中学化学教学参考编辑部：我是贵刊的忠实读者，感谢贵刊已发表我著的多篇论文：浅谈化学总复习中“零散知识”的复习归类方法发表在98年89期合刊上；化学教育中学生“综合素质”的培养论文发表在2000年4期中学化学教学参考上；理科特长生化学教学模式的探索与实践发表在2001年6期上。我现在主持中学化学建模教学的实践与探索课题研究，现把我的研究论文和教学案例投稿于贵刊与化学同行们共同探讨。（联系电话：05732822010，13957316767） 化学建模教学课程设计的初步探索王 滋 旻(浙江省嘉兴市第一中学 浙江 嘉兴 314050)化学建模教学是解决化学问题的一种模式，其内容包括教与学两方面，教的方面有：根据不同的化学内容，确定不同的教学模式，即化学建模应用于课堂教学设计；学的方面有：通过对化学问题的抽象、简化，建立起解决问题的模型。化学建模教学是指导学生在平时学习中善于发现问题、提出问题，学会研究、分析问题，能够把问题总结、归类，建立解决问题的模型。一、 建构主义学习理论是化学建模教学的理论基础建构主义学习理论中的情景性学习理论和合作学习理论对化学建模教学有着重要指导作用。建构主义学习理论中的情景性学习理论要求是：教师将教学的重点置于一个宏观环境中，引导学生借助于情景中的资料去发现问题、形成问题、解决问题；学生在一个完整的、真实的问题情景中，产生学习的需要，通过生生之间、师生之间的合作学习，亲身体验从识别目标到解决目标的全过程。通过创设情景进行教学，培养学生的文字理解能力、观察、分析、综合、比较、概括、创新等能力，以及良好的心理素质。建构主义学习环境支持合作，强调共享知识。要求在教师的组织和引导下按先内部协商（既和自身争辩到底哪一种观点正确），然后再相互协商（生生和师生之间讨论和交流）开展合作学习，通过合作学习环境，学习者（包括教师和每位学生）的思维与智慧就可以被整个群体所共享。通过合作学习使学生学会沟通、合作的技能，学会处理分歧，分享学习成果。二 、化学建模课程的教学设计思想 “问题解决、模型化和应用”是化学建模课程研究的主要问题，建模教学重在“建”，在中学化学教学中直接能够用“公式”解决问题的并不是很多，现用的新课程淡化了知识的系统性，“理科综合考试”则强化了物理、化学、生物间的学科渗透，往往使学生感觉化学知识“多而杂”，解决问题时找不到路径。化学建模是一个学化学、做化学、用化学的过程，它体现了学和用的统一。在化学教学中更强调学生积极主动的参与，把教学过程更自觉地变成学生活动的过程。教师不应只是“讲演者”、“总是正确的指导者”，而应不时扮演下列角色：模特他不仅演示正确的开始，也表现失误的开端和“拨乱反正” 的思维技能。参谋提一些求解的建议，提供可参考的信息，但并不代替学生做决断。询问者故作不知，问原因、找漏洞，督促学生弄清楚、说明白，完成进度。仲裁者和鉴赏者评判学生工作及成果的价值、意义、优劣，鼓励学生的有创造性的想法和做法。依据建构主义学习理论中的情景性学习理论和合作学习理论的指导，化学建模的教学设计首先应表现“活动”的特点，教学过程设计的着眼点应考虑让学生更多地参与进来，让他们做什么？怎么做？或者怎样让他们自己悟出该做什么？应怎样去做？通常的教学过程是：“问题 建模 扩展完善模型 应用 新的问题和更广泛的模型 ”。同时教师要特别注意其教育功能，建模活动过程中激发学生学习的动机和兴趣，培养学生的注意力、意志力和认真求实、崇尚真理、追求完美、讲求效率、联系实际的学习态度和学习习惯。三、建模教学要从“小”做起，面向全体学生“小”指应用和建模活动的起点可以是比较“低”的，这样可以使比较多的学生参与。学生们在活动中的收获，与他们的能力和投入的程度有很大的关系，教师应特别注意鼓励“学困生”的参与，为他们创造条件，展现他们的成功和收获，哪怕在别人看来是微不足道的。1、在教学过程中善于发现学生的亮点，鼓励学生积极参与“建模”活动。把“建模”活动切入到平时教学的局部环节上去，做到“化整为零、细水长流”。比如在习题课时（如代数法、不等式法、极值法等新方法的引入），在复习课时（知识网络化、规律化探索等），在专题课时（答题过程模式化、格式化训练等），贯彻建模思想、开展建模活动。【教学案例】：同温、同压下，将NO2、NO、O2按一定的体积比充满一容器，再倒置于盛有水的水槽中，片刻液体充满容器。则反应前NO2、NO、O2的体积比是： 111 431 42419 4247 任意比。在观察学生解题中发现部分学生的解法是：根据题意先写出关系式 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3和4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 然后把二个关系式合并成NO2+ NO + O2 + H2O = 2HNO3 由此判断出选项是正确的。也有部分同学只写出前二个关系式，然后把选项代入判断，发现和满足要求。从解题方法比较前一种解法的同学已尝试建立理想化模型解题，但建立的模型有缺陷；后一种解法的学生虽不会建立解题模型，从基本解法着手反而做对了。这时教师对这二种解法的学生都给予表扬，对他们的解法给予肯定，同时指出解法上可进一步改进，要求前一种解法的学生对解题过程再分析，找出漏选答案的原因：二个关系式合并时没考虑到NO2和NO的比例；指出后一种解法不够简单，要求对解题过程再分析，找出更简单的解法。这时教师引导学生通过研究把问题进行抽象、简化后建立数学模型。设NO2的体积为、NO的体积为，得到关系式4NO2+4NO +（+3）O2 + 2（+）H2O =4（+）HNO3 由此建立数学模型NO2NOO2 (体积比)= 44（+3）可判断出答案。通过这样的训练，鼓励学生积极开展“建模”活动，运用“建模”解化学问题。2、要结合学生的实际水平，分层次逐步地推进“建模”活动。化学建模对教师和学生都有一个逐步学习和适应的过程。教师在设计化学建模活动时，特别应考虑学生的实际能力和水平，起点要低，形式应有利于更多的学生参与。建模活动也要经历一个由简单到复杂、由低级到高级的发展过程，应该随着学生年龄的增长，逐步提出更高的教学目标。在初始阶段比较容易控制教学的方式是教师给出设计好问题，“入轨”后可激发学生自己通过观察、发现而提出问题，或者教师可以就学生提出的问题来引发新的问题。到后阶段培养学生独立地发现、提出问题并能用建模的方法解决问题。在高一阶段重点训练学生建立解题模式：如多步反应一步解法、差值法、电子守恒法、代数法、不等式法、极值法等，培养学生的学习积极性和探索欲望；在高二阶段重点培养学生建立问题解决模型：如建立数学模型解决化学问题、建立物理模型解决化学问题、平衡类解题模型研究等，使学生在探索活动中学会思考、学会发现、学会研究；在高三阶段重点培养学生创建化学规律(经验)：如判断极性分子的经验规律、有机物结构判断的经验规律、有机物燃烧规律的研究等，使学生能反思自己的学习，学会了反思性学习；到高考化学总复习阶段应用建模思想梳理化学知识，使知识网络化、系统化。建立形式表达模型，梳理化学知识和规律，使化学知识形式化、规律化。形成解答问题思路模型，使解答过程模式化、格式化，提高解题过程的准确性。3、要结合正常教学内容，课堂内外共活动化学建模课程的教学设计应和化学教材有机结合，把建模教学和化学课堂知识的学习更好地结合起来。这种结合可以向两个方向展开，一是课堂教学中教师结合学生的实际水平，分层次逐步地推进“建模”活动，教给学生化学建模的研究方法；二是指导学生利用课外时间（如研究性学习 、兴趣小组等）开展化学建模的学习研究，其研究结果要求以化学小论文的形式来表述。【教学案例】在复习分子极性内容时我设计了这样一个课题：通过对以下问题研究探索分子极性判断规律。问题：用已学知识判断CO2、CH4、NH3、H20分子的极性并总结判断方法？问题：能用上题得出的判断方法来判断SO2、SO3、BF3、PCl5分子的极性吗？问题：能否利用问题中分子极性结论开展分子极性的判断方法研究，建立分子极性判断模型？出乎意料的是一些化学成绩不很好的学生参与研究的积极性高于一些优秀生，这些同学扬长避短，做出了很好的结果。他们在小组讨论中发言积极，思想活跃，敢于标新立异，给他们一个施展才华的机会。通过生生、师生合作学习建立了ABn型分子极性判断二种方法。方法一：若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子；若不等，则为极性分子。方法二：若中心原子A的最外层电子全部成键，没有多余电子，则为极性分子；若有多余电子，则为非极性分子。在这基础上提出问题：能用这二种方法来判断C2H2、C2H4、C2H6有机分子的极性吗？使学生知道任何一条规律的应用都有局限性。这样通过建立分子极性判断模型，解决了判断分子极性的问题，使学生学习的积极性大增，从而提高学生的化学学习水平。三、化学建模教学中发展学生解决实际问题能力的思考 在建模过程中，化学问题的形式与内容多种多样，问题解决方法具有多样性、新奇性，学生的个性展示更是五花八门。在教学过程中有时学生会提出一些令教师措手不及的问题，甚至是教师力所不能及的问题，这时教师不能阻止学生的提问，应保护学生提问的积极性，教师可先将问题放一放，给学生和自己一个思考的台阶；或者分析一下问题的可行性因素，看一看缺什么条件和知识？不要急于下断语性评语。学生有一定经验后可引导学生讨论，小组学习形式往往更有利于发挥学生互相启发的功能。对于学生提出的多种彼此不同的模型，引导他们自己比较不同模型的可行性、适用性，这是锻炼思维能力最有价值的过程之一。建模的结果常常需要用解题报告或小论文的形式写出来，这就训练学生的文字语言的表达能力，更重要的是还可以培养学生的创造性思维，达到提高学生解决问题和创造性解决问题的能力。允许学生发展、验证他们自己的猜想和结论。猜想不一定是正确的，证实和证伪同样有意义、有收获，也同样重要。教师不要轻易肯定或否定学生的猜想，因为发展或验证它们，常使学生和教师自己有额外的收获。如氧化还原反应中氧化性和还原性的“反应模式”是：氧化性判断是氧化剂氧化产物，还原性判断是还原剂还原产物，依据这一模式可判断同一反应中不同物质的氧化性或还原性强弱。但在学习中遇到了这样两个化学方程式：由Br2 + SO2 + H2O = 2HBr + H2SO4判断出氧化性Br2 H2SO4；由H2SO4 + 2HBr = Br2 + SO2 + 2H2O判断出氧化性H2SO4Br2，这样得出了两个相矛盾的结论。如何解释这两个相矛盾的结论？可让学生继续研究、讨论，使学生知道任何一条规律的得出和应用都是有条件的，依据反应模式得出的规律，其使用前提是在浓度相同或差别不是很大时。实际上影响物质氧化性、还原性强弱的因素除了物质的性质外，还有温度、浓度等。在教学中鼓励学生敢于对已有的一些结论提出质疑，提出自己新的见解，可培养学生的创新意识和创新能力。总之。在化学建模教与学的过程中。教师应把学生当作问题解决的主体，不要仅仅是把问题解决过程展示给学生看。问题环境和问题解决过程应有利于发挥学生的主动性、创造性和协作精神，让学生能把学习知识、应用知识、探索发现、培养良好的科学态度一思维品质更好地结合起来。要让学生在问题、困难、挑战、挫折、取胜的交替体验中；在选择、判断、协作、交流的轮换操作中；经历一个个学化学、做化学、用化学的过程，从而培养能力、激发兴趣、形成学生主动学习的良性循环。参考文献1 张思明.中学数学建模教学的实践与探索.北京:北京教育出版社,19982 张克龙.建模思想在高三化学复习中的应用.中学化学教学参考,2005,(4)33-34化学建模教学案例设计探索分子极性判