初探在高中化学学习中运用建模思想

刘宗华

摘要：本文以建模思想在化学复习、解题、专题学习等几个方面的应用进行了详细的讲解，使建模思想在化学学习中得到应用，提高学生的学习能力。

关键词：建模思想；复习建模；解题建模；专题建模

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2014）09-0099

化学是一门以实验作为基础的学科，有其自身独有的特点，与物理、生物等学科相比，化学的知识点显得有些零散，给学生一种剪不断、理还乱的感觉。致使许多学生在单独处理某一知识点时得心应手，而将各知识点融合在一起时就显得心有余而力不足了，常常会顾此失彼、丢三落四，由此对化学产生了厌学心理。其实，这种情况说到底就是在学生的头脑中建模思想的缺乏造成了知识点的零散难记，使学生走了许多冤枉路，却得不到应有的效果。针对化学知识易懂难记，会做难得分的特点，教师要高度重视建模思想在日常学习以及复习备考中的应用，要给学生充分的建模思想和方法，使千头万绪的知识点模式化、网络化。所以，教师应加强这方面的学法指导。

那么，到底什么是建模思想呢？“建模”就是建立系统模型的过程，又称模型化。按钱学森的观点：“模型就是通过我们对问题的分析，利用我们考察来的机理，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。”因此，笔者提出的“建模思想”就是把研究对象（原型）的一些次要细节及非本质的联系舍去，从而以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系的一种科学思想。可以用如下图式表达科学建模过程。

我们可以把学生需要学习和掌握的化学知识点看成是一个统一的有整体性的系统，而建模是研究系统的重要手段和前提。建模就是利用模型来描述系统的因果关系或相互关系的一个过程，我们可以把每个章节或者有针对性的知识体系作为一个要建模的系统，利用教材以及教辅资料上的相关信息并结合教师的讲解与分析，理清在这个知识系统里各个知识点的联系与不同，必然与偶然，相互的因果关系，让其形成一张无形的“知识大网”，这样让学生对知识的理解就不仅仅停留在简单的死记硬背上，而是“鲜活的”，有“理由”的，有“模”可循的！这样不仅让学生对知识的理解达到较高的一个水平，同时也可以使学生在知识的应用时更得心应手，在实际的解题过程中起到非常好的辅助作用。当然，在建模时我们应该注意：对于同一个实际系统，我们可以根据不同的用途和目的建立不同的模型。所建模型只是实际系统原型的简化，因此既不可能也没必要把实际系统的所有细节都列举出来。实际建模时，必须在模型的简化与分析结果的准确性之间作出适当的折中，这是建模遵循的一条原则。下面，笔者就结合实际的例题与章节知识点来谈谈建模思想在化学学习中的具体应用：

一、建模思想运用于化学复习

运用建模思想梳理化学知识，使知识网络化、系统化。高考复习阶段主要方法有：运用概念图、网络图、对比图等形式对化学知识进行梳理。概念图是由美国康奈尔大学的Joseph·D·Novak于教授20世纪60年代提出的。它通常是将有关某一主题不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再以各种连线将相关的概念用命题连接，形成关于该主题的概念或命题网络。比如：

网络图是指将相关内容通过某种关系进行连接而形成网络。它和概念图中概念之间层级关系不同，网络图中各主题之间没有上位、下位的关系。例如：氮族元素中N及化合物知识网络图：

对比图是指将相近、相似或相关概念利用图表进行对比。例如：同分异构体、同素异形体、同位素、同系物等概念进行对比；电离、原电池、电解池、电镀、电解、电泳概念对比等。

二、建模思想运用于化学解题

形成解答问题思路模型，使解答过程模式化、格式化，提高解题过程准确性、规划化。解答化学问题时，很多同学因为思路不清晰，导致解答问题常常无从下手。因此，掌握解答一些化学问题的思路，形成解题的模型，能提高解题的准确度，降低试题的难度。

三、建模思想运用于具体的专题学习

许多理论、变化有不同的表现形式，但其本质是相同的，我们抓住事物的本质，建立模型，以不变应万变，就可以解决不同表现形式的变化和理论。以建模运用于原电池为例：

原电池是氧化还原反应的化学能转化为电能的装置，其变化的本质是在电池的两极发生氧化还原反应，在解决原电池的有关题目时，可以建立如下模型：首先构建一个可能发生的氧化还原（也许不能进行或不符合实际历程），分析其还原剂和氧化剂。由于原电池的负极要对为提供电子，正极要得到电子，因此必然有以下的模型：

还原剂在负极失去电子，被氧化：M-ne Mn+

氧化剂在正极得到电子，被还原： 氧化剂 + ne → 还原产物

例：钢铁在水膜酸性较强时，构建的氧化还原反应式为：Fe + 2H+

Fe2++H2 发生析氢腐，根据建模思想，此时原电池两极发生的反应为：

负极反应：还原剂失去电子 Fe-2e- Fe2+

正极反应：氧化剂得到电子 2H++2e- H2↑

水膜酸性很弱或为中性时，构建可能的氧化还原反应式为：2Fe+O2 2FeO（虽然与实际反应不符，但我们可以这样假设）发生吸氧腐蚀，根据建模思想，此时原电池两极发生的反应为：

负极反应：还原剂失去电子 Fe-2e- Fe2+

正极反应：氧化剂得到电子O2+2H2O+4e- 4OH-

以上是笔者对于建模思想在化学学习中运用的一些思考，同时笔者也认为在中学化学教学中，鼓励和引导学生独立构建化学模型，对于提高学生的思维品质（思维的广阔性、深刻性、独立性、敏捷性、灵活性、逻辑性），培养学生的创造性思维能力具有极其重要的意义。

（作者单位：内蒙古牙克石市第一中学 022150）