模型法解题在高中化学教学中的应用

刘海伊

所谓数学模型就是针对或参照某种事物系统的特征或数量的依存关系，采取数学语言，概括地或近似地表述出的一种数学结构，是利用数学解决问题（实际问题或理论问题）的主要方式之一。利用数学模型解决问题的方法叫做数学模型法（method of mathematical model），简称MM。通俗的解释即建模的方法，建模是一种思想模型，是构建认识问题和解决问题的思想模型。模型思想在化学教学中的应用是很广泛的，一个概念、一条规律、一种反应类型、一个假设体系等都可以成为一个思想模型。钱学森曾经说过：“模型就是通过我们对问题的分析，利用我们的机理，吸收一切主要因素，略去一切不主要因素所创造出来的一幅图画。”故模型思想可以使知识模式化、程序化。

本文所涉及的不是原本的数学建模思想，是一種形式的思维模式，参考了数学建模思想，但不是公式模型，是一种解题的思维框架。化学学科是一门普通的自然科学学科，但是又有着自身的学科特色。在基本理论的教学中，如果能采用模式化教学方法，使理论教学思路清晰化、程序化，就会使教学内容更容易被学生接受和理解。建模是一种解决问题的思维方法，是学习过程的一个工具，掌握好这个方法不仅对当下的学习有明显作用，对学习者程序化思维的养成有积极的作用。笔者以高中化学的几个知识点为载体，谈一谈模型思想的方法在高中化学教学中的应用。

一、化学平衡问题

化学平衡问题在高中化学理论教学中属于重点也是难点，由于本身化学平衡是个很抽象的概念，对于学生来说不但要理解更要接受这个理论，用这个理论来解题，老师能否给学生搭建理解的阶梯、化解理解的难度，就很关键了。这一问题可以用模型法来帮助学生化解思维难点。最常见的方法是树立物料加倍、体积加倍，物料减倍、体积减倍的思维模型来帮助学生理解和应用该阶段内容。

二、电解质溶液中的微粒种类和微粒数目排序问题

由于此类问题涉及电解质强弱的判断、电离产物的判断、弱电解质的电离平衡、弱电解质的水解平衡、物质是单一还是相互反应的判断，所以要能全面认识溶液又要抓主要矛盾才能得到清晰的解题脉络。1.判断溶液中的溶质（如果是物质的相互反应要判断产物和剩余反应物是强电解质还是弱电解质）2.判断溶液中的微粒种类和浓度排序。强电解质完全电离，弱电解质大部分以分子形式存在，电离部分仅占一小部分，水解的弱酸跟或者弱碱根同样道理，主要存在形式为自身离子，水解产物为少量存在。所以在判断微粒种类上要抓住主要矛盾。

三、原电池电极反应式的书写问题

原电池原理在中学阶段既是对氧化还原反应原理的应用又是与生活、生产实际紧密相关的理论部分教学，是理论部分教学的难点也是高考考试的重点。原电池是一种装置，这个特殊的装置使得一些氧化还原反应能够实现对外供电，供电的本质是氧化剂和还原剂发生反应，使化学能转化为电能。所以分析原电池反应就是分析氧化还原反应，找到装置中的氧化剂和还原剂，氧化剂做原电池正极反应物质，还原剂做负极反应物质。1.找出总反应。观察装置中的物质，判断氧化剂和还原剂，找出自发发生的氧化还原反应。2.写出结合装置中的反应介质的总的原电池反应。这个步骤一定注意体系提供的反应介质，介质不同，电解反应式是不同的。3.注意在转移电子个数相等的前提下，负极反应式+正极反应式=总反应式，知二求一。如下题：是原电池和电解池的综合应用，体现了知识的系统性，考查学生的理解能力。体系中当然是氧气为氧化剂氢气为还原剂，两者反应的化学方程式很简单，但要注意反应介质是酸性环境。

化学学科本来知识点就很繁杂，所以梳理出清晰的思维脉络很重要，建立解题和思维的模式，利于学生程序化思维的发展。所以该方法是解决问题的科学思想和方法，是一种思想模型。思维的一种飞跃。