从空气成分测定实验谈初中化学思维建模

1、从空气成分测定实验谈初中化学思维建模浦口区教师发展中心 张尔华211813zherhur摘要：思维建模是抽取一类问题的本质特征，是形成对该类问题的结构化认识和解决方法,是学习过程的中介。思维建模包括分析、建模W解模三个过程。在教学中掌握化学思维建模方法，学会建模会起 到事半功倍的效果。关键词：化学思维建模思维模型建构简称思维建模，是对问题进行辨认和界立，并与原有认知结构对接、同化、整合、拓展, 抽取该类问题的本质特征，形成对该类问题的结构化认识和解决方法。英原理就是人们常说的“把未知转 化为已知，用已知来解决未知”，作为学习过程的一种中介。一、思维建模的过程思维建模的

2、过程应包括分析、建模和解模三个过程。分析的过程：主要是对特左的研究对象进行抽象、槪括，抓住其主要信息以及与相关对象的共性问题。 建模的过程：主要是抽象思维或非逻辑思维的应用，通过舍弃研究对象的一些次要细节及非本质的联 系，对研究对象的主要信息做出一些必要的简化、假设和一般化处理，并用适当的文字、公式或实物等方 式去再现原型的各种复杂结构、特征、功能和联系，以建构相对固定的思维模型。解模的过程：主要是表现为逻辑的思维，运用已经建构的思维模型去解释研究对象和解决实际问题。二、应用举例空气是一种无色、无味的气体，不易被人察觉。直到17力年拉瓦锡才通过实验真正地认识空气是02、 N2的混合气体，推翻了

3、 “燃素说”。教科书中同时呈现拉瓦锡当年实验装置和现在教师演示的装程图，其 实验原理选择和实验装巻的演变值得化学初学者深入探究。1. 分析过程学生是信息加工的主体，学生将英所获得的新知与已有知识建立实质性的联系.是完成建模的关键。 怎样才能有效地引导学生寻找新知的固着点和生长点呢？合理的设垃问题，引导学生利用已有的知识分 析、比较、抽象、概括等思维方法寻找问题的共同本质属性，以问题的解决为分析过程的驱动力。在此实验可设置如下问题：如何让空气中的氧气显现出来？怎样让02、N2分离？为什么烧杯中的水 会流入集气瓶中？能否用蜡烛代替红磷？拉瓦锡的装置与现在的实验装宜的设讣有哪些相似之处？为什 么现在

4、不用汞而改用红磷？由此实验可以获得哪些结论？在分析过程中教师要适时结合学生的已有经验加以点拨，帮助学生 理解。如学生在生活中已知道用水来检验车胎是否漏气，由此可寻找岀 问题的共同属性，解决“如何让空气中的氧气显现出来”，也可让其在水 中显现气体的外形；再如教师还可补充右图1实验，学生很容易理解上 升水的体积等于抽走气体的体积。2. 建模的过程图丄通过上述的分析可以获得以下思维模型：测虽:气体的体积可以用转化的方法：无形的气体可以通过液体显现岀来。可以通过化学变化等方法除去混合物中的某一种。气体压强的改变导致液体的流动。根据实验原理可以设计多种装置完成实验，综合考虑，好中选优。3. 解模的过程解

5、模可以通过设置相关问题情境或习题加以练习。下图是某校学生设汁空气成分测左实验装置图，谙分别说岀实验的可能现象。分析：此题可对刚建好的思维模型及时巩固，同时通过E中现象“活塞先向右移动，最后回到4 的位置”，活塞的向右移动与先前认识“压强减小”产生认知冲突，由此可建新模“温度升高气体压强增 大，温度降低气体压强减小”。因此，分析、建模、解模的过程也是一个螺旋提升，不断实现新思维建模 的过程。某班学生在用红磷测龙空气成分实验时，发现有些同学进入集气瓶中的水的体积小于集气瓶内空气 体积的1/5,有个别同学则大于集气瓶内空气体积的1/5,请帮助其分析原因？分析：此题有一左的难度，思维层次较高。在解模时

6、要注意训练的阶段性和层次性，要循序渐进，关 注学生学习的积极和主动性，解模能力的培养也有一个过程的。下图不能用于检查装這气密性的是（）C.酚駄 A试液分析：可通过“无形的气体可以通过液体显现出来”思纟 2是用来测量气体体积的装置，若原广口瓶中的水没有装满, 影响？也是通过此思维模型来解答。下图不能用来证明CO：能与NaOH反应的装置是（）分析：此组实验是利用“无形的气体可以通过液体显现出来”“圧强的改变导致液体的流动”思维模 型解答，同时也可拓展得出新思维模型：“呈现气体及压强的变化除液体外还有多种，如三、教学实践心得1 思维建模在实际教学中已自觉不自觉地运用.有时成隐性状，现提出使英凸显出来

7、，意在引起师 生关注，便于教与学的思维更加清晰。教学中帮助学生实现思维建模会起到事半功倍的效果。2思维建模的主体是学生，要充分发挥学生的主动性和能动性，创设适当的问题情境，以问题解决 为驱动力，以培养学生分析问题、解决问题的能力为目的。了解学生现有的认知结构，找准思维建模的生 长点，巧妙的问题设置及恰当的点拨等等，都体现教师的教学基本功。3.初中化学思维建模有多种，在教学中要不断帮助学生归纳总结，如操作原理的思维训练，一般可 以从如下的角度引发学生思考，训练学生思维能力：操作步骤一为达某一实验目的，应当经过哪些操作步骤？这些步骤先后顺序如何确泄？为什么要 经过这些步骤？为什么要安排这种顺序？省

8、略或颠倒某些步骤会有什么影响？注意事项一实施某个实验步骤时应注意做什么或不能做什么？原因何在？安全措施一实验过程可能会出现什么不安全的事故？如何防范？万一岀现事故应如何处置？依 据何在？但在落实到某一具体的知识学习时，要从教学内容和学生水准的实际岀发，抓住某些侧重点展开思维 训练，没有必要也不可能而面俱到。要以建模思想梳理化学知识，通过建立形式表达模型，使化学知识形 式化、规律化，从而不断地使知识网络化、系统化，建立自己的知识块。4. 整个化学学习的过程是思维不断建模的过程，要想从繁杂的概念、物质、现象中建模，是离不开 教师分层次、有讣划的指导训练。化学思维建模最终形成化学知识中最本质、最核心的东四：化学思维建 模可有效