思想模型在化学教学中的应用初探，本文主要内容关键词为：模型论文,思想论文,化学论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
┃文献标识码┃ A ┃文章编号┃ 1002-5308(1999)04-0027-04
思想模型是人脑经过思考建立起来的一种高度抽象的理想客体，它通过对客观事物进行形象、近似、扼要的摹写，进而揭示出其本质和规律。思想模型是一种理想化的形态，表面看来，似乎脱离了具体的事实，然而却更能集中地反映具体事物中的主要矛盾、主要方面、主要特性，从而使人们对具体事物的复杂联系或本质属性有更深刻的理解和认识。思想模型的建立与使用是一种科学的思维方法。本文试就这种思维方法在中学化学教学中的应用作一初步的探讨。
一、建立概念模型，理解概念实质
概念是客观事物的本质属性在人脑中的反映。客观事物的本质属性是抽象的、理性的，要使它在人脑中有深刻的反映，必须将它与人脑中已有的事物联系起来，使其形象化、具体化。而建立概念模型则是一种有效的思维形式。
比如，物质的量这一概念可通过联想建立起下面的概念模型。
联想：A.质量、长度、时间等是物理量→物质的量也是一个物理量；
B.瓜子、水果糖、大米、螺丝和螺丝帽→原子、分子、离子、它们的特定组合(SiO[,2]、NaCI)；
C.宏观物体的多少可以用质量、体积、个体数量来衡量→微观物质的多少一般用该物质中所包含的基本微粒的多少——物质的量来衡量；
D.宏观物体的数量单位用“个”或“打”→微观物质和物质的量的单位用摩尔，I摩尔＝阿佛加德罗常数个微粒。
概念模型：
这样，通过建立概念模型，原来抽象的概念变得直观、具体了，概念的内涵、外延十分清楚，有利于学生深入地理解概念的本质。此外，由于在概念模型的建立过程中，常常要利用原有概念来同化新概念，所以对原有概念的理解也将更加深刻。
二、形成理论模型，构建理论框架
化学基础理论是人们从实践中概括出来的关于化学知识的系统性的规律和结论。它是中学化学教材知识体系的核心，在教材中起着贯穿全书的指导作用。但教材中理论知识本身的系统轮廓并不清晰。所以要求教师在教学中应重视理论框架的构建，帮助学生形成理论模型。
比如，电解质的电离知识可通过归纳形成下面的理论模型。
归纳：A.根据在一定条件下物质能否电离可把化合物分为电解质和非电解质；
B.根据电解质在一定条件下的电离程度，可把它分为强电解质和弱电解质；
C.通过对弱电解质的讨论可引出电离平衡及电离度；
D.水是一种极弱的电解质，在任何水溶液中都存在着水的电离平衡，在一定的条件下，水的离子积是一个常数；
E.水的电离平衡的移动引起溶液酸碱性的变化，水溶液酸碱性的强弱可用pH表示；
F.某些盐的离子能破坏水的电离平衡——盐类水解。
理论模型：
上述理论模型的结构似电脑软件的树状目录。如果把整个中学化学理论知识都这样建模，形成一个内容完整的、网络化的理论“数据库”，将有利于学生对知识进行“有序的贮存”和“逻辑记忆”，有利于学生对所掌握的知识进行再现、重组和应用。
三、寻找反应模型，理解反应实质
元素化合物的学习主要是理解各类物质发生化学反应的实质并加以应用。元素化合物内容繁多，学生反映的“化学难学，不好记”，主要是针对元素化学内容而言。然而，任何事物尽管其运动形式多种多样，并且由于各自矛盾的特殊性而相互区别，但也往往由于相互联系，即存在矛盾的普遍性而统一。在教学中，要尽量避免将各个化学反应孤立地传授给学生，使学生觉得物质的化学性质多而乱，而应该在一定条件下概括出各类化学反应的模式，即反应模型，让学生觉得有规律可循。
比如，加聚反应可通过下列具体的化学反应方程式概括成反应模型。
具体反应：
机玻璃时，学生就可以迎模而解。
寻找反应模型的思维方式，培养了学生从具体到一般的概括能力，使学生在较高的层次上理解了反应的实质，从而有利于对所学知识的灵活应用。
现在新高考模式中的信息给予题，主要有“依葫芦画瓢”和“依猫画虎”两种类型，寻找反应模型，就是从题给信息中挖掘出“葫芦”和“猫”，而这一步恰是解信息给予题的关键所在。
四、假设体系模型，展示变化过程
有些化学过程受多种条件影响，从总体上分析，总感到抓不住关键，如果将问题分解并假设为几个变化的体系模型，则问题将得到简化。
可看出，体系Ⅲ相当于体系Ⅱ进行加压。根据平衡移动原理，NH[,3]的体积分数将增大。
有些化学过程涉及到多种物质参与多步反应，情况比较复杂。如果假设一组体系模型，则可避开纷纭复杂的问题背景，而从体系模型的演变中直接找出需要的关系。
例2. 有10.2g镁、铝混合粉末溶于4mol/L的盐酸0.5L里，若加入2mol/L的NaOH溶液，使得到的沉淀量最大，则需加入此NaOH溶液多少L？
分析：假设如下一组体系模型
假设体系模型，可使复杂问题简单化，抽象问题具体化。在假设体系模型过程中，能充分发挥学生的想象能力，因此，可提高学生的创造性思维能力。
五、利用数学模型，明确相互关系
数学是学习化学的工具。在化学学习中，有些概念与概念之间、物质与物质之间的相互关系，用化学语言来描述会显得十分繁琐，若通过分析后把它们转换成数学模型，则相互之间的关系就显得十分清楚。
例1. 根据下列一系列稠环芳香烃之间的关系，求出碳元素质量分数的极大值。
例2. 描述苯的同系物、芳香烃、芳香族化合物、烃之间的关系。
分析：将上述四个概念分别设为四个集合。
A＝｛芳香族化合物｝ B＝｛烃｝ C＝｛芳香烃｝ D＝｛苯的同系物｝
这样，上述四个概念间的关系可转换成四个集合之间的关系。
数学模型：
数学模型是思想模型的一个较高层次。将具体的化学问题转换成数学模型，需要进行一系列的观察、分析、综合等思维活动。这种思维方式的应用，有利于提高学生的抽象思维能力。总之，思想模型在化学教学中的应用是很广泛的。一个概念、一条定律、一种反应类型、一个假设体系、一个数学公式等都可成为一个思想模型。思想模型的建立，能使学生突破感官和时空的局限，充分发挥他们的想象、抽象和推理能力。应用这种思维方法，可以拓宽学生的思维领域，从而提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。