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建模思想在化学平衡移动原理教学中的应用
本文说明了如何进行建模,并利用建模思想来分析和理解化学平衡移动原理,使抽象难懂的化学平衡移动原理转化成了形象生动的模型,成功的跨越了认知障碍,在化学教学中有较高的意义。
化学平衡移动原理是高考命题的重点和热点,命题一般以化工生产、科学研究为载体,考查学生学科内知识综合应用能力;这部分知识理论性很强,又非常抽象,学生在理解和运用时,往往会遭遇各种困难。怎样使学生能够形象生动的理解这部分知识呢?本文从建模思想阐述了如何设计这节内容的教学。1建模思想
模型:根据实物、图样或设想按比例生态或其他特征制成的样品。著名科学家钱学森认为:“模型,就是通过我们对问题的分析、利用我们考察来的机遇,吸取一切主要因素,略去一切不主要因素所创造出来的一幅图画。”因此,笔者认为“建模思想”就是把研究对象(原型),通过分析、抽象、联系、具体成能够准确反应原型的模型的一种科学思想。建模思想可以用下图表示:
分析、抽象、联系
联系、翻译
研究对象(原型)
研究模型
模型特征
原型特征
图1 2建模过程 2.1原型分析
化学平衡移动原理研究的对象是达到平衡的可逆反应,如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。学生初学这部分知识时,很难在头脑中形成知识体系。建构主义理论认为:学习是基于学习者的经验进行知识建构的过程。因此采用科学的建模思想,运用学生已有的知识进行教学,是符合学生认知规律的。2.2类比建模
通过对化学平衡移动原理的分析、抽象和联系,笔者发现它与物理学中的连通器原理非常类似,因而进行如下类比建模:
平衡移动原理
可逆反应
生成物应
反应物应
左边液面
左边液面
连通器
平衡移动原理
模型 原型型
原型特征
模型特征
图2 3模型的应用
3.1在理解浓度对化学平衡移动的影响中的应用 化学平衡移动原理研究的对象是达到平衡的可逆反应(以下简称原型),而连通器原理研究的对象是连通器(以下简称模型)。显然连通器的左边液面对应可逆反应的反应物,而连通器的右边液面对应可逆反应的生成物。改变反应物的量,就等同于改变左边液面的高度,使得连通器的左右液面高低不同,液体发生流动,也就等同于化学平衡的移动,下面表格详细的说明了这种关系。
组研究对象特征变化规律变化结论
1原型增大反应物的浓度平衡向右移动方向都向右
模型加液体升高左边液面液体向右流动
2原型增大生成物的浓度平衡向左移动方向都向左
模型加液体升高右边液面液体向左流动
3原型减小反应物的浓度平衡向左移动方向都向左
模型吸取液体降低左边液面液体向左流动
4原型减小生成物的浓度平衡向右移动方向都向右
模型吸取液体降低右边液面液体向右流动
3.2在理解压强对化学平衡移动的影响中的应用
对于有气体参加的可逆反应,当反应达到平衡时,一般来说,改变压强相当于改变物质的浓度。和浓度对化学平衡的影响一样,在 的可逆反应中,增大体系的压强,就相当于在左边增加四份液体,而在右边增加了两份液体,左边增加的多,液体向右流动,对应原型平衡向右移动。二者具体联系如下:
组研究对象特征变化规律变化结论
1原型增大压强平衡向右移动方向都向右
模型左边增加四份液体,右边增加两份液体液体向右流动 2原型减小压强平衡向左移动方向都向左
模型左边减少四份液体,右边减少两份液体液体向左流动
在理解浓度、压强对化学平衡移动的影响基础上,来学习温度对化学平衡移动的影响,就显得比较简单了,由于温度对化学平衡移动的影响的建模比较困难,所以本文就没有说明如何采用建模思想来理解温度对化学平衡移动的影响。
综上所述,化学平衡移动的方向和连通器液体流动的方向是相同的,我们可以用直观的模型来理解抽象难懂的原型,在实际教学中取得了良好的效果,突破了教学中的难点,是教学中的成功之处,值得我们去深入的思考和研究。
参考文献
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