化學建模論文
建模教學是近年來剛興起的一種教學模式,該教學模式具有諸多優(yōu)勢,已經(jīng)引起了化學和物理教育專家的重視。下文是學習啦小編為大家搜集整理的關(guān)于化學建模論文的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!
化學建模論文篇1
談初中化學思維建模
【摘 要】思維建模是抽取一類問題的本質(zhì)特征，形成對該類問題的結(jié)構(gòu)化認識，并找出問題解決方案的認知方法。思維建模包括分析、建模和解模三個過程。在教學中掌握化學思維建模方法會起到事半功倍的效果。
【關(guān)鍵詞】化學 思維 建模
思維模型建構(gòu)簡稱思維建模，是對問題進行辨認和界定，并與原有認知結(jié)構(gòu)對接、同化、整合、拓展，抽取該類問題的本質(zhì)特征，最終形成該類問題的結(jié)構(gòu)化認識，并找出問題解決方案的認知方法。其原理就是人們常說的“把未知轉(zhuǎn)化為已知，用已知來解決未知”。
一、思維建模的過程
思維建模包括分析、建模和解模三個過程。
分析過程：主要是對特定的研究對象進行抽象、概括，抓住其主要信息及與相關(guān)對象的共性特征。
建模過程：主要是抽象思維或非邏輯思維的應用，通過舍棄研究對象的一些次要細節(jié)及非本質(zhì)的聯(lián)系，對研究對象的主要信息做出一些必要的簡化、假設(shè)和一般化處理，并用適當?shù)奈淖帧⒐交驅(qū)嵨锏确绞饺ピ佻F(xiàn)原型的各種復雜結(jié)構(gòu)、特征、功能和聯(lián)系，以建構(gòu)相對固定的思維模型。
解模過程：主要是邏輯思維的運用，運用已經(jīng)建構(gòu)的思維模型去解釋研究對象，解決實際問題。
二、思維建模的教學運用
空氣是一種無色、無味的氣體，不易被人察覺。直到1777年拉瓦錫才通過實驗認識到空氣是由O2、N2組成的混合氣體。教科書中同時呈現(xiàn)拉瓦錫當年的實驗裝置和現(xiàn)代教師演示的裝置圖，其實驗原理的選擇和實驗裝置的演變值得化學初學者深入探究。
1.分析過程。
學生是信息加工的主體，學生將其所獲得的新知與已有知識建立起實質(zhì)性的聯(lián)系是完成思維建模的關(guān)鍵。怎樣才能有效地引導學生尋找新知的固著點和生長點呢?筆者認為應當合理地設(shè)置問題，引導學生利用分析、比較、抽象、概括等思維方法尋找新知與已有知識的共同屬性，以問題的解決為分析過程的驅(qū)動力。
此實驗可設(shè)置如下問題：如何讓空氣中的氧氣顯現(xiàn)出來?怎樣讓O2、N2分離?為什么燒杯中的水會流入集氣瓶中?能否用蠟燭代替紅磷?拉瓦錫的裝置與現(xiàn)在的實驗裝置在設(shè)計上有哪些相似之處?為什么現(xiàn)在不用汞而改用紅磷?由此實驗可以獲得哪些結(jié)論?
在分析過程中教師要適時結(jié)合學生已有經(jīng)驗加以點撥，幫助學生理解。如學生在生活中已知道用水來檢驗車胎是否漏氣，由此可尋找出問題的共同屬性，解決“如何讓空氣中的氧氣顯現(xiàn)出來”，也可讓其在水中顯現(xiàn)氣體的外形;再如教師還可補充如圖實驗，學生很容易理解上升的水的體積等于抽走氣體的體積。
2.建模的過程。
通過上述的分析可以獲得以下思維模型：
(1)測量氣體的體積可以用轉(zhuǎn)化的方法：無形的氣體可以通過液體顯現(xiàn)出來。
(2)可以通過化學變化等方法去除混合物中的某一種。
(3)氣體壓強的改變導致液體的流動。
(4)根據(jù)實驗原理可以設(shè)計多種裝置完成實驗，綜合考慮，好中選優(yōu)。
3.解模的過程。
解?？梢酝ㄟ^設(shè)置相關(guān)問題情境或習題加以練習。
【案例1】下圖是某校學生設(shè)計空氣成分測定實驗的裝置圖，請分別說出實驗的可能現(xiàn)象。
【分析】此題可對剛建好的思維模型進行及時鞏固，同時通過E中“活塞先向右移動，最后回到‘4’的位置” 這一現(xiàn)象與先前認識“壓強減小”產(chǎn)生認知沖突，由此可建新模――溫度升高氣體壓強增大，溫度降低氣體壓強減小。因此，分析、建模、解模的過程也是一個螺旋提升、不斷實現(xiàn)新思維建模的過程。
【案例2】下圖不能用于檢查裝置氣密性的是( )。
【分析】可通過“無形的氣體可以通過液體顯現(xiàn)出來”的思維模型來解答。如圖是用來測量氣體體積的裝置，若原廣口瓶中的水沒有裝滿，則對氣體的測量結(jié)果有無影響?也要通過此思維模型來解答。
【案例3】下圖不能用來證明CO2能與NaOH反應的裝置是( )。
【分析】此組實驗是利用“無形的氣體可以通過液體顯現(xiàn)出來”“壓強的改變導致液體的流動”思維模型解答，同時也可拓展得出新思維模型：“呈現(xiàn)氣體及壓強的變化除液體外還有多種，如……”
三、思維建模的實踐心得
第一，思維建模在實際教學中已經(jīng)被自覺或不自覺地運用，現(xiàn)提出使其凸顯出來，意在引起師生關(guān)注，使教學思維更加清晰。
第二，思維建模的主體是學生，要充分發(fā)揮學生的主體性和能動性，創(chuàng)設(shè)適當?shù)膯栴}情境，以問題解決為驅(qū)動力，以培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力為目的。同時了解學生現(xiàn)有的認知結(jié)構(gòu)，找準思維建模的生長點，設(shè)置巧妙的問題及恰當?shù)狞c撥，也是教師教學基本功的體現(xiàn)。
第三，初中化學思維建模有多種，在教學中要不斷幫助學生歸納總結(jié)，一般可從以下角度引發(fā)學生思考：(1)操作步驟──為達某一實驗目的，應當經(jīng)過哪些操作步驟?這些步驟先后順序如何確定?為什么要經(jīng)過這些步驟?為什么要安排這種順序?省略或顛倒某些步驟會有什么影響?(2)注意事項──實施某個實驗步驟時應注意做什么或不能做什么，原因何在?(3)安全措施――實驗過程可能會出現(xiàn)什么不安全的事故?如何防范?萬一出現(xiàn)事故應如何處置?依據(jù)何在?
在落實到某一具體的知識學習時，要從教學內(nèi)容和學生水平的實際出發(fā)，抓住某些側(cè)重點展開思維訓練，沒有必要也不可能面面俱到。要以建模思想梳理化學知識，通過建立形式表達模型，使化學知識形式化、規(guī)律化，從而不斷地使知識網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化，建立自己的知識塊。
第四，整個化學學習的過程是思維不斷建模的過程，要想從繁雜的概念、現(xiàn)象中建模，是離不開教師分層次、有計劃的指導訓練的?；瘜W思維建模最終是要形成化學知識中最本質(zhì)、最核心的東西，化學思維建?？捎行У貙W生帶離題海戰(zhàn)的怪圈。
【參考文獻】
[1]吳瓊.中學化學教學建模[M].南寧：廣西教育出版社，2003.
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化學建模論文篇2
試談建模思想在化學解題中的應用
摘要：運用建模思想解題能使抽象的問題形象化，能使解題過程模式化、具體化、可視化，提高解題過程的規(guī)范化、可操作性。如果教師能在平時的教學中適時運用建模思想這一教學策略，可以改進學生的學習方法、降低學習難度，從而提高學習興趣，達到教師的教和學生的學和諧統(tǒng)一，提高課堂教學效率。
關(guān)鍵詞：建模;化學反應;概念圖
《廣東省2011年初中畢業(yè)生化學學科學業(yè)考試大綱》"考試要求"在"分析和解決(解答)化學問題的能力"一欄中提出："能應用分析和綜合、類比和比較、判斷和推理、歸納和概括等思維方法建立知識之間的聯(lián)系，形成合理的認知結(jié)構(gòu)，去分析、解決一些基本的化學問題"。建模就是其中的一種思維方法。我認為，建模即建立系統(tǒng)模型的過程，建模思想就是把研究對象的一些次要及非本質(zhì)的因素舍去，通過演繹、分析、概括、歸納，將其轉(zhuǎn)化為普遍的本質(zhì)規(guī)律(一個已有的關(guān)系、共性或結(jié)構(gòu))，從而用以解決實際問題的思維方法。其原理就是人們常說的"把未知轉(zhuǎn)化為已知，用已知來解決未知"。
在化學教學中，運用建模思想解題能使抽象的問題形象化，能使解題過程模式化、具體化、可視化，從而提高解題的速度和命中率。那么，在解決實際問題中，應如何建模?主要有哪些類型?現(xiàn)結(jié)合部分典型試題分析如下。
1.構(gòu)建等效化學式模型
例1、現(xiàn)有NaCl和KCl的混合物，已知氯元素的質(zhì)量分數(shù)為a%，求混合物中K%和Na%。
分析：很明顯這兩種物質(zhì)的組成元素不同，所以分子量也不同。為了計算方便，可將K的原子量39用Na-23和O-16代替，構(gòu)建出KCl的等效化學式-"NaClO"(模型見下圖)
假設(shè)混合物質(zhì)量為100g，能得出：n(NaCl)=n(Cl)，n(K)=n(O)，則K%=100-58.5a/35.516×39，Na%=1-K%-a%。以此類推，還可用于計算CO2和CO，F(xiàn)e2O3和Fe3O4、C2H5OH和C6H12等此類題型中某元素的質(zhì)量分數(shù)。已知混合物中某元素的質(zhì)量分數(shù)，求其他元素或其中某物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，是初中化學一道常見的計算，若用常規(guī)方法解題，運算量大不說，而且學生很容易出錯，若利用構(gòu)建等效化學式模型方法解題，不僅運算步驟少，正確率高，而且有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維能力及敏捷性。
2.構(gòu)建化學反應類型模型
例2、請寫出下列復分解反應的化學方程式。
1、AgNO3+HCl---2、K2CO3+Ca(OH)2---
3、Na2CO3+CaCl2---4、H2SO4+BaCl2---
5、HNO3+NaOH---6、NaOH+CuSO4---
分析：復分解反應是初中化學中非常重要，也是學生最不容易掌握的反應類型，是中考必考的反應。教師在實際教學中，可通過許多相關(guān)反應，進行類比，從中找出反應規(guī)律，構(gòu)建出復分解反應的一般模式。
通過教師引導，學生就很容易寫出正確的復分解反應方程式了。
化學反應原理是中學化學中的基本化學理論，新課程標準明確要求"掌握化學反應的一般原理""探索化學反應的規(guī)律及其應用"。有關(guān)化學反應原理這類問題紛繁復雜、學生很容易弄混淆，而構(gòu)建各種反應類型模型，如化合反應、分解反應、置換反應、復分解反應、取代反應、加成反應等，就會使復雜的問題變得有規(guī)律、并能夠在較高層次上理解各類反應的實質(zhì)，進一步提高靈活運用知識的能力。
3.構(gòu)建化學反應過程模型
例3、將N2，CO，HCl三種混合氣體依次通過NaOH溶液，濃硫酸，灼熱的CuO，假設(shè)每次處理均能完全反應(或吸收)則最后排出的氣體是()
A、N2，CO2B、H2O(氣)，N2C、N2D、HCl、CO
分析：本題是推斷氣體的成分，筆者在批改作業(yè)時發(fā)現(xiàn)，學生在該題的錯誤率全班高達2/3，很多學生都不假思索的選擇了C，很明顯審題不仔細?；诖?，筆者在評講時首先引導學生注意題目所給的信息，NaOH溶液、濃硫酸、灼熱的CuO分別能和誰反應?每一步有哪些氣體參加了反應，生成了哪些氣體?在教師的引導下，讓學生重新梳理一遍解題的思路，自己找到癥結(jié)所在，這樣問題也就迎刃而解了。答案為A。
隨著學習的不斷深入，每一種物質(zhì)所涉及到的知識點越來越多，彼此間的關(guān)系錯綜復雜，中考要求的層次也較高，而涉及這部分知識的問題包含的物質(zhì)往往較多、相互間的反應較多、相互間的反應順序復雜，學生思維很混亂，一時難于下手，利用構(gòu)建反應過程模型法解題，可以將無序的思維有序化，思路清晰，使解題過程一目了然，從而提高解題的命中率。此法還適用于解固體混合物與某溶液反應后過濾，濾液和濾渣成分的探究;物質(zhì)的檢驗、分離和提純等一些難度較大的題目。
4.構(gòu)建化學概念圖模型
例4、下面是五種粒子的結(jié)構(gòu)示意圖：
(1)圖中粒子共能表示種元素，其中是原子的有。
(2)圖中表示陽離子的是(填編號)，E的粒子符號是。
(3)B與E形成的化合物的化學式，該化合物是由(填"分子"、"原子"或"離子")構(gòu)成的。
分析：本題通過粒子結(jié)構(gòu)示意圖考察學生對物質(zhì)、元素、分子、原子、離子間關(guān)系及原子序數(shù)與元素周期表中對應的元素的掌握情況，是中考的常見題。這些概念，既有區(qū)別，又有聯(lián)系，學生極易弄混淆。在平時的教學中教師可通過構(gòu)建概念圖的模型來抓住它們內(nèi)在的本質(zhì)聯(lián)系，加強學生對概念的理解和掌握。
化學概念是課程內(nèi)容的重要組成部分，是化學知識的"骨架"。但是抽象的化學概念看不見、摸不著，又很難想象，往往使學生望而生畏，易挫傷學習的積極性。在平時教學中，我們經(jīng)常遇到這樣的問題，一些學生易錯的概念，在評講復習時教師盡管再三強調(diào)，但仍有學生在解答類似的問題時，犯同樣的錯誤，讓教師大傷腦筋。這是由于平時我們的教學都是按照單元課題順序進行的，所以學生學習的概念還處于孤立、零散階段，尚未將其聯(lián)結(jié)成網(wǎng)絡(luò)與體系。通過幾年的教學實踐，筆者認為構(gòu)建"概念圖"模型這一教學策略可以改變學生的認知方式，強化記憶，提高復習的有效性。