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新课程重视不同课程领域对学生发展的独特价值,强调学科之间的联系和综合。“将化学问题抽象为数学问题,利用数学工具,通过计算和推理(结合化学知识)解决化学问题的能力”成为初中化学思维能力培养的重要方面。因此,熟悉数学思想,有意识地应用数学思想研究化学现象和解决化学问题,将有助于深刻理解化学概念和规律,提高解题的思维能力和技能技巧。本文结合教学实践,通过几例简略谈谈数学思想在初中化学教学中的点滴应用。
一、 运用立体几何模型思想培养学生的空间想象能力
揭示物质微观构成的立体模型,能把不可直接看到的物品摆在面前,微观世界以宏观的形式来表达出来。如课本p68中用图示形象地分割了碳原子,得到碳原子质量的1/12,帮助学生深刻理解相对原子质量。在教学中要充分利用课本中的有关图示、Flash动画、自制的模型及磁性黑板等来直观演示微观世界,有助于学生构建微粒知识,理解微观本质。
例 (2011镇江)某反应的微观示意图如下(一种小球代表一种元素的原子),下列说法错误的是( )
A. 该反应中共有三种元素
B. 该反应的本质是原子的重新组合
C. 图中反应物都是化合物
D. 该反应前后分子的种类发生改变
解析 通过对图中微粒的观察、比较和分析,可知分子由原子构成,且由一种原子构成的分子是单质,两种或多种原子构成的分子是化合物;化学变化中原子的个数不变,其实质是原子的重新组合。故选C。
二、 运用集合思想讲解化学概念、分类及其相互关系
初中生的思维还带有一定的形象性、具体性,很难快速理解抽象的化学概念,且很多化学概念间的关系用语言难以简要表达,难懂易错。若借用数学中的集合思想,就浅显易懂了,它比表格更形象直观,更符合初中生的认知特点。
如1. 物质的分类:
2. 碱溶液和碱性溶液间的关系:
3. 化学反应类型间的关系:
这样学生一目了然,很容易弄清概念之间的关系。
三、 运用数轴思想巧解混合反应的问题
数轴能线性地表示变化过程,点把变化的临界划分得清清楚楚,易于比较大小和连续变化的发生。受课本中pH与酸碱性关系的表示方法及金属活动性顺序的启发,想到把数轴引入化学。
如:1. 固体物质的溶解性与溶解度的关系:
2. 钢与生铁的分类与含碳量的关系:
例 (2011•青岛)在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤,向滤出的固体中滴加稀盐酸,没有气泡产生。下列判断正确的是( )
A. 滤出的固体中一定含有铜,可能含有铁和镁
B. 滤出的固体一定含有铜,一定不含铁和镁
C. 滤液中一定含有氯化镁和氯化亚铁,可能含有氯化铜
D. 滤液中一定含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜
解析 据金属活动性顺序的相关知识可设想在溶液中按先后顺序发生如下反应:a. Mg + CuCl= MgCl+ Cu
b. Mg + FeCl= MgCl+ Fe
因本题中镁粉质量不确定,故可利用两个反应作为临界点,在数轴上把可能的情况分成五个区间:
按加入镁粉质量由少到多的顺序,所得滤渣组成及滤液中的溶质就可分析如下表:
据题目中“向滤出的固体加盐酸,没有气泡产生”,说明滤渣中没有镁和铁,表中③、④、⑤所示情况不存在,应为表中①、②所示情况。故选BC。
此外,初中化学教学中还常用到数形结合思想、化归思想、平均值和极限思想、方程和函数思想、分类讨论思想、排列组合思想、“十字交叉法”、差量法等。实践表明:在日常教学中恰当地渗透数学思想方法,实现定性与定量相结合,可有效地发展学生的抽象概括能力和逻辑思维能力,全面提高学生的综合素养。
一、 运用立体几何模型思想培养学生的空间想象能力
揭示物质微观构成的立体模型,能把不可直接看到的物品摆在面前,微观世界以宏观的形式来表达出来。如课本p68中用图示形象地分割了碳原子,得到碳原子质量的1/12,帮助学生深刻理解相对原子质量。在教学中要充分利用课本中的有关图示、Flash动画、自制的模型及磁性黑板等来直观演示微观世界,有助于学生构建微粒知识,理解微观本质。
例 (2011镇江)某反应的微观示意图如下(一种小球代表一种元素的原子),下列说法错误的是( )
A. 该反应中共有三种元素
B. 该反应的本质是原子的重新组合
C. 图中反应物都是化合物
D. 该反应前后分子的种类发生改变
解析 通过对图中微粒的观察、比较和分析,可知分子由原子构成,且由一种原子构成的分子是单质,两种或多种原子构成的分子是化合物;化学变化中原子的个数不变,其实质是原子的重新组合。故选C。
二、 运用集合思想讲解化学概念、分类及其相互关系
初中生的思维还带有一定的形象性、具体性,很难快速理解抽象的化学概念,且很多化学概念间的关系用语言难以简要表达,难懂易错。若借用数学中的集合思想,就浅显易懂了,它比表格更形象直观,更符合初中生的认知特点。
如1. 物质的分类:
2. 碱溶液和碱性溶液间的关系:
3. 化学反应类型间的关系:
这样学生一目了然,很容易弄清概念之间的关系。
三、 运用数轴思想巧解混合反应的问题
数轴能线性地表示变化过程,点把变化的临界划分得清清楚楚,易于比较大小和连续变化的发生。受课本中pH与酸碱性关系的表示方法及金属活动性顺序的启发,想到把数轴引入化学。
如:1. 固体物质的溶解性与溶解度的关系:
2. 钢与生铁的分类与含碳量的关系:
例 (2011•青岛)在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤,向滤出的固体中滴加稀盐酸,没有气泡产生。下列判断正确的是( )
A. 滤出的固体中一定含有铜,可能含有铁和镁
B. 滤出的固体一定含有铜,一定不含铁和镁
C. 滤液中一定含有氯化镁和氯化亚铁,可能含有氯化铜
D. 滤液中一定含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜
解析 据金属活动性顺序的相关知识可设想在溶液中按先后顺序发生如下反应:a. Mg + CuCl= MgCl+ Cu
b. Mg + FeCl= MgCl+ Fe
因本题中镁粉质量不确定,故可利用两个反应作为临界点,在数轴上把可能的情况分成五个区间:
按加入镁粉质量由少到多的顺序,所得滤渣组成及滤液中的溶质就可分析如下表:
据题目中“向滤出的固体加盐酸,没有气泡产生”,说明滤渣中没有镁和铁,表中③、④、⑤所示情况不存在,应为表中①、②所示情况。故选BC。
此外,初中化学教学中还常用到数形结合思想、化归思想、平均值和极限思想、方程和函数思想、分类讨论思想、排列组合思想、“十字交叉法”、差量法等。实践表明:在日常教学中恰当地渗透数学思想方法,实现定性与定量相结合,可有效地发展学生的抽象概括能力和逻辑思维能力,全面提高学生的综合素养。