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        幾種建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用研究

        2020-02-26 12:22:45楊曉東
        數(shù)理化解題研究 2020年21期
        關(guān)鍵詞:高中化學(xué)解題化學(xué)

        楊曉東

        (安徽省蕪湖市無為縣無為中學(xué) 238300)

        與初中階段的化學(xué)知識(shí)相較而言,當(dāng)進(jìn)入到高中課堂以后,化學(xué)知識(shí)的難度和廣度已經(jīng)得到了明顯的增加,而在高中化學(xué)的多種知識(shí)當(dāng)中,更多的教師是通過題目的方式來傳授化學(xué)知識(shí),而提目的內(nèi)容和隱含信息的數(shù)量也變得越來越多.因此筆者認(rèn)為,在高中化學(xué)的解題過程當(dāng)中,可以巧妙地使用不同的解題思維來達(dá)到高效解題的目標(biāo),其中最為有效的就是建模思想.

        一、模型構(gòu)建的分類

        事實(shí)上目前在探討的高中化學(xué)課堂之中的建模思想也可以被看作是構(gòu)建一種初步的數(shù)學(xué)模型通過這種方式使得原有十分抽象的化學(xué)知識(shí)和化學(xué)方程式能夠以一種更加具象的形態(tài)展現(xiàn)在學(xué)生們的腦海當(dāng)中,這不僅便于學(xué)生的理解,更提高了課堂的教學(xué)效率.

        1.化學(xué)方程式的建模

        在高中化學(xué)階段,要學(xué)習(xí)的化學(xué)方程式數(shù)量之多是難以想見的,不僅在日常的課本當(dāng)中能夠看到大量的化學(xué)方程式,同樣在一些實(shí)驗(yàn)操作過程當(dāng)中,就是需要建立在對(duì)化學(xué)方程式的充分了解和基礎(chǔ)配比之上,才能夠完成這項(xiàng)工作,在以往進(jìn)行化學(xué)方程式知識(shí)講授的時(shí)候,教師往往是通過配平的方式讓學(xué)生進(jìn)行理解,然而對(duì)于一些并不太理解,或者說記憶不那么牢固的學(xué)生來說,教師則要求他們將這些化學(xué)方程式通過死記硬背的方式記憶下來.但是這卻忽視了化學(xué)這門學(xué)科獨(dú)有的規(guī)律性和自然特點(diǎn),在化學(xué)方程式當(dāng)中實(shí)際上蘊(yùn)含了世間萬物的變化規(guī)律,同樣也蘊(yùn)含著化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)的規(guī)律.所以筆者認(rèn)為如果想要在化學(xué)課堂之上利用建模思想進(jìn)行解題的話,那么,首先就需要去考慮如何用建模思想來應(yīng)對(duì)日常的化學(xué)方程式教學(xué),可以在進(jìn)行一些化學(xué)方程式教學(xué)的時(shí)候,用化學(xué)方程式建模來進(jìn)行解題,將基礎(chǔ)的化學(xué)方程式進(jìn)行拆分,尋找到其中的規(guī)律,尤其是探討不同化學(xué)物質(zhì)之間的反應(yīng)規(guī)律.

        2.極值法建模

        極值法建模方式,實(shí)際上是在高中的數(shù)學(xué)課堂,而隨著近年來理科學(xué)科的交互融合,核心素養(yǎng)觀念的不斷深化,也意味著高中的化學(xué)課堂可以借鑒這一數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法.舉例來說,在學(xué)習(xí)高中化學(xué)的時(shí)候,如果題目當(dāng)中的條件不是那么的清晰,或者說條件不足的話,那么可以考慮使用這種極值法.也就是說,可以對(duì)題目當(dāng)中的一些變量,通過極值的方式進(jìn)行設(shè)定,將一些必須要進(jìn)行計(jì)算的量設(shè)定出一個(gè)最大的值或者最小的值,以此來作為推演題目規(guī)律,解答化學(xué)難題的依據(jù).

        3.差量法建模

        化學(xué)這門學(xué)科之所以是生動(dòng)有趣的,就是因?yàn)樵诨瘜W(xué)的實(shí)驗(yàn),或者說在學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)公式的時(shí)候就能夠發(fā)現(xiàn),如果其中的一個(gè)數(shù)字,或者說是一個(gè)化學(xué)元素進(jìn)行變化的話,那么,整個(gè)公式、整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都會(huì)發(fā)生天翻地覆的變化.而在解答化學(xué)難題的時(shí)候,同樣可以利用這種方法采取差量法建模的形式,根據(jù)不同變量所得出的不同結(jié)果,尋找到這不同計(jì)算過程當(dāng)中所產(chǎn)生的差值.這個(gè)差值有可能是物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化,也可能是熱量變化,更可以是氣體物質(zhì)的體積變化等等.但歸根結(jié)底,當(dāng)進(jìn)行這種差量法建模的時(shí)候,就能夠發(fā)現(xiàn),通過不同差量結(jié)果的對(duì)比,總可以尋找到一定的規(guī)律,而這種規(guī)律也可以形成具體的比例關(guān)系,反映出物質(zhì)反應(yīng)的差值.但值得注意的是,雖然插值法建模,在高中化學(xué)課堂當(dāng)中被廣為應(yīng)用,但是其中所帶來的誤差也是不容忽視的.

        二、在高中化學(xué)解題中應(yīng)用建模思想的具體途徑

        1.通過情境創(chuàng)設(shè)進(jìn)行建模

        情景教學(xué)法在整個(gè)教育活動(dòng)當(dāng)中都是被應(yīng)用頻率最高的一種教育方法,這是因?yàn)橥ㄟ^教師人為地創(chuàng)建出不同的情景,可以為學(xué)生帶來更加直觀的感受,也可以將這些難題轉(zhuǎn)化為學(xué)生比較熟知的內(nèi)容.筆者認(rèn)為,在高中化學(xué)的解題過程當(dāng)中,可以采取情境創(chuàng)設(shè)的辦法來實(shí)現(xiàn)建模思想的應(yīng)用,舉例來說,當(dāng)教師講解到一些比較晦澀難懂的問題的時(shí)候,就可以尋找到這種陌生問題和學(xué)生已知知識(shí)和已有生活經(jīng)驗(yàn)之間的關(guān)聯(lián).將這個(gè)關(guān)聯(lián)的不斷放大尋找,創(chuàng)設(shè)出不同的生活性情景,也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備來完成實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)建.

        例如,在剛剛接觸到碳酸氫鈉的時(shí)候,很多學(xué)生對(duì)這種化學(xué)元素的了解不是那么的深刻,這時(shí)候教師就可以去考慮在實(shí)際的生活當(dāng)中,有沒有一些物品是以包含了碳酸氫鈉這一化學(xué)元素的,那么顯而易見的是在日常生活中的小蘇打作為一種廚房用品,經(jīng)常性的出現(xiàn)在人們的生活當(dāng)中,而小蘇打就是碳酸氫鈉,通過在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中對(duì)其進(jìn)行加熱,可以將其分解為水、二氧化碳以及碳酸鈉.通過這種實(shí)驗(yàn)情景的創(chuàng)建,可以使得學(xué)生們對(duì)碳酸氫鈉這一化學(xué)元素的認(rèn)知更加了解,也可以了解到什么樣的化學(xué)元素共同配比才能夠組成碳酸氫鈉.

        2.通過逐項(xiàng)分解進(jìn)行建模

        事實(shí)上,如果對(duì)建模思想進(jìn)行深入分析的話,就能夠發(fā)現(xiàn)建模思想本身就是一次系統(tǒng)化的逐項(xiàng)分解,就是將原有的化學(xué)方程式和化學(xué)知識(shí)進(jìn)行一次又一次的細(xì)化拆解.所以,筆者建議,在高中化學(xué)的題目講解過程當(dāng)中,就可以通過逐項(xiàng)分解的方式來完成建模思想的應(yīng)用.這種教學(xué)方法可以被廣泛的應(yīng)用在化學(xué)概念,化學(xué)定理以及化學(xué)方程式的教學(xué)過程當(dāng)中,同樣,在化學(xué)反應(yīng)原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程當(dāng)中也可以應(yīng)用逐項(xiàng)分解法來開展教學(xué)活動(dòng).

        舉例來說,在學(xué)習(xí)守恒法則的時(shí)候,教師就可以利用逐項(xiàng)分解的思維來進(jìn)行建模.如果題目當(dāng)中出現(xiàn)了一部分化學(xué)反應(yīng)或者是化學(xué)方程式時(shí),就可以利用化學(xué)當(dāng)中的守恒原則,化學(xué)方程式大部分都是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)后元素守恒推斷出來的,例如在化學(xué)溶液的配制當(dāng)中,常常需要根據(jù)化學(xué)方程式和守恒原則來計(jì)算溶液原物質(zhì)的質(zhì)量以及配置后的溶液濃度等數(shù)值.

        綜上所述,隨著化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)時(shí)間的增多,也意味著高中化學(xué)知識(shí)的難度也獲得了顯著的增強(qiáng),在高中化學(xué)的課堂當(dāng)中,無論是解答一些比較困難的題目,還是學(xué)習(xí)化學(xué)方程式和化學(xué)原理,都是需要通過建模思想來完成的.

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