jīng)過多次氧化、吸收的循環(huán)操作使其充分轉(zhuǎn)化為硝酸。可以看出1molNO2經(jīng)過一次3NO22HNO3轉(zhuǎn)化率2/3,同時(shí)產(chǎn)生1/3molNO,經(jīng)過n次循環(huán)后生成HNO3的物質(zhì)的量Sn是以首項(xiàng)2/3,公比為1/3的等比數(shù)列,所以Sn=2/3+2/3 ×1/3 +2/3×1/32+……+2/3×1/3n-1=1-1/3n。NO2HNO3轉(zhuǎn)化率為(1-1/3n)×
③(1-1/3n)×=95%,因此,n=2.6≈3,要經(jīng)過3次循環(huán)操作才能使95%的NO2轉(zhuǎn)化為HNO3 。
3.7極值思維模型——算法模型
中學(xué)化學(xué)試題中關(guān)于混合物計(jì)算,是歷年高考命題的熱點(diǎn)試題,由于混合物中成份量不知,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)哪種物質(zhì)過量無法確定。給解決問題帶來困難,若在解題時(shí)把混合物中某一成份量放大到一個(gè)極值進(jìn)行思考和判斷。將使解題過程大為簡(jiǎn)化,極大的方便了解題。
[例6]今有堿金屬元素R及其氧化物R2O的混合物10.8克,加入足量的水充分反應(yīng)后,生成堿的質(zhì)量為16克,試通過計(jì)算確定R為哪一種堿金屬。
解析:學(xué)生一般常用混合物10.8克和ROH 16克進(jìn)行列方程解題,由于有三個(gè)未知數(shù)數(shù)學(xué)模型,無法得出正確結(jié)論,則解此題將很困難。
如果運(yùn)用數(shù)學(xué)極值的思維方法思考,假設(shè)10.8克全是R,很容易解出R的相對(duì)原子質(zhì)量為35 。若假設(shè)10.8克全是R2O,列方程很快解出R的相對(duì)原子質(zhì)量為11。
綜上可以確定R相對(duì)原子質(zhì)量的范圍為:11 < R < 35, 堿金屬只能是 Na,相對(duì)分子質(zhì)量為23 。
答案:R為堿金屬Na。
以上幾例僅作代表,從中可以看出,只要我們?cè)诮虒W(xué)中仔細(xì)觀察,精心設(shè)計(jì),可以把一些較為抽象的問題,通過現(xiàn)象除去非本質(zhì)的因素,從中構(gòu)造出最基本的模型,使問題回到已知的知識(shí)領(lǐng)域,簡(jiǎn)化具體步驟,優(yōu)化解題方法,更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
在化學(xué)教學(xué)中構(gòu)建學(xué)生的建模意識(shí)、培養(yǎng)模型方法與素質(zhì)教育所要求的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力是相輔相成,密不可分的。要真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,光憑傳授知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,重要的是在教學(xué)中必須堅(jiān)持以學(xué)生為主體,教師的一切教學(xué)活動(dòng)必須以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維為出發(fā)點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生自主活動(dòng),自覺地在學(xué)習(xí)過程中構(gòu)建建模意識(shí),只有這樣才能使學(xué)生分析和解決問題的能力得到長足的進(jìn)步[2]。
化學(xué)建模論文:建模思想在高中化學(xué)解題的應(yīng)用
高中化學(xué)在高考中所占分值較大，對(duì)于學(xué)生的邏輯判斷能力以及抽象推理能力提出了很高的要求．同時(shí)，高中化學(xué)所涉及的范圍較大，考察題型眾多，題量大，都對(duì)學(xué)生的做題效率與質(zhì)量提出了很高的要求．因此，通過建立建模思想開展高中化學(xué)習(xí)題的應(yīng)用解答研究就具有重要的現(xiàn)實(shí)意義．
一、逐項(xiàng)分析法在化學(xué)試題解答中的應(yīng)用
在化學(xué)習(xí)題中，選擇題占分值比例較大，對(duì)每個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行逐個(gè)分析，進(jìn)而推出正確選項(xiàng)，在習(xí)題解答中較為常用．同時(shí)，在高考化學(xué)中，定性分析選擇題以基本理論、物質(zhì)性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)等為重要的出題基礎(chǔ)，著重考察學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)技能的掌握程度．常見的出題形式都會(huì)將正確選項(xiàng)摻雜在錯(cuò)誤選項(xiàng)中，并且錯(cuò)誤選項(xiàng)帶有較高的迷惑性．例如常見的知識(shí)點(diǎn)有:實(shí)驗(yàn)分析原理、有機(jī)化學(xué)、離子是否能夠大量共存等．如下題所示:有X、Y、Z、W、M五種短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族;X+與M2－具有相同的電子層結(jié)構(gòu);離子半徑:Z2－＞W(wǎng)－;Y的單質(zhì)晶體熔點(diǎn)高、硬度大，是一種重要的半導(dǎo)體材料．下列說法中，正確的是()．A．X、M兩種元素只能形成X2M型化合物B．由于W、Z、M元素的氫氣化物相對(duì)分子質(zhì)量依次減小，所以其沸點(diǎn)依次降低C．元素Y、Z、W的單質(zhì)晶體屬于同種類型的晶體D．元素W和M的某些單質(zhì)可作為水處理中的消毒劑正確答案為D．在上題中，重點(diǎn)考察元素周期表與元素周期律，涉及范圍較廣，例如:單質(zhì)、化合物、晶體、氫鍵等等，是一道多知識(shí)點(diǎn)的綜合題型．運(yùn)用逐項(xiàng)分析法之前，應(yīng)對(duì)題型進(jìn)行大概判斷，確定使用元素周期表工具，并結(jié)合元素周期律，可以從位、構(gòu)、性上對(duì)X、Y、Z、W、M等分別進(jìn)行判斷，分析可知，X/Y/Z/W/M分別是:Na/Si/S/Cl/O．確定元素后，開始下面選項(xiàng)的逐項(xiàng)分析．在實(shí)際的教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)很多的學(xué)生在此類型的習(xí)題時(shí)，題目往往都是一知半解，就開始做分析下面的選項(xiàng)，而逐項(xiàng)分析法在選擇題的解答中，不應(yīng)盲目對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行分析，而是要認(rèn)真研讀題目，在對(duì)題目進(jìn)行理性判斷的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研讀選項(xiàng)，否則單純針對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行分析，只會(huì)降低做題效率．
二、特例反駁法在化學(xué)解題中的應(yīng)用
特例反駁法適用于化學(xué)試題選項(xiàng)較多，每個(gè)選項(xiàng)都有正確性成分在其中，學(xué)生需要了解自己所接觸到的知識(shí)點(diǎn)中，有一個(gè)能夠作為特例的原理從而將其作為參考項(xiàng)對(duì)各個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行排除．這種技巧從側(cè)面開辟了一個(gè)途徑，降低了學(xué)生做題的效率，提高了做題的質(zhì)量．如下題所示:某鈉鹽溶液中可能含有NO－2、SO2－4、SO2－3、CO2－3．CI－、I－等陰離子．某同學(xué)取5份此溶液樣品，分別進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):①用pH計(jì)測(cè)得溶液pH大于7②加入鹽酸，產(chǎn)生有色刺激性氣體③加入硝酸酸化的AgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，且放出有色刺激性氣體④加足量BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，該沉淀溶于稀硝酸且放出氣體，將氣體通入品紅溶液，溶液不褪色⑤加足量BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，在濾液中加入酸化的(NH4)2Fe(SO4)溶液，再滴加KSN溶液，顯紅色．該同學(xué)最終確定在上述六種離子中含有NO－2、CO2－3、CI－三種陰離子．請(qǐng)分析，該同學(xué)只需要完成上述哪幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，即可得出此結(jié)論．A．①②④⑤B．③④C．③④⑤D．②③⑤正確答案為B．在上題中，關(guān)鍵點(diǎn)是NO－2的檢驗(yàn)，在化學(xué)教學(xué)中，關(guān)于此知識(shí)點(diǎn)的解決較為常見，如果學(xué)生對(duì)于此離子的檢驗(yàn)方式不熟練，就會(huì)干擾到其他選項(xiàng)的排除．因此，在教師教學(xué)中，要加強(qiáng)重視相近實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的區(qū)別對(duì)待．
三、圖形建模思想的應(yīng)用
將知識(shí)點(diǎn)在學(xué)習(xí)的過程中，通過概念圖、網(wǎng)絡(luò)圖、對(duì)比圖的形式進(jìn)行對(duì)比與梳理，從而能夠有效發(fā)現(xiàn)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，在解題中少走彎路，提高做題效率．例如，下圖是氮族元素中N及化合物知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖:在實(shí)際的解題過程中，可以將此圖牢記，在解答關(guān)于化學(xué)方程式時(shí)，可以充分利用此圖答題．在上圖中，各個(gè)元素之間的關(guān)系被明確標(biāo)出，它們之間存在怎樣的聯(lián)系，如何運(yùn)用這種聯(lián)系，教師可以在教學(xué)活動(dòng)中展開．學(xué)生在運(yùn)用此圖時(shí)，應(yīng)首先對(duì)各個(gè)點(diǎn)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行熟悉．對(duì)比圖在化學(xué)解題中的應(yīng)用十分廣泛，通過對(duì)相近、相似或者是相關(guān)概念，通過對(duì)比圖的表示，有利于學(xué)生理清做題思路．在高中化學(xué)的解題過程中，建模思想的熟練應(yīng)用是提高做題效率與正確的重要方法，需要教師在實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中，充分將建模思想貫徹到學(xué)生的頭腦中，在課下的習(xí)題練習(xí)中，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的檢查，使學(xué)生自覺養(yǎng)成建模思想．高中化學(xué)在高考中的比重決定了化學(xué)試題必須保障較高的率，從而避免在化學(xué)科目中落下分?jǐn)?shù)．因此，建模思想的應(yīng)用應(yīng)繼續(xù)加以推廣。
作者：蔡沐虎 單位：江蘇揚(yáng)州寶應(yīng)縣安宜高級(jí)中學(xué)
化學(xué)建模論文:高中化學(xué)建模解題方法及其應(yīng)用
【摘要】文章首先介紹了高中化學(xué)建模解題方式的含義及使用步驟，進(jìn)而分析了幾種常見高中化學(xué)題目建模法解題的途徑。
【關(guān)鍵詞】高中化學(xué)；建模解題；方法；應(yīng)用
高中化學(xué)是我們每一位高中生都必須認(rèn)真學(xué)習(xí)的學(xué)科，但是高中化學(xué)又是一門極其抽象的學(xué)科，我們?cè)趯W(xué)習(xí)的過程中往往會(huì)覺得很多題目的反應(yīng)過程過于復(fù)雜，知識(shí)解題思緒混亂。而面對(duì)這些問題的解題方式便是建模法，通過建模法將復(fù)雜繁瑣的化學(xué)反應(yīng)簡(jiǎn)易化和清晰化，進(jìn)而達(dá)到易于解題的效果。
一、高中化學(xué)建模解題方式的含義及使用步驟
（一）建模解題方法的含義
高中化學(xué)建模解題法指的是使用建構(gòu)模式的方式，解決實(shí)際問題的一種高中化學(xué)解題方式。根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)的分類原理觀察，可以將實(shí)際問題通過概括和抽象處理之后，將其轉(zhuǎn)化為模型給以表達(dá)出來；然后再利用所掌握的化學(xué)題目解題的方法和知識(shí)對(duì)建立的模型進(jìn)行進(jìn)一步分析；再將模型給以推廣，通過類比的方式實(shí)現(xiàn)一類問題的解答[1]。
（二）建模解題方法的解題步驟
在高中化學(xué)建模法的應(yīng)用解題步驟上分為以下幾個(gè)部分。對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行審題―抽象、概括―建立模型―模型解讀―分析模型―解答模型問題―解決實(shí)際問題[2]。
二、常見高中化學(xué)題目建模法解題分析
（一）建構(gòu)等效化學(xué)式模型
例一：已知現(xiàn)有KCl和NaCl的混合物，在該混合物中a%為Cl元素質(zhì)量，求該混合物中K、Na的質(zhì)量占比各為多少？
首先對(duì)題目進(jìn)行觀察，混合溶液中求兩個(gè)陽離子的質(zhì)量比，其陰離子為一種元素，對(duì)陽離子的質(zhì)量進(jìn)行觀察K為39，Na為23，可知K比Na大16，而16剛好是O的分子量，所以可以將K使用Na和O進(jìn)行代替，即將KCl，建模等效為NaClO，如圖1所示。
然后在建立的模型內(nèi)進(jìn)行題目的解答。去100g作為研究的對(duì)象，將NaCl視為一個(gè)整體，故此可以在混合溶液中的各個(gè)元素含量有n（K）=n（O），n（NaCl）=n（Cl）。
因此K的含量比K%=（100-58.5a/35.5）/16，Na的含量等于1減去K的含量比和Cl的含量比，為Na%=1-a%-K%。
這類混合溶液的問題，在高中化學(xué)中是十分常見的一類問題，文章所舉的例題是較為簡(jiǎn)單的一道題，是實(shí)際的題目中可能溶液中含有的元素成分更為復(fù)雜，甚至還可能會(huì)在混合后發(fā)生一些反應(yīng)。我們?cè)诮鉀Q這類問題時(shí)，需要重點(diǎn)找到溶液中固定不變的元素含量，并且找到其他元素含量之間的系數(shù)關(guān)系，建模法是解決該類問題的有效解題方式之一，其可以很大程度上將一些復(fù)雜的計(jì)算步驟給以避免，出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性更低。但是建模法也并不是的解題方式，也不一定是的解題方式，還需要我們面對(duì)實(shí)際題目時(shí)，根據(jù)題目的具體情況選擇的解題方式[3]。
（二）建構(gòu)等效化學(xué)反應(yīng)過程模型
例二：已知有10毫升的鹽酸溶液，其摩爾濃度為0.001mol/L，此時(shí)向該鹽酸溶液中倒入相同濃度的氨水，直至溶液的濃度達(dá)到pH=7，請(qǐng)問以下關(guān)系式正確的有（）
A c（Cl-）C（OH-）>c（NH4+）>C（H+）
B c（NH4+）=c（Cl-）>c（H+）=c（OH-）
C V（總）
D V（總）>20毫升
面對(duì)該類題型我們?cè)诮獯饡r(shí)也可以首先考慮使用建模法的方式進(jìn)行解題。我們可以清楚10毫升的鹽酸溶液，其摩爾濃度為0.001mol/L，如果加入10毫升的氨水溶液，其摩爾濃度也為0.001mol/L，那么兩者會(huì)出現(xiàn)的反應(yīng)，所以生成的NH4Cl，故此溶液呈現(xiàn)酸性，因此需要達(dá)到pH=7，就需要繼續(xù)向溶液中加入氨水溶液，因此必然氨水溶液的體積大于鹽酸溶液，因此兩者混合的總體積必然大于二倍鹽酸溶液體積，大于20毫升，因此D選項(xiàng)正確，C錯(cuò)誤。然后我們就可以將整個(gè)反應(yīng)過程進(jìn)行等效的建模，具體反應(yīng)模型過程見圖2.
然后對(duì)剩余的兩項(xiàng)選項(xiàng)進(jìn)行觀察，其中A選項(xiàng)c（Cl-）C（OH-）>c（NH4+）>C（H+），溶液中陰離子總數(shù)不可能大于陽離子總數(shù)，因此為錯(cuò)誤選項(xiàng)。然后對(duì)建模構(gòu)成進(jìn)行觀察，可知在溶液中必有c（Cl-）+C（OH-）=c（NH4+）+C（H+）。而溶液又呈中性，所以C（OH-）=C（H+），c（Cl-）=c（NH4+），而顯然生成溶液為NH4Cl，所以c（Cl-和c（NH4+）必然會(huì)大于C（OH-）和C（H+），因此B選項(xiàng)c（NH4+）=c（Cl-）>c（H+）=c（OH-）正確，正確答案為B、D。
這類元素單質(zhì)及化合物在高中化學(xué)知識(shí)體系中，也是考察很多的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并且該類題型的難度一般較大，在高考的選擇題中屬于中上難度的題目。而這類題型較大的特點(diǎn)便是反應(yīng)十分復(fù)雜，并且元素之間的關(guān)系也多，而這也是建模法應(yīng)用其中的原因，可以通過使用建模清晰將反映過程表示出來，進(jìn)而對(duì)化學(xué)反應(yīng)的過程進(jìn)行直觀的表達(dá)，對(duì)我們解決該類問題很有效果。
結(jié)束語：
高中化學(xué)建模解題法指的是使用建構(gòu)模式的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)際問題解答的一種高中化學(xué)解題方式。文章以自己在化學(xué)學(xué)習(xí)中的感觸為背景，簡(jiǎn)易闡述了建構(gòu)等效化學(xué)式模型、建構(gòu)等效化學(xué)反應(yīng)過程模型兩種建模法的應(yīng)用途徑，希望可以給更多的同學(xué)以感觸和啟迪。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊鎰濤，周鑫.幾種建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用[J].理科考試研究（高中版），2016，23（2）：88.
[2]劉宗華.初探在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中運(yùn)用建模思想[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)（教學(xué)研究），2014，20（26）：99-100.
[3]鄭大江.建模思想在高中化學(xué)選擇題中的應(yīng)用[J].理科考試研究（高中版），2013，20（6）：57-58.
化學(xué)建模論文:新課標(biāo)下高中化學(xué)建模教學(xué)探究
【摘 要】新課標(biāo)背景下，構(gòu)建主義理論逐漸成為新的教學(xué)指導(dǎo)理論思想。在高中化學(xué)教學(xué)過程中，通過建模的教學(xué)形式為學(xué)生創(chuàng)設(shè)化學(xué)模型，幫助學(xué)生從知識(shí)的實(shí)際原型和實(shí)際背景出發(fā)來探究知識(shí)的發(fā)生和發(fā)展過程，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的能力。
【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 構(gòu)建主義 建模教學(xué)
新課標(biāo)背景下，構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論所倡導(dǎo)的教學(xué)模式成為現(xiàn)代教學(xué)的主流模式。提出教學(xué)是借助自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)去主動(dòng)構(gòu)造知識(shí)，而不是簡(jiǎn)單的知識(shí)遷移。因此，教師如何通過建模的形式幫助學(xué)生進(jìn)行概念的提煉、原理公式的歸納來揭示創(chuàng)造知識(shí)的思維過程，并進(jìn)行延伸和拓展，是一個(gè)值得探討的課題。
一、構(gòu)建主義和建模教學(xué)
新課標(biāo)的主要理論基礎(chǔ)是構(gòu)建主義的學(xué)習(xí)理論和多元智能理論，構(gòu)建主義者認(rèn)為學(xué)生是生活在社會(huì)之中的，學(xué)生因而是帶著經(jīng)驗(yàn)走進(jìn)教室，教學(xué)要從學(xué)生的興趣和需求出發(fā)，教師要為促進(jìn)學(xué)生理解而教；學(xué)習(xí)不是教師向?qū)W生傳遞知識(shí)的過程，而是學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)的過程。
現(xiàn)代教學(xué)的思想是鼓勵(lì)學(xué)生將學(xué)習(xí)的知識(shí)融會(huì)到現(xiàn)實(shí)的社會(huì)和真實(shí)的科學(xué)實(shí)踐當(dāng)中，在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)更要理解知識(shí)是如何形成。教師采用建模教學(xué)是通過構(gòu)建模型來讓學(xué)生模擬科學(xué)家來觀察、推斷問題的成因，從而推理得出知識(shí)產(chǎn)生的過程，培養(yǎng)學(xué)生獲得并運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。建模教學(xué)可以定義為，凡是涉及模型構(gòu)建、評(píng)價(jià)、修正過程的教學(xué)都可以稱為建模教學(xué)。
二、高中化學(xué)建模教學(xué)的內(nèi)容
在高中的化學(xué)學(xué)習(xí)當(dāng)中，有許多知識(shí)都是以模型的形式出現(xiàn)，例如在物質(zhì)的量的概念當(dāng)中，以微觀粒子作為研究對(duì)象，常見的分子、原子、電子等。常見的化學(xué)教學(xué)模型可以分為三類：物質(zhì)模型、想象模型和符號(hào)模型。物質(zhì)模型即是以實(shí)物替代原型進(jìn)行研究。想象模型是思想中的抽象物質(zhì)對(duì)原型的反映。符號(hào)模型即采用特定的化學(xué)符號(hào)或排列形式來替代原型。
我們將高中常見教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模型分類如下表：
化學(xué)教學(xué)中常見的模型表
物質(zhì)模型 火力發(fā)電站模型 二次電池模型等
想象模型 晶體結(jié)構(gòu)、有機(jī)分子結(jié)構(gòu)等
符號(hào)模型 化學(xué)式、電子式、結(jié)構(gòu)式、電子云、電子軌道、離子方程式 、化學(xué)方程式等
三、高中化學(xué)采用建模教學(xué)的方法可提升學(xué)生思維能力
（一）強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的常規(guī)建模教學(xué)
學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生是在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上對(duì)新知識(shí)進(jìn)行重新構(gòu)建并建立起新舊知識(shí)間實(shí)質(zhì)的聯(lián)系，完成對(duì)新知識(shí)的定義。在知識(shí)的構(gòu)建過程中注意知識(shí)的螺旋式上升，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由典型到普遍，避免不顧學(xué)生的客觀感知能力，片面強(qiáng)調(diào)模型的復(fù)雜性和特殊性的現(xiàn)象。在疑難問題的處理上方法要得當(dāng)，通過將問題簡(jiǎn)化、假設(shè)等方式把問題模型化。再通過類比、對(duì)照等方式來找出解決問題的方法和思路。
例如微觀粒子、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)平衡等，在日常生活中學(xué)生難以觀察和接觸到這些內(nèi)容。對(duì)這一類問題就需要結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)，以科學(xué)的建模思維方式來解決。
如，在分子立體結(jié)構(gòu)新課教授過程中出現(xiàn)的“SP型的三種雜化”，它們分別出現(xiàn)的直線型、平面三角形和正四面體結(jié)構(gòu)中，學(xué)生對(duì)此往往難以理解。為此可以通過結(jié)合實(shí)際，巧妙構(gòu)思，構(gòu)建合適的模型來幫助學(xué)生理解：通過觀察模型圖（如圖1）可發(fā)現(xiàn)，各個(gè)雜化的軌道和生活中的氣球比較形似，這樣在課堂上就可以利用氣球來作為分子立體結(jié)構(gòu)模型，幫助學(xué)生理解分子立體結(jié)構(gòu)。SP型的雜化即為對(duì)應(yīng)兩個(gè)氣球黏在一起的組合，形成了一個(gè)直線型的結(jié)構(gòu)。SP2的雜化類比三個(gè)氣球黏在一起形成了平面三角形。SP3的雜化則對(duì)應(yīng)四個(gè)氣球黏在一起，形成正四面體結(jié)構(gòu)。通過氣球形狀的類比，方便學(xué)生理解SP雜化的問題。
建模教學(xué)的思想即是遵循學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的心理特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)從已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，將問題與生活實(shí)踐相關(guān)聯(lián)，即形象生動(dòng)又活潑豐富的建模活動(dòng)可以讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，又可以讓學(xué)生投入到實(shí)際問題的解決過程中，自己去探索、實(shí)踐以獲得知識(shí)，同時(shí)學(xué)會(huì)了如何探究問題。
（二）拓展建模教學(xué)模式
在教學(xué)中，除了教會(huì)學(xué)生基本的建模形式，更要盡可能地拓展學(xué)生的視野，引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，發(fā)散思維。在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上通過遷移來對(duì)新的情景進(jìn)行新的信息加工，學(xué)會(huì)將原有知識(shí)創(chuàng)造性地構(gòu)建到新的情景模式當(dāng)中，以便學(xué)生學(xué)會(huì)自我學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)，以達(dá)到突破課本上知識(shí)的局限，能夠自己建模從而培養(yǎng)出學(xué)生的創(chuàng)新精神。
例如，在高考題中常見的化工流程題目。工業(yè)流程的主要框架（如圖2所示）。
原料Ⅰ預(yù)處理Ⅱ 分離提純Ⅲ核心反應(yīng)產(chǎn)物
此模型的規(guī)律：主線主產(chǎn)品，分支付產(chǎn)品，回頭為循環(huán)。可以參照此模型，將遇到的問題按此結(jié)構(gòu)逐一分解，結(jié)合自己所學(xué)到的知識(shí)對(duì)它進(jìn)行分析、探究，解決問題。例如：
按照前述的流程進(jìn)行分解，簡(jiǎn)單劃分后比照模型就可以發(fā)現(xiàn)，分別對(duì)應(yīng)原料預(yù)處理、除雜凈化，反應(yīng)條件的控制，產(chǎn)品的分離提純?nèi)齻€(gè)主要步驟。把問題化分為幾個(gè)步驟進(jìn)行解答，就可將解題的思路簡(jiǎn)化，快速得出解決該類題目的方法和步驟。
在建模教學(xué)中，不局限于原有問題當(dāng)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生從問題中尋找規(guī)律，使思維得到延伸。在教學(xué)當(dāng)中要設(shè)法給學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多的情景，讓學(xué)生自己去建模并且有更多的機(jī)會(huì)獲得不同的結(jié)論，這樣才能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，學(xué)會(huì)在探究中去發(fā)現(xiàn)、分析、歸納，從而獲得找尋知識(shí)過程當(dāng)中的快樂，在建模教學(xué)中找到科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，在知識(shí)的探索當(dāng)中培養(yǎng)出學(xué)生的獨(dú)立性和自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
（三）完善學(xué)生的自我建模能力的培養(yǎng)
在建模教學(xué)當(dāng)中要注重學(xué)生建模能力的培養(yǎng)。高中學(xué)生在建模教學(xué)當(dāng)中，要學(xué)會(huì)觀察，并逐步掌握發(fā)現(xiàn)問題的特點(diǎn)，將問題抽象化、簡(jiǎn)化，從而抓住問題的要點(diǎn)，建立相關(guān)模型。利用模型來架構(gòu)對(duì)應(yīng)問題的情境，對(duì)信息進(jìn)行加工，對(duì)知識(shí)進(jìn)行聯(lián)想，自主構(gòu)建新的知識(shí)體系。
在建模過程中，注意對(duì)應(yīng)化學(xué)問題與化學(xué)模型的適用范圍，不要盲目建模，從而產(chǎn)生偏差。化學(xué)模型不是一成不變的，在某個(gè)階段有其存在的合理性，但在另外條件下卻存在一定的差異性。例如，苯的凱庫勒式結(jié)構(gòu)模型中所存在的單雙鍵實(shí)際上并不存在。 因此在利用建模解決問題的過程中，要反復(fù)評(píng)價(jià)模型的合理性和科學(xué)性，同時(shí)要注重問題的局限性和階段性的特點(diǎn)，注重多種因素對(duì)建模的影響，這是培養(yǎng)學(xué)生建模能力的必備條件。
高中化學(xué)的建模教學(xué)模式是促進(jìn)高中化學(xué)課堂教學(xué)有效性的重要方式，通過建模的方式來幫助學(xué)生將簡(jiǎn)單的知識(shí)遷移轉(zhuǎn)化為知識(shí)學(xué)習(xí)過程，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。
【基金項(xiàng)目】廣東省教育研究院2014年教育研究重點(diǎn)立項(xiàng)課題：高中化學(xué)課堂教學(xué)有效性研究――從“教師中心”到“學(xué)生中心”的轉(zhuǎn)變[GDJY-2014-A-a020]
（責(zé)編 盧建龍）
化學(xué)建模論文:初中化學(xué)基本技能學(xué)習(xí)課型建模及案例
摘 要：化學(xué)基本技能是化學(xué)學(xué)習(xí)的基石，包括基本實(shí)驗(yàn)技能、書寫化學(xué)用語技能和簡(jiǎn)單化學(xué)計(jì)算技能。
關(guān)鍵詞：初中化學(xué)基本技能 課型 案例 點(diǎn)評(píng)
義務(wù)教育階段的化學(xué)課程應(yīng)該體現(xiàn)啟蒙性、基礎(chǔ)性，要提供給學(xué)生未來發(fā)展所需要的最基礎(chǔ)的化學(xué)知識(shí)和技能，使學(xué)生從化學(xué)角度初步認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界，提高學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法分析和解決簡(jiǎn)單問題的能力。可見，化學(xué)基本技能是化學(xué)學(xué)習(xí)的基石。
一、基本模型
通過義務(wù)教育階段化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)初步學(xué)會(huì)使用常用儀器、熟練基本實(shí)驗(yàn)操作、繪制儀器和裝置圖、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、正確描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、規(guī)范書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)并能完成一些簡(jiǎn)單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)；知道生活中的常見物質(zhì)組成、性質(zhì)及其在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，并能用精準(zhǔn)的化學(xué)術(shù)語加以表述；根據(jù)化學(xué)式、化學(xué)方程式等進(jìn)行簡(jiǎn)單化學(xué)計(jì)算。如圖1所示，這是我建構(gòu)的初中化學(xué)教學(xué)中“化學(xué)基本技能學(xué)習(xí)”的基本模型：
本模型是根據(jù)化學(xué)基本技能學(xué)習(xí)的一般規(guī)律，結(jié)合初中生的認(rèn)知心理特點(diǎn)而整合提出的，其中“訓(xùn)練與反思”貫穿于“化學(xué)基本技能學(xué)習(xí)”的始終。因?yàn)椋诨瘜W(xué)基本技能學(xué)習(xí)過程中，教師必須注重課堂訓(xùn)練，要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生開展專題討論和交流活動(dòng)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)傾聽和分享，懂得比較和鑒別，培養(yǎng)他們善于從不同角度改進(jìn)自己經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)意識(shí)的能力，有效避免獨(dú)立探索中的局限性和片面性，形成對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的完整建構(gòu)。
二、操作說明
1.準(zhǔn)備范例，簡(jiǎn)單感知
布魯諾認(rèn)為：“學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)是主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的過程，而不是被動(dòng)地接受知識(shí)。”對(duì)于化學(xué)基本技能學(xué)習(xí)，通過教師精心提供的范例或演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使之產(chǎn)生認(rèn)知沖突，引發(fā)憤悱意識(shí)和需要學(xué)習(xí)的心理傾向。這樣，學(xué)生才能真正成為學(xué)習(xí)的積極探究者，而教師的作用則是精心創(chuàng)設(shè)適合的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極探究，而不是簡(jiǎn)單地傳輸知識(shí)。
2.組織引導(dǎo)，初步模仿
從某種意義上說，學(xué)習(xí)的好辦法就是模仿。對(duì)于化學(xué)基本技能的學(xué)習(xí)，可以通過模仿達(dá)到熟能生巧的地步，技能是通過練習(xí)而形成的合乎法則的活動(dòng)方式。學(xué)生的模仿練習(xí)，實(shí)質(zhì)上是學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)地進(jìn)行意義建構(gòu)的過程。教師的組織引導(dǎo)，能成為學(xué)生建構(gòu)意義的協(xié)助者，幫助他們形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，建構(gòu)出所學(xué)內(nèi)容的意義。
3.指導(dǎo)評(píng)價(jià)，歸納總結(jié)
歸納總結(jié)，就是在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生探尋總結(jié)出所學(xué)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律的過程，是“頓悟”的過程。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中形成的對(duì)操作要點(diǎn)的認(rèn)識(shí)、化學(xué)用語的使用、基本的計(jì)算步驟等的理解，有些可能是片面的、不的，甚至是不規(guī)范的，但在這一過程中，教師除了給予學(xué)生足夠的思考時(shí)間外，還要對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行適時(shí)指導(dǎo)和評(píng)價(jià)。教師可組織學(xué)生在互評(píng)、點(diǎn)評(píng)、自評(píng)中解答問題，規(guī)范操作。
4.提供支持，訓(xùn)練反思
教師在收集學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的困惑和錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上，通過歸納、提煉而形成的具有典型性、代表性的問題及變式訓(xùn)練，能幫助學(xué)生深化對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，進(jìn)而提煉出解決這類問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力和系統(tǒng)解題的策略。在此學(xué)習(xí)過程中，教師除了提供訓(xùn)練支持外，更是一位參與者、合作者、指導(dǎo)者。
5.點(diǎn)撥提升，拓展應(yīng)用
教師在學(xué)生進(jìn)行了大量的訓(xùn)練基礎(chǔ)上，可以用簡(jiǎn)練精辟的語言或鮮明生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)等方式指點(diǎn)學(xué)生，撥動(dòng)學(xué)生思維，揭示問題實(shí)質(zhì)，幫助他們進(jìn)行思路接通，推動(dòng)思維延伸。
學(xué)生能在熟能生巧中總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，通過經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)提煉出理論知識(shí)，然后再應(yīng)用理論更好地指導(dǎo)實(shí)踐。當(dāng)量變達(dá)到質(zhì)變時(shí)，學(xué)生的化學(xué)基本技能也就初步形成了。
三、教學(xué)案例
案例1：《檢查裝置的氣密性》學(xué)習(xí)
教師提供一套實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的簡(jiǎn)易裝置，引導(dǎo)學(xué)生感知問題：實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)，首先要考慮如何檢查裝置的氣密性？
各小組通過閱讀教材內(nèi)容，交流并完成填空：先將 放入水中，再用 握住試管外壁或用 微熱，導(dǎo)管口有 冒出后，移開 或熄滅 ，若導(dǎo)管中水面 ，并形成一段 的水柱，則不漏氣。
學(xué)生在教師的組織和指導(dǎo)下，完成了圖3所示操作。
教師又組織學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)和組間評(píng)價(jià)，讓他們歸納、總結(jié)、反思出檢查裝置氣密性的原理、步驟、要點(diǎn)。
各小組通過討論并完成：如何檢查圖3所示裝置的氣密性？（供選實(shí)驗(yàn)用品有水、彈簧夾、注射器等）
通過小組交流、總結(jié)，在教師的點(diǎn)撥下得出檢查裝置氣密性的一般思路：創(chuàng)設(shè)密閉環(huán)境，采用不同方法（如變溫等），產(chǎn)生壓強(qiáng)差，通過觀察密閉環(huán)境中的氣體體積是否變化（如是否有氣泡放出或是否能形成穩(wěn)定液柱等）來判斷裝置是否漏氣。
案例2：《熟悉記住一些元素符號(hào)并知道元素符號(hào)意義》學(xué)習(xí)
教師提供圖片（見圖4），引導(dǎo)學(xué)生通過查閱元素周期表來發(fā)現(xiàn)問題：三枚戒指分別是用什么金屬制成的？
各小組通過合作、分析，感知元素符號(hào)在學(xué)習(xí)和生活中的重要作用。
學(xué)生在教師的組織和指導(dǎo)下，記住了教材P75表4-3中出現(xiàn)的元素名稱及符號(hào)。
學(xué)生交流了巧記上述元素符號(hào)的方法，并與其他同學(xué)分享，由教師組織、指導(dǎo)并評(píng)價(jià)。
教師組織學(xué)生進(jìn)行元素符號(hào)的識(shí)記和默寫比賽。
學(xué)生自主交流后完成填空：
（1）元素符號(hào)表示的意義。
①O：既表示 ，又表示 。
②Fe：既表示 ，又表示 ，還表示 。
（2）比較下列符號(hào)的意義。
①2H： ，②H： 。
學(xué)生通過交流，得出了元素符號(hào)意義：（1）表示一種元素；（2）表示某元素的一個(gè)原子；（3）表示一種物質(zhì)。
案例3：《利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算》學(xué)習(xí)
教師提供教材P100例題1和例題2，學(xué)生簡(jiǎn)單感知化學(xué)方程式計(jì)算的步驟和方法。
教師組織和指導(dǎo)學(xué)生模仿例題2完成以下練習(xí)題：（1）水在通電條件下分解生成氫氣和氧氣，制6 g氫氣，需分解多少克水？（2）氫氣和氯氣點(diǎn)燃能生成氯化氫氣體，燃燒200 g氫氣需要氯氣多少克？理論上能產(chǎn)生多少克氯化氫氣體？
各小組交流并歸納出：根據(jù)化學(xué)方程式可算出已知量和未知量之間的質(zhì)量關(guān)系；結(jié)合實(shí)際參加反應(yīng)的一種反應(yīng)物（或生成物）的質(zhì)量，可算出其他所有反應(yīng)物（或生成物）的質(zhì)量；根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算的基本步驟。
教師提供解題錯(cuò)例，各小組自主合作后訂正。
學(xué)生反思交流：利用化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算應(yīng)注意的環(huán)節(jié)。
四、簡(jiǎn)要點(diǎn)評(píng)
（1）新一輪化學(xué)課程改革的重點(diǎn)是提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，傳統(tǒng)的基本技能教學(xué)重視分析實(shí)驗(yàn)原理、規(guī)范演示實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)調(diào)規(guī)范操作，雖然也注意了對(duì)學(xué)生能力的訓(xùn)練與培養(yǎng)，但對(duì)照新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能學(xué)習(xí)的要求來看，教學(xué)重點(diǎn)還不能僅停留在傳授基礎(chǔ)知識(shí)和訓(xùn)練技能層面上，而應(yīng)在教學(xué)中有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，既要訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力和動(dòng)手能力，又要培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)新意識(shí)等。
（2）“化學(xué)基本技能學(xué)習(xí)” 不是一種僵硬的教學(xué)模式，它呈現(xiàn)的是一種課堂教學(xué)的基本理念，或者說是一種形態(tài)。我們應(yīng)嘗試使用化學(xué)基本技能學(xué)習(xí)課型，作為教學(xué)過程的中介，它是客觀實(shí)物的相似模擬，是真實(shí)世界的抽象描寫，是思想觀念的形象顯示。教師在具體操作時(shí)，要深入理解課型特點(diǎn)、把握精髓，而不能簡(jiǎn)單套用。如“簡(jiǎn)單感知”“初步模仿”既可以是相互獨(dú)立的，也可以是同步實(shí)施的；“初步模仿”可在教師的指導(dǎo)下完成，也可通過小組合作完成，也可以自主完成。課型實(shí)施的步驟和層次可以不同，在實(shí)際運(yùn)用中，要視學(xué)生對(duì)技能的具備程度和原有知識(shí)結(jié)構(gòu)而定。
（3）基本技能的學(xué)習(xí)是一個(gè)學(xué)生獲取知識(shí)、合作交流、探索研究的過程。學(xué)生在教師指導(dǎo)下主動(dòng)學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中積極動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手，獲取新知。教師的作用是創(chuàng)設(shè)問題情境，幫助學(xué)生規(guī)避在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)思維盲區(qū)，使學(xué)生的思維更清晰，引導(dǎo)學(xué)生尋求知識(shí)、吸取知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)。因此，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的組織者，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)困難和困惑時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)給予指導(dǎo)、點(diǎn)撥，引導(dǎo)學(xué)生尋求解決問題的合理途徑和方法，享受學(xué)習(xí)的快樂。
（4）“化學(xué)基本技能學(xué)習(xí)”呈現(xiàn)的是一種觀念，并不適用于所有的課題教學(xué)。學(xué)生化學(xué)基本技能的形成和發(fā)展更是一個(gè)逐步提高、螺旋上升的過程。基本技能的教學(xué)過程，要綜合運(yùn)用再現(xiàn)式思維和創(chuàng)造性思維，教學(xué)過程一般可以設(shè)計(jì)成“發(fā)現(xiàn)問題─分析問題─解決問題”的模式。在教學(xué)過程中，教師要努力營造“民主平等、師生同長”的意境。而教師通過對(duì)學(xué)習(xí)課型的建模研究，能更好地掌握各種課型的教學(xué)目標(biāo)、課堂結(jié)構(gòu)、教學(xué)流程、教學(xué)方法等規(guī)律，有助于提高課堂教學(xué)設(shè)計(jì)水平、提升組織教學(xué)和課堂評(píng)價(jià)的能力。
化學(xué)建模論文:高中化學(xué)“建模法”在平衡移動(dòng)中的應(yīng)用
摘 要： 化學(xué)平衡是高中化學(xué)的重要基礎(chǔ)知識(shí)，也是高中化學(xué)的難點(diǎn)和高考的重點(diǎn)考查內(nèi)容。鑒于該部分知識(shí)理論性較強(qiáng)，學(xué)生普遍感覺理解困難，許多學(xué)生對(duì)改變條件使得化學(xué)平衡移動(dòng)及反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率如何變化的相關(guān)問題模糊不清。教師在高三復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生利用“建模法”創(chuàng)設(shè)思維模型，用建模的思想化抽象為具體，使復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，進(jìn)而幫助學(xué)生更好地理解和熟練應(yīng)用相關(guān)知識(shí)，順利完成本章節(jié)的教學(xué)任務(wù)。
關(guān)鍵詞： 高中化學(xué) 建模法 平衡移動(dòng) 應(yīng)用
化學(xué)平衡是高中化學(xué)重要的理論知識(shí)，也是多年來高考的重點(diǎn)考查內(nèi)容。由于化學(xué)平衡內(nèi)容抽象，因此學(xué)生盡管對(duì)相關(guān)知識(shí)掌握較好，但在解決實(shí)際問題時(shí)常常會(huì)束手無策。借鑒數(shù)學(xué)的建模思想。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于一些抽象的化學(xué)平衡移動(dòng)問題建立具體的思維模型，通過“分析抽象問題構(gòu)建化學(xué)模型建立化學(xué)關(guān)系回歸解決問題”的解題思路，使問題簡(jiǎn)單、明了化。本文結(jié)合實(shí)例談?wù)劇敖７ā痹诟咧谢瘜W(xué)平衡移動(dòng)中的應(yīng)用。
一、用“建模法”判斷化學(xué)平衡狀態(tài)
可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后，正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率，反應(yīng)混合物中各組分的濃度及其他物理量均保持不變。然而，當(dāng)外界條件改變時(shí)，平衡將被破壞并發(fā)生移動(dòng)，平衡移動(dòng)則導(dǎo)致一些物理量發(fā)生變化。我們可以引導(dǎo)學(xué)生建立這樣的思維模式判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡：若平衡移動(dòng)必然導(dǎo)致某物理量發(fā)生改變，則一旦反應(yīng)混合物中該物理量不再改變，說明可逆反應(yīng)已達(dá)平衡。
例1：在一定溫度下的恒容密閉容器中，能說明反應(yīng)X（g）+Y（g）2XY（g）已達(dá)到平衡的是（ ）
A.容器內(nèi)的總壓不隨時(shí)間變化
B.容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化
C.XY氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變
D.X和Y的消耗速率相等
解析：該反應(yīng)的特點(diǎn)：首先是可逆反應(yīng)，其次是反應(yīng)前后氣體體積相等。根據(jù)壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比的推斷，該反應(yīng)在整個(gè)反應(yīng)過程中總壓強(qiáng)是不變的，故A不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。同理推斷，容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不隨時(shí)間變化，B不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。X和Y的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等，其消耗速率始終相等，D也不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。顯然C選項(xiàng)符合化學(xué)平衡狀態(tài)的要求，能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。答案為C。
二、用“建模法”解決化學(xué)平衡移動(dòng)的問題
對(duì)于化學(xué)平衡移動(dòng)問題，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生由外界條件的改變結(jié)合反應(yīng)的特點(diǎn)（正反應(yīng)為吸熱還是放熱反應(yīng)、正反應(yīng)是氣體體積增大還是縮小的反應(yīng)）判斷平衡移動(dòng)的方向。平衡移動(dòng)必然導(dǎo)致各種量變，反過來，也可以由題目告知的量變信息，判斷平衡移動(dòng)的方向，再由平衡移動(dòng)的方向結(jié)合反應(yīng)特點(diǎn)（或條件的改變）可以判斷條件的改變（或反應(yīng)特點(diǎn)）。在處理具體習(xí)題時(shí)，教師應(yīng)幫助學(xué)生建立以下思維模式：
啟發(fā)學(xué)生由題中信息分析“條件的改變”、“反應(yīng)的特點(diǎn)”、“各種量變”等要素，然后根據(jù)它們的聯(lián)系作答。
解析：本題所列反應(yīng)是正反應(yīng)為放熱、體積縮小的可逆反應(yīng)。可依據(jù)溫度、壓強(qiáng)、濃度的變化對(duì)平衡的影響，以及氣體的體積和壓強(qiáng)、濃度的關(guān)系進(jìn)行判斷。A項(xiàng)溫度不變，縮小氣體的體積，根據(jù)玻意耳氣體定律（PV=C）可知?dú)怏w的壓強(qiáng)必然增大，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以，ClF的轉(zhuǎn)化率增大。即A選項(xiàng)的說法正確。B項(xiàng)溫度不變，增大體積，其壓強(qiáng)必然減小，使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。所以，ClF■的產(chǎn)率應(yīng)降低，不應(yīng)增高。故B選項(xiàng)的說法不對(duì)。C項(xiàng)升高溫度，對(duì)放熱反應(yīng)來說，可使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。同時(shí)，增大體積即減小壓強(qiáng)，亦使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。故C選項(xiàng)錯(cuò)。D項(xiàng)降低溫度，體積不變，有利于平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，使F2的轉(zhuǎn)化率升高。故D選項(xiàng)錯(cuò)。答案為A。
三、利用“建模法”解有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算題
在高考理綜試題中，有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算題出現(xiàn)的頻率很高。對(duì)于這類計(jì)算題，教師在復(fù)習(xí)過程中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)建立“三行式”思維模式，利用“三行式”模型分析解決。這樣一來，學(xué)生的思維方式和解決方法得當(dāng)，無論遇到怎樣復(fù)雜的試題時(shí)都不至于無從下筆。具體方法為：在可逆反應(yīng)方程式下面列出到達(dá)平衡的過程中，各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量和平衡量（其中的“量”為物質(zhì)的量或濃度，但必須一致），然后根據(jù)題中信息找關(guān)系，再列方程式計(jì)算。
解析：本題考點(diǎn)是有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算，可以根據(jù)題中所給條件列出三行式，再找關(guān)系列函數(shù)式。
在高中化學(xué)平衡移動(dòng)問題的解決中應(yīng)用“建模法”，是簡(jiǎn)化問題解決過程、提高習(xí)題解答性的重要途徑。教師應(yīng)從培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的高度認(rèn)識(shí)“建模”的重要性，精心選擇范例習(xí)題，讓學(xué)生逐步掌握“建模”的方法、形成“建模”的習(xí)慣，為學(xué)生化學(xué)成績(jī)的提高奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
化學(xué)建模論文:美國教材中化學(xué)概念的建模思想分析
摘要：美國教材《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中使用了豐富的模型。模型的建立是化學(xué)理論建立的基礎(chǔ)。利用模型可以解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和化學(xué)規(guī)律，并能作出科學(xué)預(yù)測(cè)。提供結(jié)構(gòu)良好的教材有利于教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：美國教材；模型；概念
模型是對(duì)所研究目標(biāo)事物的一種呈現(xiàn)形式。模型可幫助學(xué)生記憶與解釋概念，它們讓學(xué)生的思維可視化。模型通常會(huì)較實(shí)體更為簡(jiǎn)化，其尺度可能比表征對(duì)象大或小，是理論與現(xiàn)象間的中介物。
《化學(xué)：概念與應(yīng)用》是美國高中的主流理科教材，該教材中豐富的模型種類及其蘊(yùn)含的建模思想，對(duì)我們的教育教學(xué)有著一定的借鑒意義。教材是教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，所以提供結(jié)構(gòu)良好的教材，能夠幫助學(xué)生建構(gòu)、發(fā)展學(xué)科概念。現(xiàn)以第二章“物質(zhì)是由原子構(gòu)成的”內(nèi)容為例進(jìn)行分析。
一、豐富的模型種類
《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中的第二章“物質(zhì)是由原子構(gòu)成的”使用了豐富的模型。
1. 言語模型
言語模型是指解釋的、描述的、陳述的類比和隱喻的模型。如《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中用俄羅斯套娃與電子能級(jí)對(duì)比時(shí)描述到“假如將套娃比做原子，那么，較大的套娃代表最外層、能量較高的能級(jí)。類似地，較大的套娃也代表價(jià)電子。”
2. 視覺模型
視覺模型是指學(xué)生通過視覺觀察到的模型（如圖片、表格、視頻、動(dòng)畫等）。通過形象視覺模型的呈現(xiàn)，學(xué)生更易感受到微觀世界的奇妙，也更有助于學(xué)生正確理解化學(xué)概念的內(nèi)涵。其實(shí)學(xué)生在進(jìn)行概念同化的同時(shí)，也是在不斷重新建構(gòu)自己的心智模型，即在不斷修改和完善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。如《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中有“電子遷移就像爬梯子”的模型（見圖1）。
3. 數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)模型是指把客觀事物的某些性質(zhì)借助數(shù)學(xué)表達(dá)式來表現(xiàn)，數(shù)學(xué)模型是一種抽象、和預(yù)測(cè)的模型。如《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中計(jì)算氯的平均原子質(zhì)量的計(jì)算方法（見表1）。
4. 符號(hào)模型
符號(hào)模型是指采用特定的化學(xué)專用符號(hào)，在符合化學(xué)原理的前提下，按照特定的化學(xué)組合方式代替原型的一種方法，如《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中用符號(hào)Cl-37表示一種質(zhì)量數(shù)為37，質(zhì)子數(shù)為17，中子數(shù)為20的氯原子。
5. 混合模型
混合模型是指多種模型的同時(shí)使用。如包含語言的視覺模型稱為視覺混合模型。如《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中對(duì)陰極射線管的處理采取了混合模型，其在語言模型中描述為“當(dāng)陰極射線管接上高壓電源后，陰極就會(huì)放出一束射線，并在涂有熒光粉的板上生成綠光” 。其視覺模型的表現(xiàn)如圖2所示。
二、多樣的模型功能
由于模型不僅是已有認(rèn)識(shí)的總結(jié)，同時(shí)也增加了人類的假設(shè)和猜想，所以模型具有多樣的功能。
1. 簡(jiǎn)化復(fù)雜現(xiàn)象，利于思考
模型是對(duì)研究目標(biāo)的一種簡(jiǎn)化描繪，它簡(jiǎn)化并體現(xiàn)原型與研究目標(biāo)的根本聯(lián)系，略去微小的細(xì)節(jié)。在《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中的電子式就是表示價(jià)電子的常用符號(hào)。它是用小黑點(diǎn)（?）表示價(jià)電子，再將這些小黑點(diǎn)描在元素符號(hào)的周圍。在電子式中，每個(gè)小黑點(diǎn)代表一個(gè)電子，而元素符號(hào)代表原子的內(nèi)核（除價(jià)電子以外的部分）。
2. 提供易于理解的方式
通過模型形成一個(gè)關(guān)于物質(zhì)內(nèi)部如何作用的假想機(jī)制，然后通過模擬，去推測(cè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而解釋觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中用爬梯子的模型來解釋電子遷移。就像你要上下梯子一樣，你的腳只能擱在梯子的橫檔上，電子同樣也只能在一定的能量水平上運(yùn)動(dòng)，而不是在兩個(gè)能級(jí)之間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電子吸收了某個(gè)特定的能量后，就可躍遷到相對(duì)高級(jí)的能級(jí)上。這個(gè)能量就是電子躍遷的兩個(gè)能級(jí)之間的能量差。
3. 提供深刻理解的媒介
在《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中用俄羅斯套娃模型來解釋電子能級(jí)。假如你抽出最外層的一個(gè)套娃，可以發(fā)現(xiàn)，里面有一個(gè)類似但小一些的套娃。這個(gè)套娃代表由原子核和電子組成的內(nèi)核，但不含價(jià)電子。
4. 展示強(qiáng)大的預(yù)測(cè)能
模型在建立過程中，會(huì)舍去大量次要的細(xì)節(jié)，突出物質(zhì)的主要特征，因而易于發(fā)揮想象，使得模型超越現(xiàn)有條件，形成科學(xué)預(yù)見。在人類認(rèn)識(shí)原子模型的過程中，盧瑟福通過α―粒子散射實(shí)驗(yàn)（也稱為金箔實(shí)驗(yàn)）來研究原子的結(jié)構(gòu)，通過觀察該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，他的研究小組預(yù)測(cè)出因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量太小，原子核占據(jù)幾乎所有的原子質(zhì)量。也就是說，原子核非常稠密，核的周圍則是容納電子的寬闊空間。
5. 提供實(shí)驗(yàn)與理論的推導(dǎo)關(guān)系
如對(duì)發(fā)射光譜的研究促使科學(xué)家提出一個(gè)觀點(diǎn)，電子是在圍繞原子核周圍的具有特定能量的軌道上運(yùn)動(dòng)的。
三、啟示
美國教材《化學(xué)：概念與應(yīng)用》比較重視模型和建立模型的過程在化學(xué)核心概念形成過程中的重要作用。尤其是教材中大量精彩圖片（視覺模型）的呈現(xiàn)，使化學(xué)中很多抽象、難懂的化學(xué)概念形象地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，降低了學(xué)習(xí)難度，并符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。這也提醒我們?cè)诮虒W(xué)中要樹立幫助學(xué)生逐步學(xué)會(huì)建立模型的基本方法，這也會(huì)提高我們的課堂效率。
化學(xué)建模論文:建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用
【摘 要】 在高中化學(xué)解題中運(yùn)用建模思想，不僅能使學(xué)生突破感官和時(shí)空的局限，充分發(fā)揮學(xué)生的想象和推理能力，而且還可以拓寬學(xué)生的思維領(lǐng)域，從而提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。
【關(guān) 鍵 詞】 建模思想；高中；化學(xué)解題
《2015年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱――化學(xué)》對(duì)學(xué)習(xí)能力的要求部分提出：“能用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達(dá)化學(xué)問題解決的過程和結(jié)果，并作出解釋的能力。”其實(shí)，高考考試大綱要求的這種解題思想就是建模思想。
建模思想在高中化學(xué)解題中的主要作用是：①有利于學(xué)生形成和理解抽象的化學(xué)概念；②有利于學(xué)生建立反應(yīng)模型，理解反應(yīng)實(shí)質(zhì)；③有利于學(xué)生假設(shè)體系模型，降低解題難度；④有利于學(xué)生利用數(shù)學(xué)模型，解決化學(xué)問題。
一、有利于學(xué)生形成和理解抽象的化學(xué)概念
如“化學(xué)平衡”概念的建立過程。課前學(xué)生做家庭實(shí)驗(yàn)并思考產(chǎn)生現(xiàn)象的原因：將雕刻成球型的冰糖（其化學(xué)成分為蔗糖）置于蔗糖飽和溶液中，并把裝置放在冰箱冷藏柜里（保持溫度和溶劑質(zhì)量都不變），幾天后，觀察小球的質(zhì)量和形狀有無變化？學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（質(zhì)量不變，形狀有所改變）和已有的溶解平衡概念，進(jìn)行如下分析、推理：
這樣，通過遷移建立起了“化學(xué)平衡”概念，使枯燥的、抽象的概念變得直觀、具體了，使學(xué)生不但能認(rèn)識(shí)概念的內(nèi)涵，而且能理解概念的本質(zhì)。許多化學(xué)概念、物質(zhì)性質(zhì)都可以在建模思想的引領(lǐng)下，通過聯(lián)想、遷移、類比、推理等思維方式建立。
二、有利于學(xué)生建立反應(yīng)模型，理解反應(yīng)實(shí)質(zhì)
學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)部分，化學(xué)反應(yīng)類型紛繁復(fù)雜，學(xué)生掌握起來比較困難。如果在教學(xué)中概括出各類反應(yīng)的反應(yīng)模型，這樣就能使復(fù)雜而難以掌握的問題變得有規(guī)律可循了。臂如復(fù)習(xí)“水解反應(yīng)”，可以通過下列具體的化學(xué)方程式概括出反應(yīng)模型。具體反應(yīng)：
從具體的“水解反應(yīng)”中，尋找反應(yīng)機(jī)理，最終得到“水解反應(yīng)”的一般規(guī)律。不僅培養(yǎng)了學(xué)生的概括能力，而且使學(xué)生在較高層次上理解了反應(yīng)的實(shí)質(zhì)， 進(jìn)一步提高了靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。
三、有利于學(xué)生假設(shè)體系模型，降低解題難度
有些化學(xué)問題比較抽象，用常規(guī)方法解決時(shí)，往往感到無從下手。如果根據(jù)建模思想，將問題分解并假設(shè)為幾個(gè)變化的體系模型，用理想化了的模型揭示在表面現(xiàn)象掩蓋下的化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)，問題就迎刃而解了。
例 恒溫恒壓下，在容積可變的容器中，反應(yīng)2NO2（g）？葑N2O4（g）達(dá)到平衡后，再向容器內(nèi)通入一定量NO2，又達(dá)到平衡時(shí)，N2O4的體積分?jǐn)?shù)（ ）
A. 不變 B. 增大 C. 減小 D. 無法判斷
分析：如果按照常規(guī)思維，容器容積改變，氣體濃度改變，分子數(shù)目也改變，就會(huì)誤選D選項(xiàng)。
若根據(jù)建模思想，變換思維方式，轉(zhuǎn)化思維角度，將該問題分解并假設(shè)為幾個(gè)變化的體系模型，解題就方便了。
四、有利于學(xué)生利用數(shù)學(xué)模型，解決化學(xué)問題
數(shù)學(xué)是思維的工具，很多化學(xué)問題需要用數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)方法（數(shù)學(xué)模型）來解決。運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解化學(xué)問題的基本思路是：明確化學(xué)問題中各知識(shí)點(diǎn)間關(guān)系尋找各化學(xué)知識(shí)點(diǎn)之間的變量規(guī)律，應(yīng)用化學(xué)原理建立化學(xué)模型運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對(duì)化學(xué)模型進(jìn)行處理，建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型應(yīng)用數(shù)學(xué)模型和化學(xué)規(guī)律解答化學(xué)問題。在高中化學(xué)中，數(shù)學(xué)模型解化學(xué)問題主要表現(xiàn)為：分類討論的思想，轉(zhuǎn)化與化歸的思想，數(shù)形結(jié)合的思想，函數(shù)與方程的思想。應(yīng)用這些思想解決化學(xué)問題的技巧有：極值法、十字交叉法、平均值法、方程法、幾何法、排列組合法、圖像法、數(shù)軸法、數(shù)列法、數(shù)學(xué)歸納法、中間值法、不等式法、不定方程法、待定系數(shù)法等。
將具體的化學(xué)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，轉(zhuǎn)化過程中，需要進(jìn)行一系列的觀察、分析與綜合等思維活動(dòng)，不但加強(qiáng)了學(xué)科間的聯(lián)系，而且提高了學(xué)生的抽象思維能力。
綜上所述，在高中化學(xué)解題中運(yùn)用建模思想，不僅能使學(xué)生突破感官和時(shí)空的局限，充分發(fā)揮學(xué)生的想象和推理能力，而且還可以拓寬學(xué)生的思維領(lǐng)域，從而提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。
化學(xué)建模論文:建模思想在化學(xué)解題中的應(yīng)用
摘要：運(yùn)用建模思想解題能使抽象的問題形象化，能使解題過程模式化、具體化、可視化，提高解題過程的規(guī)范化、可操作性。如果教師能在平時(shí)的教學(xué)中適時(shí)運(yùn)用建模思想這一教學(xué)策略，可以改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、降低學(xué)習(xí)難度，從而提高學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到教師的教和學(xué)生的學(xué)和諧統(tǒng)一，提高課堂教學(xué)效率。
關(guān)鍵詞：建模；化學(xué)反應(yīng)；概念圖
《廣東省2011年初中畢業(yè)生化學(xué)學(xué)科學(xué)業(yè)考試大綱》"考試要求"在"分析和解決（解答）化學(xué)問題的能力"一欄中提出："能應(yīng)用分析和綜合、類比和比較、判斷和推理、歸納和概括等思維方法建立知識(shí)之間的聯(lián)系，形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，去分析、解決一些基本的化學(xué)問題"。建模就是其中的一種思維方法。我認(rèn)為，建模即建立系統(tǒng)模型的過程，建模思想就是把研究對(duì)象的一些次要及非本質(zhì)的因素舍去，通過演繹、分析、概括、歸納，將其轉(zhuǎn)化為普遍的本質(zhì)規(guī)律（一個(gè)已有的關(guān)系、共性或結(jié)構(gòu)），從而用以解決實(shí)際問題的思維方法。其原理就是人們常說的"把未知轉(zhuǎn)化為已知，用已知來解決未知"。
在化學(xué)教學(xué)中，運(yùn)用建模思想解題能使抽象的問題形象化，能使解題過程模式化、具體化、可視化，從而提高解題的速度和命中率。那么，在解決實(shí)際問題中，應(yīng)如何建模？主要有哪些類型？現(xiàn)結(jié)合部分典型試題分析如下。
1.構(gòu)建等效化學(xué)式模型
例1、現(xiàn)有NaCl和KCl的混合物，已知氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，求混合物中K%和Na%。
分析：很明顯這兩種物質(zhì)的組成元素不同，所以分子量也不同。為了計(jì)算方便，可將K的原子量39用Na-23和O-16代替，構(gòu)建出KCl的等效化學(xué)式-"NaClO"（模型見下圖）
假設(shè)混合物質(zhì)量為100g，能得出：n（NaCl）=n（Cl），n（K）=n（O），則K%=100-58.5a/35.516×39，Na%=1-K%-a%。以此類推，還可用于計(jì)算CO2和CO，F(xiàn)e2O3和Fe3O4、C2H5OH和C6H12等此類題型中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。已知混合物中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，求其他元素或其中某物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，是初中化學(xué)一道常見的計(jì)算，若用常規(guī)方法解題，運(yùn)算量大不說，而且學(xué)生很容易出錯(cuò)，若利用構(gòu)建等效化學(xué)式模型方法解題，不僅運(yùn)算步驟少，正確率高，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力及敏捷性。
2.構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)類型模型
例2、請(qǐng)寫出下列復(fù)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式。
1、AgNO3+HCl---2、K2CO3+Ca（OH）2---
3、Na2CO3+CaCl2---4、H2SO4+BaCl2---
5、HNO3+NaOH---6、NaOH+CuSO4---
分析：復(fù)分解反應(yīng)是初中化學(xué)中非常重要，也是學(xué)生最不容易掌握的反應(yīng)類型，是中考必考的反應(yīng)。教師在實(shí)際教學(xué)中，可通過許多相關(guān)反應(yīng)，進(jìn)行類比，從中找出反應(yīng)規(guī)律，構(gòu)建出復(fù)分解反應(yīng)的一般模式。
通過教師引導(dǎo)，學(xué)生就很容易寫出正確的復(fù)分解反應(yīng)方程式了。
化學(xué)反應(yīng)原理是中學(xué)化學(xué)中的基本化學(xué)理論，新課程標(biāo)準(zhǔn)明確要求"掌握化學(xué)反應(yīng)的一般原理""探索化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律及其應(yīng)用"。有關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理這類問題紛繁復(fù)雜、學(xué)生很容易弄混淆，而構(gòu)建各種反應(yīng)類型模型，如化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、取代反應(yīng)、加成反應(yīng)等，就會(huì)使復(fù)雜的問題變得有規(guī)律、并能夠在較高層次上理解各類反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，進(jìn)一步提高靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。
3.構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)過程模型
例3、將N2，CO，HCl三種混合氣體依次通過NaOH溶液，濃硫酸，灼熱的CuO，假設(shè)每次處理均能反應(yīng)（或吸收）則排出的氣體是（）
A、N2，CO2B、H2O（氣），N2C、N2D、HCl、CO
分析：本題是推斷氣體的成分，筆者在批改作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在該題的錯(cuò)誤率全班高達(dá)2/3，很多學(xué)生都不假思索的選擇了C，很明顯審題不仔細(xì)。基于此，筆者在評(píng)講時(shí)首先引導(dǎo)學(xué)生注意題目所給的信息，NaOH溶液、濃硫酸、灼熱的CuO分別能和誰反應(yīng)？每一步有哪些氣體參加了反應(yīng)，生成了哪些氣體？在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生重新梳理一遍解題的思路，自己找到癥結(jié)所在，這樣問題也就迎刃而解了。答案為A。
隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，每一種物質(zhì)所涉及到的知識(shí)點(diǎn)越來越多，彼此間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，中考要求的層次也較高，而涉及這部分知識(shí)的問題包含的物質(zhì)往往較多、相互間的反應(yīng)較多、相互間的反應(yīng)順序復(fù)雜，學(xué)生思維很混亂，一時(shí)難于下手，利用構(gòu)建反應(yīng)過程模型法解題，可以將無序的思維有序化，思路清晰，使解題過程一目了然，從而提高解題的命中率。此法還適用于解固體混合物與某溶液反應(yīng)后過濾，濾液和濾渣成分的探究；物質(zhì)的檢驗(yàn)、分離和提純等一些難度較大的題目。
4.構(gòu)建化學(xué)概念圖模型
例4、下面是五種粒子的結(jié)構(gòu)示意圖：
（1）圖中粒子共能表示種元素，其中是原子的有。
（2）圖中表示陽離子的是（填編號(hào)），E的粒子符號(hào)是。
（3）B與E形成的化合物的化學(xué)式，該化合物是由（填"分子"、"原子"或"離子"）構(gòu)成的。
分析：本題通過粒子結(jié)構(gòu)示意圖考察學(xué)生對(duì)物質(zhì)、元素、分子、原子、離子間關(guān)系及原子序數(shù)與元素周期表中對(duì)應(yīng)的元素的掌握情況，是中考的常見題。這些概念，既有區(qū)別，又有聯(lián)系，學(xué)生極易弄混淆。在平時(shí)的教學(xué)中教師可通過構(gòu)建概念圖的模型來抓住它們內(nèi)在的本質(zhì)聯(lián)系，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念的理解和掌握。
化學(xué)概念是課程內(nèi)容的重要組成部分，是化學(xué)知識(shí)的"骨架"。但是抽象的化學(xué)概念看不見、摸不著，又很難想象，往往使學(xué)生望而生畏，易挫傷學(xué)習(xí)的積極性。在平時(shí)教學(xué)中，我們經(jīng)常遇到這樣的問題，一些學(xué)生易錯(cuò)的概念，在評(píng)講復(fù)習(xí)時(shí)教師盡管再三強(qiáng)調(diào)，但仍有學(xué)生在解答類似的問題時(shí)，犯同樣的錯(cuò)誤，讓教師大傷腦筋。這是由于平時(shí)我們的教學(xué)都是按照單元課題順序進(jìn)行的，所以學(xué)生學(xué)習(xí)的概念還處于孤立、零散階段，尚未將其聯(lián)結(jié)成網(wǎng)絡(luò)與體系。通過幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為構(gòu)建"概念圖"模型這一教學(xué)策略可以改變學(xué)生的認(rèn)知方式，強(qiáng)化記憶，提高復(fù)習(xí)的有效性。
由此可見，在解決化學(xué)問題時(shí)，掌握一些解題的思路，形成解題的模型，能提高解題的速度和度，降低題目的難度，還有助于訓(xùn)練學(xué)生邏輯思維和發(fā)散思維的能力。其解題主要過程為：（1）分析，分析的過程主要是對(duì)題目中所要研究的對(duì)象（原型）進(jìn)行演繹、概括，抓住其主要信息；（2）建模，它是解題的關(guān)鍵步驟，即在仔細(xì)閱讀材料、理解題意的基礎(chǔ)上，對(duì)研究對(duì)象（原型）的主要信息做出一些必要的簡(jiǎn)化、假設(shè)和一般化處理，并用適當(dāng)?shù)?
化學(xué)建模論文:初探在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中運(yùn)用建模思想
摘要：本文以建模思想在化學(xué)復(fù)習(xí)、解題、專題學(xué)習(xí)等幾個(gè)方面的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的講解，使建模思想在化學(xué)學(xué)習(xí)中得到應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
關(guān)鍵詞：建模思想；復(fù)習(xí)建模；解題建模；專題建模
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)的學(xué)科，有其自身獨(dú)有的特點(diǎn)，與物理、生物等學(xué)科相比，化學(xué)的知識(shí)點(diǎn)顯得有些零散，給學(xué)生一種剪不斷、理還亂的感覺。致使許多學(xué)生在單獨(dú)處理某一知識(shí)點(diǎn)時(shí)得心應(yīng)手，而將各知識(shí)點(diǎn)融合在一起時(shí)就顯得心有余而力不足了，常常會(huì)顧此失彼、丟三落四，由此對(duì)化學(xué)產(chǎn)生了厭學(xué)心理。其實(shí)，這種情況說到底就是在學(xué)生的頭腦中建模思想的缺乏造成了知識(shí)點(diǎn)的零散難記，使學(xué)生走了許多冤枉路，卻得不到應(yīng)有的效果。針對(duì)化學(xué)知識(shí)易懂難記，會(huì)做難得分的特點(diǎn)，教師要高度重視建模思想在日常學(xué)習(xí)以及復(fù)習(xí)備考中的應(yīng)用，要給學(xué)生充分的建模思想和方法，使千頭萬緒的知識(shí)點(diǎn)模式化、網(wǎng)絡(luò)化。所以，教師應(yīng)加強(qiáng)這方面的學(xué)法指導(dǎo)。
那么，到底什么是建模思想呢？“建模”就是建立系統(tǒng)模型的過程，又稱模型化。按錢學(xué)森的觀點(diǎn)：“模型就是通過我們對(duì)問題的分析，利用我們考察來的機(jī)理，吸收一切主要因素，略去一切不主要因素所創(chuàng)造出來的一幅圖畫。”因此，筆者提出的“建模思想”就是把研究對(duì)象（原型）的一些次要細(xì)節(jié)及非本質(zhì)的聯(lián)系舍去，從而以簡(jiǎn)化和理想化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系的一種科學(xué)思想。可以用如下圖式表達(dá)科學(xué)建模過程。
我們可以把學(xué)生需要學(xué)習(xí)和掌握的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)看成是一個(gè)統(tǒng)一的有整體性的系統(tǒng)，而建模是研究系統(tǒng)的重要手段和前提。建模就是利用模型來描述系統(tǒng)的因果關(guān)系或相互關(guān)系的一個(gè)過程，我們可以把每個(gè)章節(jié)或者有針對(duì)性的知識(shí)體系作為一個(gè)要建模的系統(tǒng)，利用教材以及教輔資料上的相關(guān)信息并結(jié)合教師的講解與分析，理清在這個(gè)知識(shí)系統(tǒng)里各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系與不同，必然與偶然，相互的因果關(guān)系，讓其形成一張無形的“知識(shí)大網(wǎng)”，這樣讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解就不僅僅停留在簡(jiǎn)單的死記硬背上，而是“鮮活的”，有“理由”的，有“模”可循的！這樣不僅讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解達(dá)到較高的一個(gè)水平，同時(shí)也可以使學(xué)生在知識(shí)的應(yīng)用時(shí)更得心應(yīng)手，在實(shí)際的解題過程中起到非常好的輔助作用。當(dāng)然，在建模時(shí)我們應(yīng)該注意：對(duì)于同一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)，我們可以根據(jù)不同的用途和目的建立不同的模型。所建模型只是實(shí)際系統(tǒng)原型的簡(jiǎn)化，因此既不可能也沒必要把實(shí)際系統(tǒng)的所有細(xì)節(jié)都列舉出來。實(shí)際建模時(shí)，必須在模型的簡(jiǎn)化與分析結(jié)果的性之間作出適當(dāng)?shù)恼壑校@是建模遵循的一條原則。下面，筆者就結(jié)合實(shí)際的例題與章節(jié)知識(shí)點(diǎn)來談?wù)劷Ｋ枷朐诨瘜W(xué)學(xué)習(xí)中的具體應(yīng)用：
一、建模思想運(yùn)用于化學(xué)復(fù)習(xí)
運(yùn)用建模思想梳理化學(xué)知識(shí)，使知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化。高考復(fù)習(xí)階段主要方法有：運(yùn)用概念圖、網(wǎng)絡(luò)圖、對(duì)比圖等形式對(duì)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行梳理。概念圖是由美國康奈爾大學(xué)的Joseph?D?Novak于教授20世紀(jì)60年代提出的。它通常是將有關(guān)某一主題不同級(jí)別的概念或命題置于方框或圓圈中，再以各種連線將相關(guān)的概念用命題連接，形成關(guān)于該主題的概念或命題網(wǎng)絡(luò)。比如：
網(wǎng)絡(luò)圖是指將相關(guān)內(nèi)容通過某種關(guān)系進(jìn)行連接而形成網(wǎng)絡(luò)。它和概念圖中概念之間層級(jí)關(guān)系不同，網(wǎng)絡(luò)圖中各主題之間沒有上位、下位的關(guān)系。例如：氮族元素中N及化合物知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖：
對(duì)比圖是指將相近、相似或相關(guān)概念利用圖表進(jìn)行對(duì)比。例如：同分異構(gòu)體、同素異形體、同位素、同系物等概念進(jìn)行對(duì)比；電離、原電池、電解池、電鍍、電解、電泳概念對(duì)比等。
二、建模思想運(yùn)用于化學(xué)解題
形成解答問題思路模型，使解答過程模式化、格式化，提高解題過程性、規(guī)劃化。解答化學(xué)問題時(shí)，很多同學(xué)因?yàn)樗悸凡磺逦瑢?dǎo)致解答問題常常無從下手。因此，掌握解答一些化學(xué)問題的思路，形成解題的模型，能提高解題的度，降低試題的難度。
三、建模思想運(yùn)用于具體的專題學(xué)習(xí)
許多理論、變化有不同的表現(xiàn)形式，但其本質(zhì)是相同的，我們抓住事物的本質(zhì)，建立模型，以不變應(yīng)萬變，就可以解決不同表現(xiàn)形式的變化和理論。以建模運(yùn)用于原電池為例：
原電池是氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其變化的本質(zhì)是在電池的兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在解決原電池的有關(guān)題目時(shí)，可以建立如下模型：首先構(gòu)建一個(gè)可能發(fā)生的氧化還原（也許不能進(jìn)行或不符合實(shí)際歷程），分析其還原劑和氧化劑。由于原電池的負(fù)極要對(duì)為提供電子，正極要得到電子，因此必然有以下的模型：
還原劑在負(fù)極失去電子，被氧化：M-ne Mn+
氧化劑在正極得到電子，被還原： 氧化劑 + ne 還原產(chǎn)物
例：鋼鐵在水膜酸性較強(qiáng)時(shí)，構(gòu)建的氧化還原反應(yīng)式為：Fe + 2H+
Fe2++H2 發(fā)生析氫腐，根據(jù)建模思想，此時(shí)原電池兩極發(fā)生的反應(yīng)為：
負(fù)極反應(yīng)：還原劑失去電子 Fe-2e- Fe2+
正極反應(yīng)：氧化劑得到電子 2H++2e- H2
水膜酸性很弱或?yàn)橹行詴r(shí)，構(gòu)建可能的氧化還原反應(yīng)式為：2Fe+O2 2FeO（雖然與實(shí)際反應(yīng)不符，但我們可以這樣假設(shè)）發(fā)生吸氧腐蝕，根據(jù)建模思想，此時(shí)原電池兩極發(fā)生的反應(yīng)為：
負(fù)極反應(yīng)：還原劑失去電子 Fe-2e- Fe2+
正極反應(yīng)：氧化劑得到電子O2+2H2O+4e- 4OH-
以上是筆者對(duì)于建模思想在化學(xué)學(xué)習(xí)中運(yùn)用的一些思考，同時(shí)筆者也認(rèn)為在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立構(gòu)建化學(xué)模型，對(duì)于提高學(xué)生的思維品質(zhì)（思維的廣闊性、深刻性、獨(dú)立性、敏捷性、靈活性、邏輯性），培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力具有極其重要的意義。
（作者單位：內(nèi)蒙古牙克石市及時(shí)中學(xué) 022150）
化學(xué)建模論文:談初中化學(xué)思維建模
【摘 要】思維建模是抽取一類問題的本質(zhì)特征，形成對(duì)該類問題的結(jié)構(gòu)化認(rèn)識(shí)，并找出問題解決方案的認(rèn)知方法。思維建模包括分析、建模和解模三個(gè)過程。在教學(xué)中掌握化學(xué)思維建模方法會(huì)起到事半功倍的效果。
【關(guān)鍵詞】化學(xué) 思維 建模
思維模型建構(gòu)簡(jiǎn)稱思維建模，是對(duì)問題進(jìn)行辨認(rèn)和界定，并與原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)接、同化、整合、拓展，抽取該類問題的本質(zhì)特征，最終形成該類問題的結(jié)構(gòu)化認(rèn)識(shí)，并找出問題解決方案的認(rèn)知方法。其原理就是人們常說的“把未知轉(zhuǎn)化為已知，用已知來解決未知”。
一、思維建模的過程
思維建模包括分析、建模和解模三個(gè)過程。
分析過程：主要是對(duì)特定的研究對(duì)象進(jìn)行抽象、概括，抓住其主要信息及與相關(guān)對(duì)象的共性特征。
建模過程：主要是抽象思維或非邏輯思維的應(yīng)用，通過舍棄研究對(duì)象的一些次要細(xì)節(jié)及非本質(zhì)的聯(lián)系，對(duì)研究對(duì)象的主要信息做出一些必要的簡(jiǎn)化、假設(shè)和一般化處理，并用適當(dāng)?shù)奈淖帧⒐交驅(qū)嵨锏确绞饺ピ佻F(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、特征、功能和聯(lián)系，以建構(gòu)相對(duì)固定的思維模型。
解模過程：主要是邏輯思維的運(yùn)用，運(yùn)用已經(jīng)建構(gòu)的思維模型去解釋研究對(duì)象，解決實(shí)際問題。
二、思維建模的教學(xué)運(yùn)用
空氣是一種無色、無味的氣體，不易被人察覺。直到1777年拉瓦錫才通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)到空氣是由O2、N2組成的混合氣體。教科書中同時(shí)呈現(xiàn)拉瓦錫當(dāng)年的實(shí)驗(yàn)裝置和現(xiàn)代教師演示的裝置圖，其實(shí)驗(yàn)原理的選擇和實(shí)驗(yàn)裝置的演變值得化學(xué)初學(xué)者深入探究。
1.分析過程。
學(xué)生是信息加工的主體，學(xué)生將其所獲得的新知與已有知識(shí)建立起實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系是完成思維建模的關(guān)鍵。怎樣才能有效地引導(dǎo)學(xué)生尋找新知的固著點(diǎn)和生長點(diǎn)呢？筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)合理地設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生利用分析、比較、抽象、概括等思維方法尋找新知與已有知識(shí)的共同屬性，以問題的解決為分析過程的驅(qū)動(dòng)力。
此實(shí)驗(yàn)可設(shè)置如下問題：如何讓空氣中的氧氣顯現(xiàn)出來？怎樣讓O2、N2分離？為什么燒杯中的水會(huì)流入集氣瓶中？能否用蠟燭代替紅磷？拉瓦錫的裝置與現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)裝置在設(shè)計(jì)上有哪些相似之處？為什么現(xiàn)在不用汞而改用紅磷？由此實(shí)驗(yàn)可以獲得哪些結(jié)論？
在分析過程中教師要適時(shí)結(jié)合學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)加以點(diǎn)撥，幫助學(xué)生理解。如學(xué)生在生活中已知道用水來檢驗(yàn)車胎是否漏氣，由此可尋找出問題的共同屬性，解決“如何讓空氣中的氧氣顯現(xiàn)出來”，也可讓其在水中顯現(xiàn)氣體的外形；再如教師還可補(bǔ)充如圖實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很容易理解上升的水的體積等于抽走氣體的體積。
2.建模的過程。
通過上述的分析可以獲得以下思維模型：
（1）測(cè)量氣體的體積可以用轉(zhuǎn)化的方法：無形的氣體可以通過液體顯現(xiàn)出來。
（2）可以通過化學(xué)變化等方法去除混合物中的某一種。
（3）氣體壓強(qiáng)的改變導(dǎo)致液體的流動(dòng)。
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可以設(shè)計(jì)多種裝置完成實(shí)驗(yàn)，綜合考慮，好中選優(yōu)。
3.解模的過程。
解模可以通過設(shè)置相關(guān)問題情境或習(xí)題加以練習(xí)。
【案例1】下圖是某校學(xué)生設(shè)計(jì)空氣成分測(cè)定實(shí)驗(yàn)的裝置圖，請(qǐng)分別說出實(shí)驗(yàn)的可能現(xiàn)象。
【分析】此題可對(duì)剛建好的思維模型進(jìn)行及時(shí)鞏固，同時(shí)通過E中“活塞先向右移動(dòng)，回到‘4’的位置” 這一現(xiàn)象與先前認(rèn)識(shí)“壓強(qiáng)減小”產(chǎn)生認(rèn)知沖突，由此可建新模――溫度升高氣體壓強(qiáng)增大，溫度降低氣體壓強(qiáng)減小。因此，分析、建模、解模的過程也是一個(gè)螺旋提升、不斷實(shí)現(xiàn)新思維建模的過程。
【案例2】下圖不能用于檢查裝置氣密性的是（ ）。
【分析】可通過“無形的氣體可以通過液體顯現(xiàn)出來”的思維模型來解答。如圖是用來測(cè)量氣體體積的裝置，若原廣口瓶中的水沒有裝滿，則對(duì)氣體的測(cè)量結(jié)果有無影響？也要通過此思維模型來解答。
【案例3】下圖不能用來證明CO2能與NaOH反應(yīng)的裝置是（ ）。
【分析】此組實(shí)驗(yàn)是利用“無形的氣體可以通過液體顯現(xiàn)出來”“壓強(qiáng)的改變導(dǎo)致液體的流動(dòng)”思維模型解答，同時(shí)也可拓展得出新思維模型：“呈現(xiàn)氣體及壓強(qiáng)的變化除液體外還有多種，如……”
三、思維建模的實(shí)踐心得
及時(shí)，思維建模在實(shí)際教學(xué)中已經(jīng)被自覺或不自覺地運(yùn)用，現(xiàn)提出使其凸顯出來，意在引起師生關(guān)注，使教學(xué)思維更加清晰。
第二，思維建模的主體是學(xué)生，要充分發(fā)揮學(xué)生的主體性和能動(dòng)性，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膯栴}情境，以問題解決為驅(qū)動(dòng)力，以培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力為目的。同時(shí)了解學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，找準(zhǔn)思維建模的生長點(diǎn)，設(shè)置巧妙的問題及恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥，也是教師教學(xué)基本功的體現(xiàn)。
第三，初中化學(xué)思維建模有多種，在教學(xué)中要不斷幫助學(xué)生歸納總結(jié)，一般可從以下角度引發(fā)學(xué)生思考：（1）操作步驟──為達(dá)某一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑧?yīng)當(dāng)經(jīng)過哪些操作步驟？這些步驟先后順序如何確定？為什么要經(jīng)過這些步驟？為什么要安排這種順序？省略或顛倒某些步驟會(huì)有什么影響？（2）注意事項(xiàng)──實(shí)施某個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)應(yīng)注意做什么或不能做什么，原因何在？（3）安全措施――實(shí)驗(yàn)過程可能會(huì)出現(xiàn)什么不安全的事故？如何防范？萬一出現(xiàn)事故應(yīng)如何處置？依據(jù)何在？
在落實(shí)到某一具體的知識(shí)學(xué)習(xí)時(shí)，要從教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生水平的實(shí)際出發(fā)，抓住某些側(cè)重點(diǎn)展開思維訓(xùn)練，沒有必要也不可能面面俱到。要以建模思想梳理化學(xué)知識(shí)，通過建立形式表達(dá)模型，使化學(xué)知識(shí)形式化、規(guī)律化，從而不斷地使知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化，建立自己的知識(shí)塊。
第四，整個(gè)化學(xué)學(xué)習(xí)的過程是思維不斷建模的過程，要想從繁雜的概念、現(xiàn)象中建模，是離不開教師分層次、有計(jì)劃的指導(dǎo)訓(xùn)練的。化學(xué)思維建模最終是要形成化學(xué)知識(shí)中最本質(zhì)、最核心的東西，化學(xué)思維建模可有效地將學(xué)生帶離題海戰(zhàn)的怪圈。
（作者單位：南京市浦口區(qū)烏江學(xué)校）
化學(xué)建模論文:運(yùn)用化學(xué)建模思想,破解化學(xué)計(jì)算難題
“建模”就是建立系統(tǒng)模型的過程，又稱模型化。按錢學(xué)森的觀點(diǎn)：“模型就是通過我們對(duì)問題的分析，利用我們考察來的機(jī)理，吸收一切主要因素，略去一切次要因素所創(chuàng)造出來的一幅圖畫。”因此，筆者提出的“建模思想”就是把研究對(duì)象的一些次要細(xì)節(jié)及非本質(zhì)的聯(lián)系舍去，從而以簡(jiǎn)化和理想化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系的一種科學(xué)思想。
一 化學(xué)建模在有關(guān)混合物或多步反應(yīng)計(jì)算中的應(yīng)用
二 化學(xué)建模在有關(guān)圖像類型計(jì)算中的應(yīng)用
解答圖像題必須抓住有關(guān)概念和有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)規(guī)律及圖像特點(diǎn)。在審題時(shí)，一般采用“看特點(diǎn)、識(shí)圖表、想原理、巧整合”四步法解答。解題思路是：（1）看特點(diǎn)：即分析化學(xué)反應(yīng)方程式。（2）識(shí)圖像：即理清橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義、線和點(diǎn)、平臺(tái)、折線、拐點(diǎn)等的關(guān)系。（3）想原理：線的形狀、走向和高低、拐點(diǎn)出現(xiàn)的先后聯(lián)想相應(yīng)的化學(xué)原理。（4）巧整合：圖表與原理整合，逐項(xiàng)分析圖表"要找出數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)點(diǎn)"與化學(xué)知識(shí)結(jié)合在一起。
總之，在高中化學(xué)計(jì)算題教學(xué)中運(yùn)用建模思想，可以抓住問題的本質(zhì)，化抽象為具體；可以培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性，提高學(xué)生分析和解決問題的能力；最終促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的提高。鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立構(gòu)建化學(xué)模型，對(duì)于提高學(xué)生的思維品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力也具有極其重要的意義。
化學(xué)建模論文:基于建模思想的“化學(xué)平衡”復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)
一、課題名稱
選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》化學(xué)平衡復(fù)習(xí)
二、教材分析
蘇教版選修模塊《化學(xué)反應(yīng)原理》專題二“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”共三個(gè)單元：1.化學(xué)反應(yīng)速率，2.化學(xué)反應(yīng)的方向和限度，3.化學(xué)平衡的移動(dòng)。本課題是針對(duì)第2單元的平衡常數(shù)和第3單元的平衡移動(dòng)進(jìn)行復(fù)習(xí)。
選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》有四種“平衡”的學(xué)習(xí)：化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡，化學(xué)平衡是最基礎(chǔ)、具代表性、學(xué)生最易接受的一種平衡，放在其他三種平衡之前學(xué)習(xí)，體現(xiàn)了教材“螺旋式上升”的原則，也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。本專題的復(fù)習(xí)對(duì)后面3種平衡的學(xué)習(xí)提供了一種學(xué)習(xí)方法的模型化指導(dǎo)價(jià)值，因此建模思想在本課題復(fù)習(xí)中更為重要。就專題二的知識(shí)而言，第1單元化學(xué)反應(yīng)速率影響因素的學(xué)習(xí)可以通過速率的變化定性判斷化學(xué)平衡移動(dòng)，第2單元化學(xué)平衡常數(shù)的學(xué)習(xí)可以借助平衡常數(shù)定量地判斷化學(xué)平衡移動(dòng)，三個(gè)單元的學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)，互相促進(jìn)。
三、學(xué)情分析
必修2已經(jīng)對(duì)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)的特征作了常識(shí)性介紹，選修模塊根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知現(xiàn)狀，從速率變化、濃度變化的角度進(jìn)一步解釋了化學(xué)平衡的特征，學(xué)生更易接受、理解。化學(xué)平衡常數(shù)幫助學(xué)生定量的認(rèn)識(shí)反應(yīng)進(jìn)行的程度有多大，學(xué)生在如何應(yīng)用平衡常數(shù)進(jìn)行定性分析是否達(dá)到平衡、定量分析反應(yīng)的程度方面會(huì)有所困難。化學(xué)平衡的移動(dòng)結(jié)論易記，理解、應(yīng)用較難。
本節(jié)復(fù)習(xí)課處于期末復(fù)習(xí)階段的一節(jié)課，在教學(xué)設(shè)計(jì)上意在多聯(lián)系四種平衡，建立處理平衡問題的基本模型，形成解決此類問題的基本方法。
四、教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能：知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義和表示方法，利用平衡常數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)化率。理解化學(xué)平衡移動(dòng)原理，運(yùn)用該原理對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)狀況進(jìn)行分析。
過程與方法：通過自主歸納、對(duì)比建模、實(shí)例應(yīng)用、交流討論等，體會(huì)平衡常數(shù)的涵義，理解并運(yùn)用平衡移動(dòng)原理。
情感態(tài)度與價(jià)值觀：能夠?qū)W會(huì)從特殊到一般的建模思想，學(xué)會(huì)與他人合作和交流。
五、教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)和涵義；化學(xué)平衡移動(dòng)的原理及應(yīng)用。
教學(xué)難點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的涵義；化學(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用。
六、教學(xué)方法及設(shè)計(jì)意圖
模型是一種重要的科學(xué)操作與科學(xué)思維方法，結(jié)構(gòu)化的知識(shí)便于學(xué)生記憶、概括和理解，有助于解決問題。化學(xué)平衡作為此冊(cè)教材介紹的及時(shí)種平衡，其計(jì)算規(guī)則、平衡移動(dòng)原理有著廣泛的適用性，建立模型化的處理方法是本堂課的重點(diǎn)，復(fù)習(xí)過程中通過引導(dǎo)學(xué)生自主歸納、典例應(yīng)用、歸納演繹、建立模型、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑥亩鉀Q問題。
七、教學(xué)過程
（一）提出問題，勾畫模型
1.平衡常數(shù)的表達(dá)式
（1）N2 （g）+3H2 （g）？葑2NH3 （g） K=________
（2）H2O？葑H++OH- KW=________
（3）HAc？葑H++Ac- Ka=________
（4）Mg（OH）2 （S）？葑Mg2++2OH- KSP=________
2.平衡常數(shù)的涵義
閱讀下列表格，結(jié)合元素周期律的有關(guān)知識(shí)，思考平衡常數(shù)的數(shù)值大小所蘊(yùn)含的意義是什么？
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3.平衡常數(shù)的計(jì)算
已知CO（g）+H2O（g）？葑CO2 （g）+H2 （g），800℃K=1.0；求恒溫恒容體系中，用c（CO）：c（H2O）=1：1開始，達(dá)到平衡時(shí)CO和H2O （g）的轉(zhuǎn)化率。
4.平衡移動(dòng)的原理
（1）某一化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物都是氣體，改變下列條件一定能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是（ ）
A.增大反應(yīng)物濃度 B.減小反應(yīng)容器的體積
C.增大生成物濃度 D.升高反應(yīng)濃度
（2）反應(yīng)A （g）+3B （g）？葑2C （g），ΔH
（3）在一密閉容器中，反應(yīng)aA （g）？葑bB （g）達(dá)平衡后，保持溫度不變，將容器體積增大一倍，當(dāng)達(dá)到新的平衡時(shí)，B的濃度是原來的60%，則（ ）
A.平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)了
B.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減小了
C.物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大了
D.a>b
【設(shè)計(jì)意圖】以題目為線索，課前讓學(xué)生預(yù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主歸納、自主整理，平衡常數(shù)的表達(dá)式聯(lián)系電離平衡常數(shù)、沉淀溶度積常數(shù)，旨在告訴學(xué)生不同平衡之間的聯(lián)系，為建模打下伏筆。化學(xué)平衡的移動(dòng)能幫助學(xué)生從多角度理解平衡，怎么移動(dòng)需根據(jù)移動(dòng)的結(jié)果進(jìn)行逆向分析反應(yīng)的特征、移動(dòng)的方向等，進(jìn)而加深對(duì)平衡移動(dòng)原理的理解。
（二）分析問題，建構(gòu)模型
1.平衡常數(shù)的表達(dá)
【學(xué)生活動(dòng)】討論交流：從寫出的平衡常數(shù)表達(dá)式，能否歸納出書寫平衡常數(shù)。遇到固體、純液體怎么辦？
【學(xué)生活動(dòng)】思考?xì)w納：完成下列填空，并且思考同一反應(yīng)不同的表達(dá)形式，其平衡常數(shù)是否相同？2NO2？葑N2O4，平衡常數(shù)K1=_______，NO2？葑1/2N2O4，平衡常數(shù)K2=______，N2O4？葑2NO2，平衡常數(shù)K3=______，寫出K1、K2、K3之間的關(guān)系__________。
【學(xué)生活動(dòng)】觀察思考：觀察N2+3H2？葑2NH3的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，你能得出什么結(jié)論？
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【師生總結(jié)】平衡常數(shù)的表達(dá)注意點(diǎn)：濃度、與方程式的系數(shù)匹配、固體或純液體視作常數(shù)；使用注意點(diǎn)：與溫度有關(guān)，使用時(shí)注明溫度。
平衡常數(shù)表達(dá)注意：濃度而非物質(zhì)的量，與系數(shù)匹配，固體或純液體作常數(shù)使用注意：與溫度有關(guān)
【設(shè)計(jì)意圖】通過不同平衡的平衡常數(shù)表達(dá)式，同一反應(yīng)不同方向、不同系數(shù)平衡常數(shù)的表達(dá)讓學(xué)生體會(huì)平衡常數(shù)要根據(jù)具體方程式書寫，方程式書寫不同則平衡常數(shù)也不同，進(jìn)一步理解平衡常數(shù)的表達(dá)一般表達(dá)法。
2.平衡常數(shù)的涵義
【學(xué)生活動(dòng)】對(duì)比歸納：通過比較F2、Cl2、Br2、I2分別與H2反應(yīng)的平衡常數(shù)大小，判斷四種物質(zhì)在相同條件下哪一種物質(zhì)反應(yīng)的程度大？平衡常數(shù)的大小能夠說明什么？
【學(xué)生活動(dòng)】練結(jié)：已知某溫度下，I2（g）+H2（g）？葑2HI（g）的K=8.67×102，在t時(shí)刻測(cè)得I2的濃度為0.02mol/L，H2的濃度為0.08mol/L，HI的濃度為0.5mol/L。該時(shí)刻反應(yīng)是否達(dá)到平衡？若沒有達(dá)到，反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行？
【師生總結(jié)】平衡常數(shù)的涵義：
（1）說明化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度
K越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大K越小，反應(yīng)進(jìn)行的程度越小
（2）判斷反應(yīng)是否平衡和進(jìn)行的方向
QcK，反應(yīng)逆向進(jìn)行
【設(shè)計(jì)意圖】通過學(xué)生熟悉的鹵族元素與H2反應(yīng)的程度大小與各反應(yīng)平衡常數(shù)的比較，讓學(xué)生總結(jié)平衡常數(shù)K的大小與反應(yīng)程度間的關(guān)系；通過定量計(jì)算，學(xué)會(huì)如何利用平衡常數(shù)判讀反應(yīng)的程度和反應(yīng)的方向；學(xué)會(huì)建立用平衡常數(shù)解決問題的模型。
3.化學(xué)平衡的移動(dòng)
【學(xué)生活動(dòng)】交流討論：平衡破壞的本質(zhì)原因是什么？平衡移動(dòng)的方向取決于什么？受哪些因素影響？
【師生總結(jié)】V正≠V逆，導(dǎo)致平衡破壞；平衡向哪個(gè)方向移動(dòng)，取決于V正和V逆的相對(duì)大小；受到濃度、溫度、壓強(qiáng)的影響。
【學(xué)生活動(dòng)】回憶總結(jié)：濃度、溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)是如何影響的，以N2 （g）+3H2 （g）？葑2NH3 （g）為例加以說明？
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【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)上述討論的結(jié)果，你能否總結(jié)出有哪些途徑判斷平衡的移動(dòng)？
反應(yīng)特征（氣體系數(shù)、反應(yīng)吸放熱）
【師生總結(jié)】外界因素變化移動(dòng)方向
V正和V逆相對(duì)大小移動(dòng)方向
宏觀物質(zhì)的量的變化移動(dòng)方向
Qc與K的大小移動(dòng)方向
【教師歸納】
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【設(shè)計(jì)意圖】通過對(duì)具體平衡的討論，總結(jié)判斷移動(dòng)方向的方法，并且可以通過“移動(dòng)方向“這一橋梁尋找其他四個(gè)量之間的聯(lián)系，建立判斷平衡的模型。
（三）解決問題，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?
【學(xué)生活動(dòng)】1.請(qǐng)分析以下幾個(gè)問題：
（1）可逆反應(yīng)CO （g）+1/2O2 （g）？CO2 （g），T溫度下，各物質(zhì)起始濃度如下，請(qǐng)判斷：
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（2）25℃時(shí)將0.1mol/L的CH3COOH溶液進(jìn)行稀釋，CH3COOH的電離平衡何向移動(dòng)？
原因？（請(qǐng)用電離平衡常數(shù)解釋）_____________
（3）把4.0×10-3mol/LHF溶液與4.0×10-4mol/LCaCl2溶液等體積混合，調(diào)節(jié)混合液pH為4.0（忽略混合液體積的變化），計(jì)算有無沉淀產(chǎn)生：______________
已知此溫度下α（HF）=0.4；Ksp（CaF2）=1.5×10-10。
【設(shè)計(jì)意圖】利用此題目訓(xùn)練學(xué)生規(guī)范表達(dá)平衡常數(shù)，檢驗(yàn)平衡常數(shù)的應(yīng)用模型，把化學(xué)平衡常數(shù)的模型應(yīng)用到電離平衡和沉淀溶解平衡。
【學(xué)生活動(dòng)】2.設(shè)反應(yīng)Fe （s）+CO2 （g）？葑FeO （s）+CO （g）的平衡常數(shù)為K，在不同溫度下K的值如下表所示：
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（1）此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式__________
（2）在1473K時(shí)，測(cè)得高爐中c（CO2）=0.25mol/L，c（CO）=1.25mol/L，在這種情況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_______（填“是”或“否”），此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是V正_____V逆（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是_____________________。
（3）若改變上述體系的某個(gè)條件，達(dá)到新的平衡后，測(cè)得混合氣體中c（CO2）=0.2mol/Lc（CO）=1.3 mol/L，則改變的條件為___________。
（4）在保障CO2濃度不變的情況下，增大容器的體積，平衡___________（填字母）。
A.向正反應(yīng)方向移動(dòng) B.向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
C.不移動(dòng)
作出此判斷的理由是___________
【設(shè)計(jì)意圖】利用此題目檢驗(yàn)平衡移動(dòng)的應(yīng)用模型，學(xué)會(huì)多種途徑判斷平衡移動(dòng)，并且會(huì)逆向判斷外界因素對(duì)平衡表達(dá)的影響。
（四）課堂總結(jié)，固化模型
【學(xué)生活動(dòng)】質(zhì)疑反思：結(jié)合例題、習(xí)題，說說你在本課中對(duì)平衡常數(shù)的表達(dá)、涵義，平衡移動(dòng)的原理應(yīng)用有哪些心得？有哪些困惑？
【師生總結(jié)】平衡常數(shù)的表達(dá)、涵義；平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用。
【設(shè)計(jì)意圖】課堂上讓學(xué)生反思質(zhì)疑，不斷完善利用平衡常數(shù)、平衡移動(dòng)原理的模型，培養(yǎng)學(xué)生的自我反思、自我歸納的能力。
化學(xué)建模論文:建模思想在高中化學(xué)選擇題中的應(yīng)用
建模就是用建立模型的方式解決問題，建模思想在高中化學(xué)解題中有著重要的應(yīng)用，若對(duì)常見的題目類型建立固定的解題模型，可以將解題方法程序化，將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，這樣有利于學(xué)生快速、解題，提高得分率，最終會(huì)起到事半功倍的效果.下面作者對(duì)高中化學(xué)選擇題中常見題目類型的解題方法進(jìn)行建模和題型分類，希望對(duì)讀者有所幫助.
一、解題模型
解題模型一逐項(xiàng)分析法
對(duì)選擇題的每個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行逐個(gè)分析，選出正確選項(xiàng)，這是解化學(xué)選擇題最基本的方法.在高考化學(xué)試題中，定性分析選擇題占有很大的比例，以基本概念、基本理論、物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)等為素材，考查能否運(yùn)用所掌握的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能來分析和解決問題.常見的出題形式為“正誤型”選擇題，常見的出題內(nèi)容為NA與微粒的關(guān)系、離子能否大量共存、離子方程式正誤判斷、元素及其化合物知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理分析、有機(jī)化學(xué)等相關(guān)的選擇題都可以使用這種方法.
解題模型二直選法
解題時(shí)依據(jù)題目所給條件，借助于已學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和判斷，直接得出結(jié)論.
解題模型三排除法（篩選淘汰法）
根據(jù)題干所給條件和提出的問題，對(duì)各個(gè)選項(xiàng)加以審視，將與題目要求不符合的選項(xiàng)逐一排除，不能否定的選項(xiàng)即為正確答案.此方法常常用于解答概念、原理類選擇題，也常用于解答組合型選擇題.
解題模型四特例反駁法
特例反駁法是在解選擇題時(shí)，當(dāng)碰到一些似是而非且迷惑性極強(qiáng)的選項(xiàng)時(shí)，若直接運(yùn)用課本有關(guān)概念往往難以辨清是非，這時(shí)可以借助已掌握的一些知識(shí)特例或列舉反面特例進(jìn)行反駁，逐一消除干擾選項(xiàng)，從而快速得出正確答案.列舉特例或反例是一種重要的論證方法，這種技巧適用于從正面獲取答案有困難的一類化學(xué)選擇題，如有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、分類、組成和結(jié)構(gòu)等試題.
解題模型五具體法
在解化學(xué)選擇題時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到這樣一類題目，題目給出的條件很抽象、很陌生，看似簡(jiǎn)單但容易出錯(cuò).如果將抽象的、難以下手的問題用自己熟悉的知識(shí)、原理、技巧大膽地創(chuàng)設(shè)一些具體情境，即用具體事物作為研究對(duì)象，把抽象問題具體化，往往會(huì)收到事半功倍的效果.
解題模型六守恒法
守恒法就是以化學(xué)反應(yīng)中存在的某些守恒關(guān)系（如質(zhì)量守恒、元素守恒、得失電子守恒、能量守恒等）作為依據(jù)，尋求解題的突破口，列出相應(yīng)的守恒關(guān)系式進(jìn)行解題.比如根據(jù)溶液中陰陽離子所帶的電荷總數(shù)相等、氧化還原反應(yīng)中得失電子總數(shù)相等進(jìn)行求解.這種方法既可以避開繁瑣的過程，提高解題的速度，又可以避開多步計(jì)算，提高解題的度，是高中化學(xué)解題中最常用的一種方法.
化學(xué)建模論文:建模法在高中化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐探析
【摘要】高中化學(xué)的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，就要提高學(xué)生分析和解決問題的能力。一些抽象的問題，如果能利用建模思想建立具體的思維模型，就會(huì)使問題簡(jiǎn)單化。但建模法在高中化學(xué)教學(xué)中并未得到應(yīng)有的重視，本文就此探討了建模法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用和實(shí)踐。
【關(guān)鍵詞】建模法 高中化學(xué) 應(yīng)用 實(shí)踐
1.前言
化學(xué)是以原子、分子為基準(zhǔn)研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)。高中化學(xué)作為科學(xué)教育的重要組成部分，其最終目標(biāo)是為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。建模法在科學(xué)研究中始終發(fā)揮著重要作用，但是在高中化學(xué)教學(xué)中鮮少被應(yīng)用，學(xué)生不僅缺乏建構(gòu)模型的意識(shí)，教師對(duì)模型的認(rèn)識(shí)也仍停留在表面，沒有認(rèn)識(shí)到其對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要意義。
2.建模法的構(gòu)建過程
2.1 感受模型
一般情況下，學(xué)生從初中開始接觸化學(xué)，但是高中化學(xué)內(nèi)容才是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，建模法的應(yīng)用與實(shí)踐也是在高中化學(xué)中才有所體現(xiàn)。建模法構(gòu)建過程的及時(shí)步是感受模型，在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)注重發(fā)覺學(xué)生的模型思想。模型在解決問題中具有直觀形象的特點(diǎn)，有助于學(xué)生更好的理解化學(xué)問題。例如在新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》中的第二章關(guān)于水溶液的離子平衡內(nèi)容，教師通過建構(gòu)模型展示溶液PH值的變化規(guī)律，使抽象的問題具象化，能夠加深學(xué)生的記憶，從而提高課堂的有效性。
2.2 領(lǐng)悟模型
學(xué)生在培養(yǎng)起建模意識(shí)后，應(yīng)學(xué)會(huì)理解和領(lǐng)悟模型。建構(gòu)主義論認(rèn)為知識(shí)不是由教師傳輸?shù)玫降模菍W(xué)生在一定的社會(huì)背景下，借助教師和學(xué)習(xí)伙伴的幫助，并利用學(xué)習(xí)資料，通過自主主義的建構(gòu)而得到的。化學(xué)建模關(guān)鍵是體現(xiàn)在“建”字，是學(xué)和用的綜合統(tǒng)一。在領(lǐng)悟模型的過程中，教師更多的是充當(dāng)一個(gè)引導(dǎo)者的角色，鼓勵(lì)學(xué)生有創(chuàng)造性的想法。例如在原子結(jié)構(gòu)的講解中，教師可以采用類比的方法，通過數(shù)據(jù)反映的特征建立原子結(jié)構(gòu)模型。學(xué)生可以發(fā)揮想象，在領(lǐng)悟中掌握原子的性質(zhì)和活動(dòng)規(guī)律。
2.3 應(yīng)用模型
教師在化學(xué)課堂教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)和制作實(shí)物模型，在學(xué)習(xí)中嘗試?yán)媚Ｐ瓦M(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)。應(yīng)用模型階段是學(xué)生把抽象化的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體實(shí)物的階段，學(xué)生在建構(gòu)模型中可以體會(huì)到事物的本質(zhì)規(guī)律。應(yīng)用模型可以幫助學(xué)生形成化學(xué)概念理解和鞏固化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)觀察分析問題的能力，也可以對(duì)各知識(shí)點(diǎn)之間的銜接和遞進(jìn)有一個(gè)較為清晰的了解。從而提高學(xué)生解題過程中的正確度：離子濃度問題作為高考的熱點(diǎn)，其內(nèi)容同樣抽象，為了減輕學(xué)生的思維量，使其思維有序化，學(xué)生可以通過建立“三大守恒”模型解決相關(guān)問題，效果顯著。以Na3P04溶液為例，在Na3PO溶液存在著Na、H、OH一、PO4、HPO卜、H2PO4、H3PO4、H2O等微粒，在這些微粒之間存在著三種守恒。
電荷守恒：C（Na）+C（H）=C（OH一）+3C（PO）+2c（HPO4）+C（H2PO4一）
物料守恒：c（Na）=3[C（PO）+c（ttPO4）+C（H2P0一）+c（H3P04）]
質(zhì)子守恒：C（OH‘）=C（H）+C（HPO）+2C（H2PO4’）+3c（H3PO4）
解題時(shí)，看到等式，學(xué)生應(yīng)聯(lián)想該題中“守恒”模型，看是否是三者之一，若都不是，看是否由上述的3種守恒模型通過疊加或疊減以后得到的。
2.4 評(píng)價(jià)模型
建構(gòu)模型的一個(gè)環(huán)節(jié)是進(jìn)行評(píng)價(jià)和反思。在進(jìn)行化學(xué)建模教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師需要不斷考量建模過程中的策略是否正確，已完成的建構(gòu)模型是否科學(xué)合理。對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)能夠使教師做到具體問題具體分析，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知策略進(jìn)行教學(xué)調(diào)整，從而提高學(xué)生的認(rèn)知水平。例如化學(xué)元素周期表是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，教師可以要求學(xué)生自己動(dòng)手制作并進(jìn)行課堂展示。隨后要求學(xué)生進(jìn)行互評(píng)，在評(píng)價(jià)中加深對(duì)化學(xué)元素周期的掌握。
3.建模法教學(xué)實(shí)踐
3.1 概括歸納
概括歸納是人們?cè)诨瘜W(xué)研究中廣泛應(yīng)用的思維方法，化學(xué)中的很多定律和公式都是通過概括歸納得出的。它是一種由個(gè)別到一般、從特殊到普遍，從經(jīng)驗(yàn)事實(shí)到事物內(nèi)在規(guī)律性的認(rèn)識(shí)手段和模式。在高中化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生通過體驗(yàn)建模的全過程可以對(duì)模型的建構(gòu)和運(yùn)用有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，遇到類型化的問題可以快速的作答。但是，教師一定要注意學(xué)生不能一味的生搬硬套，題目是不斷變化發(fā)展的，學(xué)生缺乏應(yīng)用模型解決新問題的能力有可能是大致過程對(duì)，結(jié)果得出截然相反的結(jié)論。
3.2 聯(lián)想遷移
學(xué)生在具有建模意識(shí)并掌握了一些思維模型后，通過聯(lián)想大腦中已有的模型，運(yùn)用分析、綜合、比較、論證的方法進(jìn)行遷移變換，最終創(chuàng)造掌握新的模型。這種聯(lián)想遷移的方法能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的實(shí)踐能力和化學(xué)思維能力。運(yùn)用聯(lián)想遷移進(jìn)行建模對(duì)學(xué)生的綜合能力要求比較高，需要教師在日常教學(xué)中層層滲透，提高學(xué)生的遷移建模能力，在新知識(shí)與原有知識(shí)之間建立起可遷移條件。聯(lián)想遷移法能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，一旦學(xué)生在大腦中建立遷移建模反射，在遇到新問題時(shí)能夠充分發(fā)揮積極主動(dòng)性，自主解決問題。
3.3 接受模仿
接受模仿是化學(xué)中最普遍使用的一種方法，有老師給出特定的解題思維模型幫助學(xué)生解決較難的問題。由于學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)存在差距，大部分學(xué)生面對(duì)難題和陌生題目時(shí)毫無頭緒、無法下筆，這個(gè)時(shí)候需要教師運(yùn)用接受模仿法。例如在人教版化學(xué)教材中關(guān)于氧化還原反應(yīng)中氧化性和還原性強(qiáng)弱的比較一章節(jié)中，教師首先建立解題思維模型，以便學(xué)生模仿應(yīng)用。學(xué)生可以根據(jù)黑板上的解題思維模型順利得出答案。接受模仿可以節(jié)約課堂時(shí)間，但是教師在教學(xué)中起主導(dǎo)作用，不利于提高學(xué)生自主建模能力的提高。
4.結(jié)語
綜上所述，在高中化學(xué)教學(xué)中教師應(yīng)有意識(shí)的讓學(xué)生感受到建模的重要性，并加強(qiáng)學(xué)生建構(gòu)模型的能力培養(yǎng)，這有助于學(xué)生和老師研究化學(xué)問題的科學(xué)合理性。新程要求在教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生為主體，教師充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，新課標(biāo)的教材中的抽象化的化學(xué)知識(shí)相對(duì)增加，降低了高中化學(xué)教學(xué)成效。而模型教學(xué)能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和整體科學(xué)素養(yǎng)，符合我國素質(zhì)化教育的趨勢(shì)。
化學(xué)建模論文:讓“建模法”為高中化學(xué)教學(xué)增添動(dòng)力
摘 要： 建模法在高中化學(xué)教學(xué)過程中應(yīng)用得比較多，對(duì)其合理利用能有效提高解題效率。為此，作者實(shí)結(jié)合踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，就建模法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用問題進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞： 高中化學(xué)教學(xué) 建模法 應(yīng)用 動(dòng)力
引言
建模法主要是通過化學(xué)模型解決相應(yīng)的問題，我們通過一些具體的模型區(qū)解決一些實(shí)際問題，建模法能夠使解題的過程更加模式化，減少解題過程中的錯(cuò)誤。為此，筆者就建模法在高中化學(xué)中的應(yīng)用問題進(jìn)行以下探討分析。
1.建模法的教學(xué)意義
在化學(xué)學(xué)習(xí)的過程中，我們經(jīng)常會(huì)使用一些化學(xué)模型解決實(shí)際問題，這就是建模法。建模法需要從一個(gè)具體的事例出發(fā)，通過抽象概念建立起相應(yīng)的模型，幫助學(xué)生對(duì)化學(xué)原理進(jìn)行深入理解，從而解決實(shí)際的問題。這樣的過程是符合我們的認(rèn)知規(guī)律的，在這個(gè)過程中，學(xué)生逐漸從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，形成理性認(rèn)識(shí)之后才能夠?qū)ψ约旱膶?shí)踐進(jìn)行指導(dǎo)。高中生的思維比較活躍，但是還沒有形成抽象思維，所以在對(duì)一些抽象的概念進(jìn)行理解的時(shí)候，往往會(huì)感覺很吃力。建模法很好地解決了這個(gè)問題，通過建模法，我們可以對(duì)一些抽象的概念建立模型，從而幫助我們對(duì)原理進(jìn)行理解，把復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化[1]。在應(yīng)用建模法的過程中，我們要由易到難讓學(xué)生逐漸理解，此外一定要結(jié)合客觀規(guī)律，否則會(huì)起反作用。
2.建模法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
2.1關(guān)系式法
在實(shí)際進(jìn)行化工生產(chǎn)的過程中，我們經(jīng)常會(huì)遇到多步反應(yīng)，從原料到的產(chǎn)品往往會(huì)經(jīng)過許多步反應(yīng)，在多步進(jìn)行的連續(xù)反應(yīng)中，關(guān)系式法應(yīng)用得比較多，多步反應(yīng)之間相互關(guān)聯(lián)，及時(shí)步反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物往往是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物，通過化學(xué)方程式我們可以得到反應(yīng)物與生成物之間量的關(guān)系。因此我們可以找出某個(gè)中間物質(zhì)，以它為中介，然后尋求已知物質(zhì)與所要求的物質(zhì)之間的量的關(guān)系，在化學(xué)計(jì)算的過程中，關(guān)系式法是基本的解題方法，有些化學(xué)題目需要多步計(jì)算，通過關(guān)系式法我們可以把它變成一步計(jì)算，這樣就避免了計(jì)算過程中的麻煩，簡(jiǎn)化了解題的過程，從而降低了學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率。
2.2差量法
化學(xué)反應(yīng)前后會(huì)發(fā)生物質(zhì)的量的變化，我們可以根據(jù)這種變化找到這個(gè)理論差值。由于每個(gè)化學(xué)方程式是不同的所以發(fā)生變化的量也就有可能不同，有的是體積發(fā)生了變化，有的是壓強(qiáng)發(fā)生了變化，這個(gè)變化的量的大小跟參加反應(yīng)的某些量成正比例關(guān)系，我們可以通過這種關(guān)系把問題簡(jiǎn)單化，從而求出相關(guān)量。對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)來說，各個(gè)物質(zhì)的量之間都有一定的關(guān)系，如果我們從里面任意取兩個(gè)物質(zhì)的量，那么當(dāng)其中一個(gè)量增大或減小時(shí)，另一個(gè)量也會(huì)成比例地發(fā)生變化，并且兩者之間的差值也會(huì)呈現(xiàn)相應(yīng)的變化。
2.3守恒法
在高中化學(xué)的額解題過程中，守恒法的應(yīng)用是比較多的，化學(xué)反應(yīng)的過程中物質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，但是某些特定的量是不會(huì)發(fā)生變化的，我們可以利用這一點(diǎn)求解，從而簡(jiǎn)化解題的過程。守恒法不需要我們探究化學(xué)反應(yīng)過程中的某些細(xì)枝末節(jié)，只需要找守恒關(guān)系即可，常用的守恒方法主要有三種包括元素守恒、電荷守恒和電子得失守恒。而對(duì)于元素守恒而言，它又包括原子守恒和離子守恒，在化學(xué)反應(yīng)的前后如果原子的種類及個(gè)數(shù)不發(fā)生變化的話，那么我們就可以應(yīng)用原子守恒法，同樣如果離子數(shù)目不變的話就應(yīng)用離子守恒方法，通過這種守恒的方法，計(jì)算出結(jié)果。
應(yīng)用電荷守恒主要是因?yàn)樵谥行缘捏w系中，正電荷和負(fù)電荷的數(shù)量是相等的，我們經(jīng)常使用這種方法推斷溶液中離子濃度的關(guān)系。電子得失守恒主要應(yīng)用在氧化還原反應(yīng)之中，在氧化出結(jié)果。
結(jié)語
在化學(xué)解題的過程中應(yīng)用建模法，能夠把復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化[2]，幫助我們抓住問題的本質(zhì)，使抽象的事物具體化，此外在應(yīng)用建模法的過程中還能夠提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，使學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)得到提高。
化學(xué)建模論文:“建模、用模”在化學(xué)高考復(fù)習(xí)中的應(yīng)用
文章編號(hào)：1005－6629(2007)05－0075－03中圖分類號(hào)：G632.479 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
2006年高考化學(xué)江蘇卷第26題體現(xiàn)了建模、用模的思想。原題是這樣的：
利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機(jī)的理想方法之一。某研究小組設(shè)計(jì)了如下圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光分解水制氫。反應(yīng)過程中所需的電能由太陽能光電池提供，反應(yīng)體系中I2和Fe3+等可循環(huán)使用。
(1)寫出電解池A、電解池B和光催化反應(yīng)池中反應(yīng)的離子方程式。
(2)若電解池A中生成3.36L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，試計(jì)算電解池B中生成Fe2+的物質(zhì)的量。
(3)若循環(huán)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，電解池A中流入和流出的HI濃度分別為A mol?L-1和b mol?L-1，光催化反應(yīng)生成Fe3+的速率為c mol?L-1，循環(huán)系統(tǒng)中溶液的流量為Q(流量為單位時(shí)間內(nèi)流過的溶液體積)。試用含所給字母的代數(shù)式表示溶液的流量Q。
本題(3)要求學(xué)生從復(fù)雜的情境中抓住本質(zhì)建立化學(xué)反應(yīng)2Fe2++I2 2Fe3++2I-，得出“光催化反應(yīng)生成I－的速率ν(I-)=ν(Fe3+)=c mol?min-1，化學(xué)問題抽象成電解池A中消耗I-的速率應(yīng)等于光催化反應(yīng)池中生成I-的速率，從而得出：a mol?L-1×Q-b mol?L-1×Q=c mol?min-1，解出Q。可見，化學(xué)問題抽象成兩個(gè)數(shù)學(xué)等量關(guān)系進(jìn)行建模，要求考生的思維必須具備有序性和深刻性。這種“建模、用模”的思維方式在高中化學(xué)中有許多應(yīng)用。
“模”就是“模式”、“模型”，建模思想就是將復(fù)雜的化學(xué)問題去非本質(zhì)的東西，抽象出解決問題的思維方式，即“模”，然后運(yùn)用這一模式去解決相關(guān)問題，它的一般過程可表示為：
“建模、用模”這一思維方式也是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在化學(xué)學(xué)習(xí)中的極好運(yùn)用。具體來看，這一規(guī)律在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中主要有以下幾方面的應(yīng)用。
1用等量代換法建立“模型”，使與量有關(guān)的某些有機(jī)題規(guī)律化
例1.現(xiàn)有一些只含C、H、O三種元素的有機(jī)物，它們?nèi)紵龝r(shí)消耗O2和生成CO2的體積比為3∶4。
(1)符合條件的分子量最小的化合物化學(xué)式為__________。
(2)某兩種碳原子數(shù)相同的上述有機(jī)物，若它們的相對(duì)分子質(zhì)量分別為a和b(a
解析：設(shè)符合條件的氧化物的化學(xué)式為CxOy，則CxOy+(x- )O2xCO2，因消耗O2和生成CO2的體積比為3∶4，解得x/y=2。則此氧化物為C2O或(C2O)n。
若要始終保持耗氧量和生成CO2的體積比為3∶4，則在分子中任意增加H2O，對(duì)耗氧量和生成CO2的體積均無影響，按此建模思考，得(C2O)n(H2O)m。由于此有機(jī)物必須含C、 H、 O， 故m、 n為1時(shí)， 相對(duì)分子質(zhì)量是最小的， 化學(xué)式為C2H2O2(乙二醛)；符合(C2O)n(H2O)m的兩種有機(jī)物，若碳原子數(shù)相同，即n值同，而m值不同時(shí)，它們的相對(duì)分子質(zhì)量之差(b-a)必為H2O的相對(duì)分子質(zhì)量的倍數(shù)，故第二空須填入18。
可見，本題建立的模型為(C2O)n(H2O)m，運(yùn)用它可以重新設(shè)置并解決一系列問題，這類模型的建立有時(shí)需要化學(xué)中的一些量的關(guān)系輔助，如原子質(zhì)量之間(C～12H、 CH4～O、 4C～3O……)；耗氧量之間(C～2O、 2H～O、 C～4H……)；電子數(shù)量之間及價(jià)鍵之間的守恒關(guān)系。
通過上述例題我們不難看出，用“等量代換法”解這類發(fā)散思維有機(jī)題的思想模式是：
①從最簡(jiǎn)單的有機(jī)物烴、含氧衍生物入手，確定代表物。
②依題意，找出C、H、O三者的等量關(guān)系，結(jié)合代表物和等量關(guān)系進(jìn)行代換。
③根據(jù)價(jià)鍵法則或有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性質(zhì)等，確定符合題意的有機(jī)物結(jié)構(gòu)式。
④整個(gè)過程體現(xiàn)了有序思維經(jīng)發(fā)散思維到收斂的過程。
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1.a g H2在氧氣中充分燃燒后，再通過足量過氧化鈉，充分反應(yīng)，固體質(zhì)量增加多少克？
2.H2換成CO呢？
3.a g含C、H、O的物質(zhì)B，在氧氣中充分燃燒后，再通過足量的過氧化鈉，充分反應(yīng)，固體質(zhì)量增加ag，則B的化學(xué)式通式是什么？舉出B具體的物質(zhì)2例，并寫出其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。
4.一定條件下將質(zhì)量為x g的有機(jī)物在O2中燃燒，燃燒后全部產(chǎn)物通過足量Na2O2層，過氧化鈉的質(zhì)量增重Yg, 下列對(duì)應(yīng)關(guān)系一定正確的是( )
2運(yùn)用數(shù)學(xué)方法建模，使化學(xué)問題解決快速化
例2.向1L 0.1mol/L的AlCl3溶液中，加入2mol/L的NaOH溶液，反應(yīng)后，共得到白色沉淀3.9g，求加入的NaOH溶液的體積為多少？
解析：AlCl3溶液中加入NaOH溶液的化學(xué)反應(yīng)有：
①當(dāng)NaOH少量時(shí)， AlCl3+3NaOH Al(OH)3+3NaCl
②當(dāng)NaOH過量時(shí)， 生成的Al(OH)3 沉淀溶解在NaOH中， Al(OH)3 +NaOHNaAlO2+2H2O， 因此畫得如右圖形：
由圖可知：在加入NaOH溶液的整個(gè)過程中，生成沉淀質(zhì)量為3.9g的有A、B兩點(diǎn)，也就是加入的NaOH溶液的體積也應(yīng)有兩個(gè)量。
作為工具學(xué)科，數(shù)學(xué)對(duì)化學(xué)問題的解決起到了很好的輔助作用，高中化學(xué)經(jīng)常運(yùn)用到的數(shù)學(xué)方法有：應(yīng)用數(shù)軸幫助解決討論型化學(xué)計(jì)算題，商余數(shù)、代數(shù)方程、不定方程、平均值法、不等式、數(shù)學(xué)歸納法、極限、排列組合、平面幾何、立體幾何、待定系數(shù)法配平方程式、數(shù)形結(jié)合思想等。
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自20世紀(jì)90年代以來，芳-炔類大環(huán)化合物的研究發(fā)展十分迅速，具有不同分子結(jié)構(gòu)和幾何形狀的這一類物質(zhì)在高科技領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景。合成芳-炔類大環(huán)的一種方法是以苯乙炔(CHC― )為基本原料，經(jīng)過反應(yīng)得到一系列的芳－炔類大環(huán)化合物，其結(jié)構(gòu)為：
(1)上述系列中第1種物質(zhì)的分子式為______。
(2)已知上述系列第1至第4種物質(zhì)的分子直徑在1～100nm之間，分別將它們?nèi)芙庥谟袡C(jī)溶劑中，形成的分散系為________。
(3)以苯乙炔為基本原料，經(jīng)過一定反應(yīng)而得到最終產(chǎn)物。假設(shè)反應(yīng)過程中原料無損失，理論上消耗苯乙炔與所得芳炔類大環(huán)化合物的質(zhì)量比為____________。
(4)在實(shí)驗(yàn)中，制備上述系列化合物的原料苯乙炔可用苯乙烯(CH2=CH)為起始物質(zhì)，通過加成、消去反應(yīng)制得。寫出由苯乙烯制取苯乙炔的化學(xué)方程式(所需的無機(jī)試劑自選)_________。
3建立模型，使知識(shí)儲(chǔ)備、問題解決方略序列化
例3.運(yùn)用一定的知識(shí)整理的方法，將NH3、N2、NO、NO2、HNO3、MNO3的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備、用途作一歸納。
歸納方法可用樹狀分類法、價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化法、列表對(duì)比法等，此外還有以下一些模型：
相同、相異概念的對(duì)比、分析圖表；相似問題歸類化如電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較，可抓住電荷守恒和物料守恒；pH的計(jì)算(酸性，先求C(H+)，再求pH；堿性，先求pOH，再求pH)等。
當(dāng)然，在解答具體問題時(shí)，有一些方略也要序列化的，如：解答化學(xué)實(shí)驗(yàn)鑒別題時(shí)，抓住“操作現(xiàn)象結(jié)論”三步曲；推斷題抓住“題眼嘗試結(jié)論驗(yàn)證”四過程；計(jì)算題抓住“思路分析解題過程檢驗(yàn)核對(duì)”三步驟；實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)題強(qiáng)調(diào)“科學(xué)、安全、可行、簡(jiǎn)約”四原則等等。這些都是規(guī)范答題并提高得分率的有效方略模式。
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某化學(xué)興趣小組按照下列方案進(jìn)行“由含鐵廢鋁制備硫酸鋁晶體”的實(shí)驗(yàn)：
步驟1：取一定量含鐵廢鋁，加足量的NaOH溶液，反應(yīng)后過濾。
步驟2：邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加稀硫酸至溶液的pH＝8～9，靜置、過濾、洗滌。
步驟3：將步驟2中得到的固體溶于足量的稀硫酸。
步驟4：將得到的溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾、干燥。
請(qǐng)回答以下問題：
(1)上述實(shí)驗(yàn)中的過濾操作需要玻璃棒、______、______等玻璃儀器。
(2)步驟1過濾的目的是_________________。
(3)當(dāng)步驟2中的溶液pH＝8～9時(shí)，檢驗(yàn)沉淀是否的方法是____________。
(4)步驟2中的溶液的pH控制較難操作，可改用__________________________。
總之，在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)中，進(jìn)行“建模、用模”的嘗試，可使學(xué)生跳出題海，提高效益，使同類問題的解決更快捷、簡(jiǎn)便。
“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文”
