吳玲

【摘 要】 高中化學(xué)科目是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，在高中化學(xué)中運(yùn)用建模思想來(lái)提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)水平是一種非常好的教學(xué)方法。因此，在實(shí)際的教學(xué)工作中，如何運(yùn)用這一思想來(lái)進(jìn)行課堂教學(xué)，是我們每一個(gè)教育工作者應(yīng)該去思考的問(wèn)題。所以，本文就以此為目標(biāo)，結(jié)合筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和課堂實(shí)踐，從以下三個(gè)方面探討建模思想在高中化學(xué)原理教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 高中化學(xué) 建模思想 教學(xué)應(yīng)用

高中化學(xué)的核心素養(yǎng)中提到培養(yǎng)學(xué)生的“模型認(rèn)知”要求，也就是要求學(xué)生能認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象與模型之間的聯(lián)系，能夠運(yùn)用多種模型來(lái)描述和解釋化學(xué)現(xiàn)象等等。建模思想作為化學(xué)學(xué)習(xí)中一種重要的思想，對(duì)于學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用，它能夠?qū)⒁恍?fù)雜多變的化學(xué)問(wèn)題通過(guò)模型轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單易懂的化學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生找到不同的化學(xué)知識(shí)之間的共性，從而提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)成績(jī)，因此，我們?cè)诮虒W(xué)工作中，要合理運(yùn)用這一教學(xué)方法，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維，提高學(xué)生化學(xué)成績(jī)。

一、建模的一般過(guò)程

作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)自身有著不同于其他學(xué)科的特點(diǎn)，但是，也正是由于這些限制，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)，不能夠運(yùn)用其他學(xué)科通用的學(xué)習(xí)方式來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，在面對(duì)紛亂復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象時(shí)，學(xué)生不能夠遵循以往的規(guī)律來(lái)進(jìn)行知識(shí)的理解和問(wèn)題的解答，所以，在這種情況下，學(xué)生會(huì)覺(jué)得很難記憶，因此，我們可以運(yùn)用建模思想的一般過(guò)程來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的梳理和簡(jiǎn)化，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)能力。

不同問(wèn)題的建模方式是不同的，在化學(xué)建模工作中，大致可以分為兩種情況，一種是“白箱”建模，一種是“灰箱”建模。對(duì)于能夠從理論上精確描述并知道其運(yùn)動(dòng)規(guī)則的模型系統(tǒng)我們稱之為“白箱”，比如：氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移、置換反應(yīng)中的電鍵斷裂等等。而對(duì)于一些不能完全掌握信息的化學(xué)現(xiàn)象，需要我們根據(jù)已知的化學(xué)信息去推斷的模型，我們將它稱之為“灰箱”或者“黑箱”，比如：元素周期律的發(fā)現(xiàn)和元素周期表的創(chuàng)建就是一個(gè)屬于灰箱模型的化學(xué)問(wèn)題。因此，在進(jìn)行化學(xué)建模時(shí)，我們首先要清楚這些化學(xué)問(wèn)題屬于哪一種建模形式，然后按照它的建模方式進(jìn)行建模。

二、“白箱”建模

“白箱”建模是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易的一種建模形式，它主要的是依據(jù)基本的理論知識(shí)來(lái)進(jìn)行模型的建立和推導(dǎo)，比如競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的建模。競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)是指某個(gè)體系中多種化學(xué)物質(zhì)能夠跟同一種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成多種產(chǎn)物，如FeBr2與Cl2的反應(yīng)，F(xiàn)eBr2溶液中的Fe2+和Br-離子都能夠和Cl2反應(yīng)，這就形成了兩個(gè)離子之間的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)于這類化學(xué)反應(yīng)，我們一般是選擇“先弱后強(qiáng)”模型來(lái)進(jìn)行分析研究，但是，對(duì)于一些特例，比如氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，我們就不能夠運(yùn)用這一模型進(jìn)行研究，因此，我們需要建立更加完善的模型來(lái)研究這一問(wèn)題。

例如，將H2S氣體通入Pb（NO3）2溶液中生成PbS沉淀和HNO3和將SO2氣體通入Ca（ClO）2溶液中，生成CaSO4和HCl這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了例子互換反應(yīng)，而第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)。這就導(dǎo)致了這兩種反應(yīng)出現(xiàn)了不符合我們剛剛提到的先弱后強(qiáng)的模型，在這種情況下，我們就需要深入了解這兩種反應(yīng)的本質(zhì)。我們都知道，化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是活化能由活躍轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的一個(gè)過(guò)程，那么我們就可以從這方面入手，來(lái)建立一個(gè)以活化能的高低為基準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模型，通過(guò)研究不難發(fā)現(xiàn)，活化能高的化學(xué)反應(yīng)會(huì)優(yōu)先于活化能低的化學(xué)反應(yīng)，并且當(dāng)外部能夠提供足夠的能量時(shí)，化學(xué)反應(yīng)會(huì)向著生成能力更低的產(chǎn)物邁進(jìn)。通過(guò)這個(gè)模型的建立，學(xué)生就很容易理解競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)以及其他相似的反應(yīng)的生成現(xiàn)象，并能夠完美解釋，進(jìn)而提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)技能。

三、“灰箱”建模

灰箱建模相對(duì)與白箱建模要復(fù)雜一些，因?yàn)槠浔旧淼男畔⒈容^少，我們需要運(yùn)用一些推理、猜想來(lái)將“灰箱”轉(zhuǎn)化為“白箱”然后再進(jìn)行建模。這時(shí)，我們可以利用數(shù)學(xué)工具來(lái)達(dá)到這一效果。

比如，我們可以通過(guò)數(shù)學(xué)猜想的形式來(lái)探索海水中鹽的析出順序的規(guī)律模型。在高中階段的化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生只知道鹽的析出與溶液的濃度有關(guān)，濃度飽和后就會(huì)析出，但是對(duì)于同種溶液中不同鹽的析出順序沒(méi)有不知道該如何分析，這就是一個(gè)典型的“灰箱”模型。這時(shí)，我們就需要將主要的問(wèn)題點(diǎn)抓住，簡(jiǎn)化未知量的影響，運(yùn)用合適的方法尋找規(guī)律，將灰箱“白化”。那么海水中鹽的析出順序的重點(diǎn)就是鹽的溶解度與海水濃度的比值（c/S），該值越大，代表這種鹽類越早析出。所以，我們就可以以這一比值為基礎(chǔ)建立模型，得出數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，將灰箱模型轉(zhuǎn)化為白箱模型。

高中化學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)，我們?cè)谌粘＝虒W(xué)時(shí)，不僅要教授學(xué)生應(yīng)該了解的化學(xué)知識(shí)，還應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思想，讓學(xué)生學(xué)活用化學(xué)問(wèn)題解決化學(xué)問(wèn)題，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，進(jìn)而為即將到來(lái)的高考做好充足的準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

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