例谈“模型法”在教学中的应用

■张晓卿 孔令鹏



例谈“模型法”在教学中的应用

■张晓卿 孔令鹏

法国科学家笛卡尔说“最有价值的知识，是关于方法的知识”。模型方法是现代教育科学研究的核心方法之一。模型具有解释、判断、评价、预见等认识功能。运用模型方法可以全面、客观、准确地描述教育现象，揭示其本质和规律，在教育研究中具有不可替代的作用。

一、方法模型的应用

运用学科的规律，通过科学的归纳和总结所构建的模型为方法模型。方法模型可以将同一类问题系统化，举一反三，便于学生对同类问题的理解和应用。

高中化学1中的氧化还原反应知识是高中化学的重要概念理论，其贯穿于化学学习的始终。其中氧化还原反应化学方程式的书写更是学生学习的一个难点。如果能通过引导学生自主构建方法模型，这一问题就可以很好地解决了。

可以通过设置以下问题构建模型：

(1)确定产物需考虑哪些问题？

(2)书写方程式时需要关注哪些守恒？

由此可引导学生自主构建书写氧化还原方程式的方法模型：①根据反应物判断出元素在反应后的价态；②根据反应环境判断该价态元素的存在形式(产物)；③配平时首先考虑电子守恒，再考虑元素守恒和电荷守恒。

例如：SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，MnO4-被还原为Mn2+，写出反应的离子方程式。

首先，根据信息可以判断出SO2在产物中以SO42-的形式存在，即MnO4-+SO2—Mn2++SO42-；然后根据电子守恒可得到：2MnO4-+5SO2—2Mn2++5SO42-；因溶液显酸性，所以再用H2O和H+补齐元素守恒和电荷守恒，即2MnO4-+5SO2+2H2O = 2Mn2++5SO42-+4H+。

另外，若学生能自主地将书写氧化还原方程式的方法模型应用到化学反应原理中电化学电极反应式的书写，就实现了学生学习思维的延伸，更能体现模型方法思维工具的价值了。

二、数学模型的应用

根据学科的特点，运用数学方法所建构的模型为数学模型。数学模型能够更加直观、深刻地描述现象，有利于学生对知识的理解。

很多学生在面对此题时，试图利用方法模型(勒夏特列原理)来解释，但是此题不属于方法模型(勒夏特列原理)的范畴，利用它会得到错误答案。此题利用化学平衡常数的数学模型，很容易得到正确答案。

另外，化学平衡常数的数学模型，可以延伸应用到水溶中的平衡体系——弱电解质的电离、盐类水解和沉淀溶解平衡中，这更好地体现学科的思维延伸和一模多用的价值。

例如：

2. 在25 ℃下，将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中[NH4+]=[Cl-]，则溶液显________(填“酸”、“碱”或“中”)性；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb________。

这两题在高考中出错率较高，但利用化学平衡常数的数学模型就很容易解答了。

三、物质模型的应用

依据科学方法，制作得简洁并能清晰地展示原型的模型为物质模型。

在教学中充分地利用直观的物质模型手段，不仅可方便学生研究，更能激发学生学习的浓厚兴趣。在高中结构化学教学中，物质模型可以充分地展示原型的空间位置、立体结构和连接方式，例如甲烷、苯的球棍模型和比例模型。在高中有机化学同分异构体的教学中，可以让学生按照规律自己组装C5H12的球棍模型，将微观世界的分子变为自己组装的事物。既给学生提供了鲜活的实例，又调动了学生的积极性，会达到理想的教学效果，进而突破这一难点。

四、符号模型的应用

依据不同的学科特点，所创设的可以简洁、明了地表达信息的语言为符号模型。符号模型一目了然，使用起来快速、直接、有效。

化学用语是化学学科的符号模型，是化学科学思想的直接体现。例如化学式、结构式、结构简式、电子式、最简式、键线式等不同的表达方式，均科学直观地表达了其含义；原子结构示意图、原子轨道图、杂化轨道图等也更加方便学生对微观世界进行研究。

对教育而言，学生在学校学到的文化知识很有限，而科学的思维方法会让其受益终身。模型法教学是一种重要的思想方法，其运用科学的思想方法学习知识和解决问题，建立模型能够帮助人们理解他们无法直接观察到的事物。有科学家说，建立一个完美的模型，比一千个事实还要重要。

教师在教学中应有意识地引导学生主动建立模型，并研究模型与其他知识的联系，使学生在学习文化知识的同时，也学会科学方法的运用，构建自己的学习观念。这既是对学生知识水平的提高，也是对其思维能力的升华。

山东省实验中学，山东省教育科学研究院，山东济南250001)