摘要：模型是幫助學(xué)生理解和掌握一些抽象概念和理論的重要方法。模型方法的應(yīng)用也可以促進學(xué)生思維能力的發(fā)展。文章論述了化學(xué)模型的定義和分類，并探討將模型運用于化學(xué)教學(xué)中。

關(guān)鍵詞：模型；化學(xué)模型；化學(xué)教學(xué)

文章編號：1008-0546（2016）05-0040-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.016

素質(zhì)教育認為通過學(xué)習(xí)學(xué)生不僅要掌握知識，更要掌握科學(xué)方法。模型方法源自科學(xué)研究，是人類認識事物的重要方法，因此也是學(xué)習(xí)的重要工具，它可以幫助我們認識一些抽象的現(xiàn)象，也有助于我們理解一些概念和理論?；瘜W(xué)是研究物質(zhì)組成、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的一門學(xué)科，因此在研究和學(xué)習(xí)過程中普遍運用了模型方法

一、化學(xué)模型的定義及分類

化學(xué)模型是在已獲得大量感性認識的基礎(chǔ)上，以理想化的思維方法，對化學(xué)事實進行近似、形象和整體的描述，進而揭示其本質(zhì)和規(guī)律。[1]化學(xué)中最重要的思想模型是分子模型（反映分子的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的靜態(tài)模型）和反應(yīng)系統(tǒng)模型（反映分子轉(zhuǎn)化過程即化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)模型）?；瘜W(xué)中的其他思想模型，如官能團模型、化學(xué)鍵模型、反應(yīng)速度理論模型、溶液模型等，都與這兩類基本的化學(xué)模型有密切的聯(lián)系。

按照模型代表和反映原型的方式是較為普遍使用的一種分類標準，可分為物質(zhì)模型和思想模型。見表1。

二、化學(xué)教學(xué)中模型的應(yīng)用

化學(xué)模型方法廣泛應(yīng)用于中學(xué)化學(xué)不同內(nèi)容的教學(xué)中，如化學(xué)基本概念教學(xué)、基礎(chǔ)理論教學(xué)、化學(xué)反應(yīng)教學(xué)、化學(xué)體系教學(xué)，本文將從這幾個方面以及數(shù)學(xué)模型在教學(xué)中應(yīng)用加以討論。

1.模型運用于化學(xué)概念教學(xué)中

化學(xué)概念是人類在認識過程中，把所感知的客觀事物的本質(zhì)特點抽象出來，加以概括。因此，概念具有抽象性、高度概括性。在概念的學(xué)習(xí)中可以運用模型方法，將概念和熟悉的事物聯(lián)系起來，從而幫助學(xué)生理解相關(guān)概念（見表2）。

解析：在氣體摩爾體積這一個概念的教學(xué)中，將微觀世界宏觀化，運用一系列分子模型圖片展示1mol 物質(zhì)的體積大小，讓學(xué)生有感性的認識。利用學(xué)生熟悉的實物模擬物質(zhì)的組成，采取類比方法，來解釋說明影響氣體、液體和固體體積的因素，使學(xué)生更易理解和掌握氣體摩爾體積這一概念。

化學(xué)上還有很多抽象的概念，比如物質(zhì)的量、質(zhì)量守恒定律、氧化還原反應(yīng)等等，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在學(xué)習(xí)困難。教師在教學(xué)中應(yīng)提取概念的本質(zhì)特征，建立適當(dāng)?shù)念惐饶Ｐ蛠韼椭鷮W(xué)生理解，使學(xué)生便于理解和掌握。

2. 模型運用于化學(xué)理論教學(xué)中

化學(xué)基礎(chǔ)理論是人們從實踐中概括出來的關(guān)于化學(xué)知識的系統(tǒng)性的規(guī)律和結(jié)論。[2]理論是化學(xué)知識體系的核心，貫穿于中學(xué)化學(xué)教材中，但并不具系統(tǒng)性，所以在教學(xué)中應(yīng)重視理論框架的構(gòu)建，幫助學(xué)生形成理論模型。理論模型的建立有助于學(xué)生掌握化學(xué)知識，形成化學(xué)思維方式，提升化學(xué)知識的應(yīng)用能力（見表3）。

解析：此案例就是將電解質(zhì)的電離理論建構(gòu)為一圖表模型，圖表模型就是通過圖表揭示、反映原型的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和機制。圖表模型屬于形象模型的一類，當(dāng)然，這里的“形象”并不是指原型和模型外表上的相像，而是指原型和模型本質(zhì)內(nèi)部的相像。上圖將電離理論知識系統(tǒng)化，更易于學(xué)生理清理論中不同知識點之間的聯(lián)系，也便于學(xué)生記憶和運用。

有些模型可以通過圖像、圖表和曲線的形式來體現(xiàn)，這類模型稱為形象模型。反映原型結(jié)構(gòu)的形象模型不僅從整體上看與原型有一定的相似關(guān)系，而且構(gòu)成模型這一觀念系統(tǒng)的元素與構(gòu)成原型這一物質(zhì)系統(tǒng)的相應(yīng)的元素也有某種相似關(guān)系。例如，物理學(xué)中的氣體模型（把氣體分子想象成彈性球體）、原子的行星式結(jié)構(gòu)模型、各種化學(xué)鍵模型等等。反映原型的性質(zhì)和機制的形象模型也常?？赏ㄟ^一定的圖像間接地加以反映，如用幾何圖形或解析幾何中的坐標系和曲線、曲面來表示。這些圖像也可稱為圖像模型，實際上也是幾何形式表示的數(shù)學(xué)模型?？梢?，模型間的分類并不是絕對的，不同的模型分類間有一定的交叉。

圖像模型、圖表模型或曲線模型可將不同的、有相互關(guān)系的因素簡明扼要地表現(xiàn)出來。在教學(xué)中，尤其是比較復(fù)雜的化學(xué)理論，教師可以抽取其中的本質(zhì)屬性，并用此類模型來表現(xiàn)，使學(xué)生的知識更具條理化。此類模型在化學(xué)教學(xué)中最常見的應(yīng)用是“物質(zhì)的溶解度曲線圖”。

3. 模型運用于化學(xué)反應(yīng)教學(xué)中

化學(xué)反應(yīng)是元素化合物知識的重要組成部分，要求學(xué)生熟識化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)并加以應(yīng)用。雖然物質(zhì)的種類繁多，但化學(xué)反應(yīng)具有一定的規(guī)律性。教學(xué)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生概括出化學(xué)反應(yīng)的模式（即化學(xué)反應(yīng)模型）（見表4）。

解析：化學(xué)反應(yīng)數(shù)量眾多，化學(xué)反應(yīng)方程式是一類符號模型，利用化學(xué)反應(yīng)通式來表示一類的化學(xué)反應(yīng)，方便學(xué)生記憶和使用。

此外，氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)的重難點，也有規(guī)律可循，可在教學(xué)中建立相關(guān)模型。有機化學(xué)中的取代反應(yīng)、加成反應(yīng)都可以運用符號模型有助于教學(xué)。

4. 模型運用于化學(xué)體系教學(xué)中

化學(xué)過程通常受多條件因素綜合影響，此時學(xué)生很難理出頭緒，如果將問題分解并假設(shè)為幾個變化的體系模型，就能簡化問題。[3]例如，在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡移動相關(guān)內(nèi)容時，壓強對平衡移動的影響是重點也是難點，學(xué)生很難在體積、壓強、濃度這一系列的外界變化中確定平衡移動的方向性。因此，在平衡移動教學(xué)中應(yīng)多建立體系模型，分解問題，幫助學(xué)生理解（見表5和表6）。

解析：此題就是將問題分解為幾個簡單的體系模型，使問題簡化，思路清晰，從而作出解答。

解析：在此題的解題過程中，利用外界條件不變時，達到平衡時，結(jié)果與過程無關(guān)的特點，以及等效平衡的觀點轉(zhuǎn)換路徑，抽象出來的解題過程，將復(fù)雜的問題簡單化，而達到簡單解題的問題。

5. 數(shù)學(xué)模型運用于化學(xué)教學(xué)中

數(shù)學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，是不可缺少的工具學(xué)科。在化學(xué)研究和學(xué)習(xí)中，有些內(nèi)容從數(shù)學(xué)角度，利用數(shù)學(xué)模型可以更簡明清晰的呈現(xiàn)，學(xué)生也更易理解。[4]化學(xué)中很多問題可用數(shù)學(xué)模型來解決，例如溶液的相關(guān)計算、混合氣體的平均摩爾質(zhì)量的計算（十字交叉法）、平衡移動等等（見表7）。

解析：此題的解答中運用數(shù)學(xué)中的杠桿原理，結(jié)合圖示，列出方程式最終求得答案。數(shù)學(xué)模型就是運用數(shù)學(xué)語言（如符號、公式、方程等）定量地揭示客觀事物的本質(zhì)特征和運用規(guī)律。數(shù)學(xué)模型的抽取過程是將所要研究的復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題來處理。

數(shù)學(xué)模型方法在化學(xué)中有極為廣泛的應(yīng)用。數(shù)學(xué)方法目的在于認識事物的運動變化及其規(guī)律性，并從數(shù)量關(guān)系上加以把握。馬克思曾指出；一門科學(xué)只有達到能應(yīng)用數(shù)學(xué)描述時，它才是算得上真正發(fā)展了和完善了。正如之前所提及，理想氣體的狀態(tài)方程就是數(shù)學(xué)模型在化學(xué)中運用最典型的例子之一。

科學(xué)模型在教學(xué)中的運用范圍廣泛，教學(xué)案例是無法窮盡的，在此僅列出一些典型的案例供教師參考。更重要的是，教師通過自身對模型內(nèi)涵的理解，將模型和模型構(gòu)建這一科學(xué)方法融入日常的教學(xué)中，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)化學(xué)知識，促進學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)方法的培養(yǎng)。

參考文獻

[1] 陳文婷，王祖浩.化學(xué)教師對模型的認識和應(yīng)用研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2008

[2] 王金福.思想模型在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用初探[J].化學(xué)教育，2000，（9）

[3] 張瓊，于祺明，劉文君.科學(xué)理論模型的建構(gòu)[M].杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，1990：1-2

[4] 孫小禮，韓增祿，傅杰青等.科學(xué)方法（上冊）[M].北京：知識出版社，1985：342-388