基于建模思维探析高考化学综合实验题的解题策略
吴秀敏
[摘要]综合实验题是高考的重点，更是难点。该类题型涉及的知识点多，对学生化学综合能力要求较强，学生解题时常常无从下手。建模思维是在建立模型的基础上，以类比、分析、概括、归纳等方式来推导、演绎出结论，可促进学生对化学知识的深刻理解和应用。基于建模思维探析高考化学综合实验题的解题策略，能够让学生把握实验题的基本解答思路，提高解题能力。
[关键词]建模思维;综合实验题;高考化学
[中图分类号]G633.8[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）08-0072-02
高考化学中，综合实验题是重头戏，也是学生最棘手的难点之一。对于综合实验题的解题教学，可以通过引入建模思维，以化学模型来构建化学知识点的逻辑关系，进而帮助学生攻克学习难点，提高高考成绩。
一、立足高考考情，突出建模思想的价值
1.高考考情梳理
化学综合实验题型的特点体现在：一是关注对基础知识的考查。基础知识是构成学科知识结构的基础，对基础知识的考查是高考化学综合实验题设计的指导思想。但对这些基础知识点的考查，又非单纯性呈现，而是要学生能够运用化归、辩证等思维，来迁移运用化学知识，解决实际问题。二是关注对细节的考查。在化学综合实验题中，细节的考查很关键，涵盖实验目标、实验原理、实验操作、实验过程、实验结论等方面。这就要求学生能够运用不同的方法来定性、定量地解决问题。三是关注对化学应用的考查。高考化学综合实验题多依托真实的实验情境，对学生的实验操作能力进行考查。四是关注对学生化学创新思维的考查。化学综合实验题的设计，其选材对学生来说较为陌生，且在问题设置上，会用不同的考查方式，要求学生能够认真读题，了解实验内容，提炼关键信息，找准解题方向。
2.运用建模思维的必要性
近年来，在高考改革大背景下，对于化学学科而言，其重点就是突出考查学生的学科基础知识和应用能力。通常，对化学综合实验的复习，多安排在第二轮复习。此时学生对化学知识点已经基本了解，适合进行综合性考查。但由于化学综合实验题题型多样、考查内容广泛，常常使学生感到困难重重。运用建模思维，有助于学生利用模型思路将化学实验的抽象问题转换为普通问题，便于学生从中把握解题规律，找准推理方法。建模思维将“原型、模型、深化”作为构建过程，联系相关实验原型，梳理模型思维，实现学生知识的迁移和应用，帮助学生快速构建化学原理的抽象模型，增进学生对相关实验原理、实验方法、实验过程的全面认知和理解，提高学生综合实验题的解题能力。
二、运用建模思维解高考综合实验题
对建模思想的运用，教师要让学生能够结合综合实验题，把握建模思想的应用要点。
1.明确考点，掌握归纳法
对化学综合实验题的学习，教师首先要通过梳理考点，让学生明确主要的考点内容。对此，可运用归纳法，从不同层面来进行梳理。以2017年全国卷第26题化学综合实验题为例，该题有9个问题。其中有三个问题涉及实验仪器的考查，考查的方向有实验仪器的名称、用途等;有三个问题涉及实验操作，如某操作的目的、原因等;有一个问题考查实验的原理，如写出该实验的主要化学方程式;有两个问题考查实验结论，如结合实验数据进行定量计算等。分析该题的考查方向，可以归纳出两点考查要求：一是对学生化学实验基本知识的考查;二是对学生化学实验能力的考查。对照高考大纲要求，综合实验题本质上倾向于对化学实验原理、装置、操作方法的考查，并需要学生能够定性或定量分析实验数据，得出实验结论。
2.学会建模。运用类比法
在化学综合实验题解题的过程中应用建模思维，学生需要把握建模方法，并通过类比法去联系与之相近、相类似的实验。首先，学生要阅读化学综合实验题，从中梳理哪些是已知信息，哪些是未知信息，哪些是需要求证的结论。然后，通过迁移、联想，猜测该实验与哪些实验具有相似性。对于综合实验题，第一步是粗读，了解主要内容，梳理实验目的，分析实验原理。这时，学生需要结合实验进行归纳：对于化学性质的实验，实验操作相对单一;对于制备实验，会考查实验装置以及实验过程中不同产物的分析;对于定量检验，主要是结合实验数据进行计算、确定。针对实验原理的探究，大多需要学生能够回顾相关知识点，结合题干信息来进行猜测、推断。还以2017年全國卷第26题为例，该题的核心是N的转化流程：由铵根离子转化为氨气，氨气转化为有机氮，有机氮转化为NH3。H3BO4，再转化为氯化铵。从这个流程来看，N元素的去向一目了然。第二步是细读。对于实验题，教师要引领学生细读，读懂题目，读透内容，把握题目细节，特别是关于实验装置、实验操作的内容，更应该准确把握其内涵。在上述综合实验题中，通过细读题意，可以归纳出如下实验流程：先做好仪器连接，再对仪器进行清洗，接着加入材料，之后进行加热，观察反应，并完成滴定操作。分析该实验过程，学生需要清楚每个装置的名称、作用。对于不熟悉的仪器，学生要进行猜测，并根据实验原理，完成实验仪器的准确连接。第三步是再读。围绕各个提问，对实验题目信息进行聚焦，并完成解答。建模思维的运用，就是要运用类比法对实验中的问题进行关联思考。
3.组织建模训练，运用分类法
面对化学综合实验题，建模思维的运用还要加强解题训练，以此强化学生的建模思想。以“水中溶解氧测定实验”的综合实验题为例，根据所提供的资料，让学生运用建模法来完成相关问题。对实验原理的考查，主要是写出化学方程式、离子方程式;对实验装置的考查，主要是说明实验仪器的名称及作用;对实验操作的考查，主要有气密性检验、充氮气、无氧溶液制备、滴定等;对数据的计算考查，主要涉及溶解氧的计算方法;对实验评价的考查，主要是分析实验的误差。通过对“水中溶解氧测定实验”的综合实验题进行分析，让学生从建模思维中把握综合实验题的解题思路，并从中巩固化学知识点，提高解题信心。另外，对综合实验题的解答，很多学生存在“心里明白”，但描述不准确的问题，使得解答无主题、无重点。为此，应有针对性地加强学生解题规范性训练，运用分类法来建构解答模板。如对实验操作的描述，应遵循操作方法、现象描述、得出结论的陈述流程;对现象的描述，通常先说溶液，再说固体，最后说气体;对实验设计的描述，应先假设情境，再提出现象，最后得出结论;对原理的解释，应先说明原理，再得出结论。如此解答，叙述规范，逻辑清晰。
化学家戴安邦提出：“化学实验教学是化学教育的重要形式。”结合高考化学综合实验题的考查方向，充分运用建模思维，让学生能够把握综合实验题的基本解答思路，拓展解题视野，提高化学综合实验题的解题能力。
