■張曉卿 孔令鵬

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例談“模型法”在教學(xué)中的應(yīng)用

■張曉卿 孔令鵬

法國(guó)科學(xué)家笛卡爾說(shuō)“最有價(jià)值的知識(shí)，是關(guān)于方法的知識(shí)”。模型方法是現(xiàn)代教育科學(xué)研究的核心方法之一。模型具有解釋、判斷、評(píng)價(jià)、預(yù)見(jiàn)等認(rèn)識(shí)功能。運(yùn)用模型方法可以全面、客觀、準(zhǔn)確地描述教育現(xiàn)象，揭示其本質(zhì)和規(guī)律，在教育研究中具有不可替代的作用。

一、方法模型的應(yīng)用

運(yùn)用學(xué)科的規(guī)律，通過(guò)科學(xué)的歸納和總結(jié)所構(gòu)建的模型為方法模型。方法模型可以將同一類(lèi)問(wèn)題系統(tǒng)化，舉一反三，便于學(xué)生對(duì)同類(lèi)問(wèn)題的理解和應(yīng)用。

高中化學(xué)1中的氧化還原反應(yīng)知識(shí)是高中化學(xué)的重要概念理論，其貫穿于化學(xué)學(xué)習(xí)的始終。其中氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)更是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)。如果能通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建方法模型，這一問(wèn)題就可以很好地解決了。

可以通過(guò)設(shè)置以下問(wèn)題構(gòu)建模型：

(1)確定產(chǎn)物需考慮哪些問(wèn)題？

(2)書(shū)寫(xiě)方程式時(shí)需要關(guān)注哪些守恒？

由此可引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建書(shū)寫(xiě)氧化還原方程式的方法模型：①根據(jù)反應(yīng)物判斷出元素在反應(yīng)后的價(jià)態(tài)；②根據(jù)反應(yīng)環(huán)境判斷該價(jià)態(tài)元素的存在形式(產(chǎn)物)；③配平時(shí)首先考慮電子守恒，再考慮元素守恒和電荷守恒。

例如：SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，MnO4-被還原為Mn2+，寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式。

首先，根據(jù)信息可以判斷出SO2在產(chǎn)物中以SO42-的形式存在，即MnO4-+SO2—Mn2++SO42-；然后根據(jù)電子守恒可得到：2MnO4-+5SO2—2Mn2++5SO42-；因溶液顯酸性，所以再用H2O和H+補(bǔ)齊元素守恒和電荷守恒，即2MnO4-+5SO2+2H2O = 2Mn2++5SO42-+4H+。

另外，若學(xué)生能自主地將書(shū)寫(xiě)氧化還原方程式的方法模型應(yīng)用到化學(xué)反應(yīng)原理中電化學(xué)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，就實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)思維的延伸，更能體現(xiàn)模型方法思維工具的價(jià)值了。

二、數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用

根據(jù)學(xué)科的特點(diǎn)，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法所建構(gòu)的模型為數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型能夠更加直觀、深刻地描述現(xiàn)象，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

很多學(xué)生在面對(duì)此題時(shí)，試圖利用方法模型(勒夏特列原理)來(lái)解釋?zhuān)谴祟}不屬于方法模型(勒夏特列原理)的范疇，利用它會(huì)得到錯(cuò)誤答案。此題利用化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)模型，很容易得到正確答案。

另外，化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)模型，可以延伸應(yīng)用到水溶中的平衡體系——弱電解質(zhì)的電離、鹽類(lèi)水解和沉淀溶解平衡中，這更好地體現(xiàn)學(xué)科的思維延伸和一模多用的價(jià)值。

例如：

2. 在25 ℃下，將a mol·L-1的氨水與0.01 mol·L-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)平衡時(shí)溶液中[NH4+]=[Cl-]，則溶液顯________(填“酸”、“堿”或“中”)性；用含a的代數(shù)式表示NH3·H2O的電離常數(shù)Kb________。

這兩題在高考中出錯(cuò)率較高，但利用化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)模型就很容易解答了。

三、物質(zhì)模型的應(yīng)用

依據(jù)科學(xué)方法，制作得簡(jiǎn)潔并能清晰地展示原型的模型為物質(zhì)模型。

在教學(xué)中充分地利用直觀的物質(zhì)模型手段，不僅可方便學(xué)生研究，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的濃厚興趣。在高中結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中，物質(zhì)模型可以充分地展示原型的空間位置、立體結(jié)構(gòu)和連接方式，例如甲烷、苯的球棍模型和比例模型。在高中有機(jī)化學(xué)同分異構(gòu)體的教學(xué)中，可以讓學(xué)生按照規(guī)律自己組裝C5H12的球棍模型，將微觀世界的分子變?yōu)樽约航M裝的事物。既給學(xué)生提供了鮮活的實(shí)例，又調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，會(huì)達(dá)到理想的教學(xué)效果，進(jìn)而突破這一難點(diǎn)。

四、符號(hào)模型的應(yīng)用

依據(jù)不同的學(xué)科特點(diǎn)，所創(chuàng)設(shè)的可以簡(jiǎn)潔、明了地表達(dá)信息的語(yǔ)言為符號(hào)模型。符號(hào)模型一目了然，使用起來(lái)快速、直接、有效。

化學(xué)用語(yǔ)是化學(xué)學(xué)科的符號(hào)模型，是化學(xué)科學(xué)思想的直接體現(xiàn)。例如化學(xué)式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、電子式、最簡(jiǎn)式、鍵線式等不同的表達(dá)方式，均科學(xué)直觀地表達(dá)了其含義；原子結(jié)構(gòu)示意圖、原子軌道圖、雜化軌道圖等也更加方便學(xué)生對(duì)微觀世界進(jìn)行研究。

對(duì)教育而言，學(xué)生在學(xué)校學(xué)到的文化知識(shí)很有限，而科學(xué)的思維方法會(huì)讓其受益終身。模型法教學(xué)是一種重要的思想方法，其運(yùn)用科學(xué)的思想方法學(xué)習(xí)知識(shí)和解決問(wèn)題，建立模型能夠幫助人們理解他們無(wú)法直接觀察到的事物。有科學(xué)家說(shuō)，建立一個(gè)完美的模型，比一千個(gè)事實(shí)還要重要。

教師在教學(xué)中應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建立模型，并研究模型與其他知識(shí)的聯(lián)系，使學(xué)生在學(xué)習(xí)文化知識(shí)的同時(shí)，也學(xué)會(huì)科學(xué)方法的運(yùn)用，構(gòu)建自己的學(xué)習(xí)觀念。這既是對(duì)學(xué)生知識(shí)水平的提高，也是對(duì)其思維能力的升華。

山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)，山東省教育科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250001)