張小梅

（江蘇省如皋市磨頭中學(xué) 江蘇 如皋 226551）

“?！本褪恰澳Ｊ健?、“模型”，建模思想就是將復(fù)雜的化學(xué)問(wèn)題去掉非本質(zhì)的東西，抽象出解決問(wèn)題的思維方式，即“?！?，然后運(yùn)用這一模式去解決相關(guān)問(wèn)題?；瘜W(xué)知識(shí)瑣碎零散，同時(shí)在化學(xué)教學(xué)中涉及到肉眼看不見的原子、分子、化學(xué)鍵、晶體結(jié)構(gòu)、平衡移動(dòng)等問(wèn)題，抽象難懂；這時(shí)就需要采用科學(xué)的建模思想，運(yùn)用學(xué)生的已有知識(shí)，借助想象和理解構(gòu)建形象生動(dòng)的模型或一公式化的方法，成功的幫助學(xué)生跨越認(rèn)知障礙。

一、分子幾何構(gòu)型建模

分子的立體結(jié)構(gòu)和價(jià)層電子對(duì)互斥模型是選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中難而抽象的部分。為了突破“分子的立體結(jié)構(gòu)”這個(gè)難點(diǎn)，在教學(xué)中我們主要采用搭建模型的方法，讓學(xué)生自己動(dòng)手利用球棍搭建常見簡(jiǎn)單ABn分子的模型。然后讓學(xué)生根據(jù)上述分子的模型書寫它們的電子式、結(jié)構(gòu)式、鍵角、空間構(gòu)型等，讓學(xué)生利用球棍模型形成對(duì)常見分子立體結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)識(shí)，尋找出與分子立體結(jié)構(gòu)有關(guān)的因素，如原子數(shù)目、鍵長(zhǎng)、鍵角、孤對(duì)電子等。最后再通過(guò)與以上模型的比較，遷移并分析不太熟悉的物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。

在“價(jià)電子層互斥模型”新授課上，我們讓學(xué)生玩“扎氣球”的游戲，兩個(gè)氣球扎在一起平放桌上，自然成直線型，三個(gè)氣球扎在一起成平面三角形，四個(gè)氣球扎在一起成正四面體型。而對(duì)于AXn型分子或離子，其價(jià)層電子對(duì)指的是中心原子形成σ鍵的電子對(duì)和孤對(duì)電子對(duì)，其數(shù)目等于X原子數(shù)n與孤對(duì)電子對(duì)數(shù)之和。一個(gè)價(jià)層電子對(duì)就好比一個(gè)氣球，類比得出VESPR模型，從而確定簡(jiǎn)單分子或離子構(gòu)型。如CO2和H2O同樣是三原子分子，空間構(gòu)型卻是前者呈直線形，后者呈V形就是價(jià)層電子對(duì)數(shù)目不同的結(jié)果。

二、書寫電極反應(yīng)式建模

電極反應(yīng)式的書寫是電化學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，也是學(xué)生初學(xué)時(shí)的難點(diǎn)。我們通過(guò)歸納形成解答問(wèn)題思路模型，使解答過(guò)程模式化，提高了解答問(wèn)題的準(zhǔn)確性，以達(dá)到事半功倍之效。例如在原電池的電極反應(yīng)式書寫中，學(xué)生的困難主要表現(xiàn)在：無(wú)法判斷正負(fù)極、不會(huì)確定反應(yīng)物和產(chǎn)物、不會(huì)配平、不理解兩個(gè)電極反應(yīng)式的關(guān)系等。因此我將電極反應(yīng)式的書寫建模為“三步法”：第一步，找到反應(yīng)物和產(chǎn)物；第二步，配平電荷看介質(zhì)；第三步，配平原子添加水。

例題：一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體，電解質(zhì)是摻雜氧化釔 （Y2O3）的氧化鋯（ZrO2）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。寫出兩極反應(yīng)式。

解析：第一步，找到氧化劑和還原劑，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物，氧化劑為正極材料，還原劑為負(fù)極材料，并按“氧化劑+ne-→還原產(chǎn)物、還原劑―ne-→氧化產(chǎn)物”的形式寫出：

第二步，配平電荷。正極已滿足電荷守恒，配平結(jié)束。負(fù)極不滿足電荷守恒，此時(shí)就需看介質(zhì)，介質(zhì)是O2-，因此在左邊添上13O2-使電荷守恒，負(fù)極反應(yīng)式為：C4H10+13O2--26e-→4CO2

最后，配平其他原子，即化合價(jià)未發(fā)生變化的原子，常常添加水使兩邊相平。

則負(fù)極反應(yīng)式為：C4H10+13O2--26e-→4CO2+5H2O

另外，在保證得失電子相等的前提下，將正極反應(yīng)與負(fù)極反應(yīng)相加就可以得到電池總反應(yīng)式：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O。特別要注意的是，從總反應(yīng)看，介質(zhì)似乎未曾參加反應(yīng)，但電極反應(yīng)卻反映了介質(zhì)參加反應(yīng)的真實(shí)情況。

建模思想是一種數(shù)學(xué)理念，作為工具學(xué)科，數(shù)學(xué)對(duì)化學(xué)問(wèn)題的解決起到了很好的輔助作用?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確了高中化學(xué)課程是“科學(xué)教育的重要組成部分”；指明了高中化學(xué)課程改革的目的是培養(yǎng)符合時(shí)代要求的高素質(zhì)人才。要促進(jìn)學(xué)生全面而持續(xù)、和諧地發(fā)展，不僅要考慮化學(xué)自身的特點(diǎn)，更應(yīng)遵循學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的心理規(guī)律，強(qiáng)調(diào)從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷將實(shí)際問(wèn)題構(gòu)成化學(xué)模型并進(jìn)行解釋與應(yīng)用的過(guò)程、進(jìn)而使學(xué)生獲得對(duì)化學(xué)理解的同時(shí)在思維能力，情感、態(tài)度，價(jià)值觀方面得到進(jìn)步和發(fā)展。因此，在實(shí)際課堂教學(xué)中，教師應(yīng)以學(xué)生為主體，創(chuàng)設(shè)合適的問(wèn)題情境，讓學(xué)生投入到解決問(wèn)題的實(shí)踐活動(dòng)中，自己去探索，經(jīng)歷建模的全過(guò)程，初步領(lǐng)會(huì)模型的思想和方法，增強(qiáng)化學(xué)應(yīng)用意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)，使學(xué)生學(xué)到有用的化學(xué)，學(xué)到不同的化學(xué)。建模思想的教學(xué)順應(yīng)了當(dāng)前素質(zhì)教育和新課程標(biāo)準(zhǔn)改革的需要，建模的教學(xué)有可能為課堂教學(xué)改革提供一條新路，為培養(yǎng)更多更好的“創(chuàng)造型”人才提供一個(gè)全新的舞臺(tái)。

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （實(shí)驗(yàn)）［M］.北京：人民教育出版社，2003

［2］ 人教社化學(xué)室.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)選修 3［M］.北京：人民教育出版社，2004.12

［3］ 吳書林.名師面對(duì)面［M］.廣州：羊城晚報(bào)出版社，2008.2