建模思想指導下的

高三化學復習研究

廈門實驗中學

鄒

標2018年11月22日

建模思想指導下的

高三化學復習研究

廈門實驗中學鄒一、模型與建模

模型。是科學認知的一種特殊形式，是一種幫助人們實現認知的工具，以某種程度的類似去再現一個系統，作為這個系統代替物出現在人們的認知過程中。

建模。通過理論基礎對對象所具備的某種性能和遵循的某種規律進行推斷，建立相應模型，借助模型獲取相應的信息，通過模型的形式，將抽象的知識用具體化的形式表達出來，通過模型這個代替物，獲得原物的相關信息。一、模型與建模模型。是科學認知的一種特殊形式，是化學模型類型化學模型物理模型實驗裝置比例模型球棍模型形式模型數學模型語義模型圖像模型化學模型類型化學模型物理模型實驗裝置比例模型球棍模型形式模型物理模型物理模型比例模型放大硫酸工業流程合成氨工業縮小分子結構晶胞球棍模型實驗裝置物理模型物理模型比例模型放大硫酸工業流程合成氨工業縮小分子結物理模型

乙烯的球棍模型

乙烯的比例模型物理模型物理模型冰的結構原子堆積模型物理模型冰的結構原子堆積模型物理模型物理模型形式模型形式模型與形式相對應，數學模型用公式或方程等數學語言描述的模型，如平衡常數表達式、化學反應速率方程。圖像模型是用二維或三維坐標系中的數學圖像描述的模型，如化學速率與時間的關系曲線、電子云重疊形成的σ鍵或π鍵；雜化軌道等。形式模型形式模型與形式相對應，數學模型用公式或方程等數學語言形式模型形式模型數學模型平衡常數表達式化學反應速率方程圖像模型二維坐標圖示意圖三維晶胞參數語義模型定律原理概念形式模型形式模型數學模型平衡常數表達式化學反應速率方程圖像模語義模型

語義模型是用詞語描述的模型，如阿伏伽德羅定律、元素周期率、蓋斯定律等概念、原理、規律等，都屬于語義模型，化學學科特點，語義模型包含特定意義的化學語言描述模型，如元素符號、原子符號、原子結構示意圖、化學式、化學反應方程式、離子方程式、電極反應式等。

同一物體還可以用不同的模型教學表述。如表征晶胞結構，可以用實物模型，也可以用數學模型范疇的晶胞參數。語義模型語義模型是用詞語描述的模型，如阿伏伽德羅概念模型

P能級的原子軌道氫原子電子云概念模型P能級的原子軌道氫原數學模型數學模型語義模型與數學模型結合語義模型與數學模型結合物理模型與數學模型結合物理模型與數學模型結合模型認知層次模型認知能力水平由低到高的四個層次：認識模型、理解模型、運用模型、建構模型。高考化學大綱對學科知識內容的要求分為三個層次：了解、理解（掌握）、綜合應用。“了解”為“認識模型”層次，認識知識點內容的主要模型并進行適當表述；“理解（掌握）”為“理解模型”，理解模型描述的對象，理解模型的本質及其性質等；“綜合應用”為“運用模型”和“建構模型”，運用模型，描述變化過程及解釋事實，根據模型預測物質可能具備的性質和變化現象，對模型適用范圍加以討論，結合證據和高層次的推理思維，完善模型，提高模型的解釋力等。模型認知層次模型認知能力水平由低到高的四個層次：認識模模型層次與考試關系化學學科考查了解認知模型理解理解模型應用運用模型建構模型模型層次與考試關系化學學科考查了解認知模型理解理解模型應用運二、近兩年高考試題與模型認知1.層次1：模型認知（2017全國理綜Ⅰ卷第8題）《本草衍義》中對制砒霜過程有如下敘述：“取砒之法，將生砒就置火，以器覆之，令砒煙上飛著覆器，遂凝結累然下垂如，尖長者為勝，平短者次之。”文中涉及的操作方法（）A.蒸餾B.升華C.干餾D.萃取

【分析】考查學生頭腦中是否建立升華操作的實驗模型，對分離與提純的操作模型“蒸餾”、“干餾”、“萃取”是否有明確的概念辨析，屬于“認識模型”的能力要求。二、近兩年高考試題與模型認知1.層次1：模型認知認知模型-（2017全國理綜Ⅰ卷第8題）認知模型-（2017全國理綜Ⅰ卷第8題）認知模型-2018年全國II卷第9題認知模型-2018年全國II卷第9題

層次2：理解模型-2017年全國I卷第9題

化合物

（b）

、

（d）

、

（p）的分子式均為C6H6，下列說法正確的是（）

A．b的同分異構體只有d和p兩種B．b、d、p的二氯代物均只有三種C．b、d、p均可與酸性高錳酸鉀溶液反應D．b、d、p中只有b的所有原子處于同一平面【分析】考查學生對同分異構以及乙烯、苯等結構性質模型的本質認識與理解，屬于“理解模型”。

層次2：理解模型-2017年全國I卷第9題化合物理解模型理解模型理解模型--2018年全國I卷第35題理解模型--2018年全國I卷第35題理解模型理解模型層次3：運用模型（2017全國理綜Ⅰ卷第11題）支撐海港碼頭基礎的鋼管柱，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是層次3：運用模型（2017全國理綜Ⅰ卷第11題）支撐海港碼頭運用模型（2017全國理綜III卷第11題）全固態鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應為：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列說法錯誤的是運用模型（2017全國理綜III卷第11題）全固態鋰硫電池能運用模型（2018年全國I卷13）最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協同轉化裝置，實現對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，電極為ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯運用模型（2018年全國I卷13）最近我國科學家設計了一種C

運用模型——2018年全國I卷第27題

運用模型——2018年全國I卷第27題運用模型--2017年全國I卷第27題運用模型--2017年全國I卷第27題運用模型-2018年全國卷運用模型-2018年全國卷運用模型——2018年全國II卷第27題運用模型——2018年全國II卷第27題運用模型—2017年全國III卷26題，綠礬探究運用模型—2017年全國III卷26題，綠礬探究運用模型——2017年全國I卷第26題，凱氏定氨法測定氮含量

運用模型——2017年全國I卷第26題，凱氏定氨法測定氮含量運用模型——2018年全國II卷第26題運用模型——2018年全國II卷第26題運用模型--2018年全國III卷第12題運用模型--2018年全國III卷第12題運用模型——2018年全國III卷第28題

運用模型——2018年全國III卷第28題建模過程建模過程建模的主要途徑1.根據原型進行建模。“原型-模型-新型”2.針對問題解決建模。“問題-模型-求解”3.從理論出發來建模。“理論-模型-實踐”建模的主要途徑1.根據原型進行建模。“原型-模型-新型”

三、分層次建模，提高化學復習效率（一）單元復習，建構“認識模型”，完善知識體系（二）專題復習，建構“理解模型”，提升解題能力（三）綜合復習，建構“運用模型”，提升應用能力

三、分層次建模，提高化學復習效率（一）單元復習，建構“認識三、分層次建模單元復習專題復習綜合復習認知模型理解模型運用模型三、分層次建模單元復習專題復習綜合復習認單元復習：認知模型

“樹狀思維導圖”建構“認識模型”，建構各知識點的認識模型，完善知識網絡，完善知識體系。

化學樹狀思維導圖運用圖文并重，把各級化學知識主題的關系用相互隸屬且相關的樹狀層級圖表現出來，把層級化學關鍵詞與圖像、顏色等建立識記鏈接，提供化學考點歸類識記形成完整知識體系的有效模型。單元復習：認知模型“樹狀思維導圖”建構“認識模型認知模型——新制氯水認知模型——新制氯水認知模型——鐵的類價二維圖認知模型——鐵的類價二維圖認知模型——鐵及其化合物認知模型——鐵及其化合物認知模型——“鐵三角”認知模型——“鐵三角”認知模型——原電池正負極判斷認知模型——原電池正負極判斷構建模型核心素養拓展延伸（知識網絡）（素養）模型應用（原理應用）（能力）（一般到特殊）概念模型（抽象概況）（技能）（一般）物理模型（實物裝置）（基礎）（特殊）構建模型核心拓展延伸（知識網絡）模型應用（原理應用）（能力）構建模型——燃料電池模型建立與應用燃料電池實物模型與實驗，形成直觀形象印象。構建模型——燃料電池模型建立與應用燃料電池實物模型與實驗，形氫氧燃料電池氫氧燃料電池甲醇燃料電池甲醇燃料電池鎂-雙氧水燃料電池鎂-雙氧水燃料電池電極反應式書寫電極反應式書寫燃料電池歸納I.氧氣參與的燃料電池

①氫氧燃料電池（中、性、堿性、氧化物、碳酸鹽等）

②無機化合物燃料電池（N2H4、水煤氣、SO2等）

③有機化合物燃料電池（烴類、醇類、醛類、糖類等）

④金屬空氣燃料電池（鎂-空氣、鋁-空氣、鋰-空氣等）II.其它氧化性氣體參與的燃料電池

①氫氯燃料電池；②N2-H2燃料電池；③NO-CO燃料電池III.液體燃料電池①Mg-H2O2；②Mg-NaClO；③Zn-Br2；④NaBH4/H2O2

燃料電池歸納I.氧氣參與的燃料電池運用模型運用模型運用模型運用模型運用模型運用模型電化學裝置思維模型電化學裝置思維模型電化學思維模型電化學思維模型建構模型——化工流程程序化模型分析流程仿寫流程構建模型運用模型建構模型——化工流程程序化模型分析流程仿寫流程構建模型運用分析流程——從熟知引入，深入分析分析流程——從熟知引入，深入分析仿寫流程——簡單入手仿寫流程——簡單入手仿寫流程——熟知物質入手仿寫流程——熟知物質入手構建模型構建模型構建模型—高考無機化工流程圖考查構建模型—高考無機化工流程圖考查建構模型—高考無機化工流程圖建構模型—高考無機化工流程圖化工工藝認知模型化工工藝認知模型無機化工流程圖解題模式無機化工流程圖解題模式解題思路模型第一步：讀題目，明確目的——制備物質第二步：審流程，分塊破題——拆分工藝流程第三步：看設問，結合題中的問題，回到流程圖中找答案。解題思路模型第一步：讀題目，明確目的——制備物質第二步：審流運用模型——從簡單到復雜運用模型——從簡單到復雜運用模型——從熟知到陌生運用模型——從熟知到陌生建構模型——化學實驗

氣體制備與性質建構模型——化學實驗化學實驗設計思維模型化學實驗設計思維模型運用模型——2018年全國I卷第26題運用模型——2018年全國I卷第26題元素推斷思維模型元素推斷思維模型參考文獻1.王欽忠.淺議中學化學教學聯系化工案例的思考與實踐.化學教學.2018.2.2.經志俊.例談質子守恒的模型認知與教學價值.化學教學.2018.2.3.吳翀云.從工藝流程的解讀談化學工藝建模教學.化學教學2018.1.4.鄒文生.高三化學教學中建構“模型認知”能力研究.中學化學.2018.85.周小撿等.模型構建在高中理化教學應用研究.中學化學教學參考.2018.2.6.張發新.利用模型構建促進學生化學學習.化學教學.2017.5.7.經志俊.高考復習“專題提升”的模式構建與教學案例.化學教學.2017.2.8.胡敏友.基于建構理念下的教學設計.中學化學.2018.8.9.陸軍.化學教學中引領學生模型認知的思考與探索.化學教學.2017.9.10.成際寶.用思維導圖構建模型的實踐研究.化學教學.2018.9參考文獻1.王欽忠.淺議中學化學教學聯系化工案例的思考與實踐建模思想指導下的

高三化學復習研究

廈門實驗中學

鄒

標2018年11月22日

建模思想指導下的

高三化學復習研究

廈門實驗中學鄒一、模型與建模

模型。是科學認知的一種特殊形式，是一種幫助人們實現認知的工具，以某種程度的類似去再現一個系統，作為這個系統代替物出現在人們的認知過程中。

建模。通過理論基礎對對象所具備的某種性能和遵循的某種規律進行推斷，建立相應模型，借助模型獲取相應的信息，通過模型的形式，將抽象的知識用具體化的形式表達出來，通過模型這個代替物，獲得原物的相關信息。一、模型與建模模型。是科學認知的一種特殊形式，是化學模型類型化學模型物理模型實驗裝置比例模型球棍模型形式模型數學模型語義模型圖像模型化學模型類型化學模型物理模型實驗裝置比例模型球棍模型形式模型物理模型物理模型比例模型放大硫酸工業流程合成氨工業縮小分子結構晶胞球棍模型實驗裝置物理模型物理模型比例模型放大硫酸工業流程合成氨工業縮小分子結物理模型

乙烯的球棍模型

乙烯的比例模型物理模型物理模型冰的結構原子堆積模型物理模型冰的結構原子堆積模型物理模型物理模型形式模型形式模型與形式相對應，數學模型用公式或方程等數學語言描述的模型，如平衡常數表達式、化學反應速率方程。圖像模型是用二維或三維坐標系中的數學圖像描述的模型，如化學速率與時間的關系曲線、電子云重疊形成的σ鍵或π鍵；雜化軌道等。形式模型形式模型與形式相對應，數學模型用公式或方程等數學語言形式模型形式模型數學模型平衡常數表達式化學反應速率方程圖像模型二維坐標圖示意圖三維晶胞參數語義模型定律原理概念形式模型形式模型數學模型平衡常數表達式化學反應速率方程圖像模語義模型

語義模型是用詞語描述的模型，如阿伏伽德羅定律、元素周期率、蓋斯定律等概念、原理、規律等，都屬于語義模型，化學學科特點，語義模型包含特定意義的化學語言描述模型，如元素符號、原子符號、原子結構示意圖、化學式、化學反應方程式、離子方程式、電極反應式等。

同一物體還可以用不同的模型教學表述。如表征晶胞結構，可以用實物模型，也可以用數學模型范疇的晶胞參數。語義模型語義模型是用詞語描述的模型，如阿伏伽德羅概念模型

P能級的原子軌道氫原子電子云概念模型P能級的原子軌道氫原數學模型數學模型語義模型與數學模型結合語義模型與數學模型結合物理模型與數學模型結合物理模型與數學模型結合模型認知層次模型認知能力水平由低到高的四個層次：認識模型、理解模型、運用模型、建構模型。高考化學大綱對學科知識內容的要求分為三個層次：了解、理解（掌握）、綜合應用。“了解”為“認識模型”層次，認識知識點內容的主要模型并進行適當表述；“理解（掌握）”為“理解模型”，理解模型描述的對象，理解模型的本質及其性質等；“綜合應用”為“運用模型”和“建構模型”，運用模型，描述變化過程及解釋事實，根據模型預測物質可能具備的性質和變化現象，對模型適用范圍加以討論，結合證據和高層次的推理思維，完善模型，提高模型的解釋力等。模型認知層次模型認知能力水平由低到高的四個層次：認識模模型層次與考試關系化學學科考查了解認知模型理解理解模型應用運用模型建構模型模型層次與考試關系化學學科考查了解認知模型理解理解模型應用運二、近兩年高考試題與模型認知1.層次1：模型認知（2017全國理綜Ⅰ卷第8題）《本草衍義》中對制砒霜過程有如下敘述：“取砒之法，將生砒就置火，以器覆之，令砒煙上飛著覆器，遂凝結累然下垂如，尖長者為勝，平短者次之。”文中涉及的操作方法（）A.蒸餾B.升華C.干餾D.萃取

【分析】考查學生頭腦中是否建立升華操作的實驗模型，對分離與提純的操作模型“蒸餾”、“干餾”、“萃取”是否有明確的概念辨析，屬于“認識模型”的能力要求。二、近兩年高考試題與模型認知1.層次1：模型認知認知模型-（2017全國理綜Ⅰ卷第8題）認知模型-（2017全國理綜Ⅰ卷第8題）認知模型-2018年全國II卷第9題認知模型-2018年全國II卷第9題

層次2：理解模型-2017年全國I卷第9題

化合物

（b）

、

（d）

、

（p）的分子式均為C6H6，下列說法正確的是（）

A．b的同分異構體只有d和p兩種B．b、d、p的二氯代物均只有三種C．b、d、p均可與酸性高錳酸鉀溶液反應D．b、d、p中只有b的所有原子處于同一平面【分析】考查學生對同分異構以及乙烯、苯等結構性質模型的本質認識與理解，屬于“理解模型”。

層次2：理解模型-2017年全國I卷第9題化合物理解模型理解模型理解模型--2018年全國I卷第35題理解模型--2018年全國I卷第35題理解模型理解模型層次3：運用模型（2017全國理綜Ⅰ卷第11題）支撐海港碼頭基礎的鋼管柱，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是層次3：運用模型（2017全國理綜Ⅰ卷第11題）支撐海港碼頭運用模型（2017全國理綜III卷第11題）全固態鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應為：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列說法錯誤的是運用模型（2017全國理綜III卷第11題）全固態鋰硫電池能運用模型（2018年全國I卷13）最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協同轉化裝置，實現對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，電極為ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯運用模型（2018年全國I卷13）最近我國科學家設計了一種C

運用模型——2018年全國I卷第27題

運用模型——2018年全國I卷第27題運用模型--2017年全國I卷第27題運用模型--2017年全國I卷第27題運用模型-2018年全國卷運用模型-2018年全國卷運用模型——2018年全國II卷第27題運用模型——2018年全國II卷第27題運用模型—2017年全國III卷26題，綠礬探究運用模型—2017年全國III卷26題，綠礬探究運用模型——2017年全國I卷第26題，凱氏定氨法測定氮含量

運用模型——2017年全國I卷第26題，凱氏定氨法測定氮含量運用模型——2018年全國II卷第26題運用模型——2018年全國II卷第26題運用模型--2018年全國III卷第12題運用模型--2018年全國III卷第12題運用模型——2018年全國III卷第28題

運用模型——2018年全國III卷第28題建模過程建模過程建模的主要途徑1.根據原型進行建模。“原型-模型-新型”2.針對問題解決建模。“問題-模型-求解”3.從理論出發來建模。“理論-模型-實踐”建模的主要途徑1.根據原型進行建模。“原型-模型-新型”

三、分層次建模，提高化學復習效率（一）單元復習，建構“認識模型”，完善知識體系（二）專題復習，建構“理解模型”，提升解題能力（三）綜合復習，建構“運用模型”，提升應用能力

三、分層次建模，提高化學復習效率（一）單元復習，建構“認識三、分層次建模單元復習專題復習綜合復習認知模型理解模型運用模型三、分層次建模單元復習專題復習綜合復習認單元復習：認知模型

“樹狀思維導圖”建構“認識模型”，建構各知識點的認識模型，完善知識網絡，完善知識體系。

化學樹狀思維導圖運用圖文并重，把各級化學知識主題的關系用相互隸屬且相關的樹狀層級圖表現出來，把層級化學關鍵詞與圖像、顏色等建立識記鏈接，提供化學考點歸類識記形成完整知識體系的有效模型。單元復習：認知模型“樹狀思維導圖”建構“認識模型認知模型——新制氯水認知模型——新制氯水認知模型——鐵的類價二維圖認知模型——鐵的類價二維圖認知模型——鐵及其化合物認知模型——鐵及其化合物認知模型——“鐵三角”認知模型——“鐵三角”認知模型——原電池正負極判斷認知模型——原電池正負極判斷構建模型核心素養拓展延伸（知識網絡）（素養）模型應用（原理應用）（能力）（一般到特殊）概念模型（抽象概況）（技能）（一般）物理模型（實物裝置）（基礎）（特殊）構建模型核心拓展延伸（知識網絡）模型應用（原理應用）（能力）構建模型——燃料電池模型建立與應用燃料電池實物模型與實驗，形成直觀形象印象。構建模型——燃料電池模型建立與應用燃料電池實物模型與實驗，形氫氧燃料電池氫氧燃料電池甲醇燃料電池甲醇燃料電池鎂-雙氧水燃料電池鎂-雙氧水燃料電池電極反應式書寫電極反應式書寫燃料電池歸納I.氧氣參與的燃料電池

①氫氧燃料電池（中、性、堿性、氧化物、碳酸鹽等）

②無機化合物燃料電池（N2H4、水煤氣、SO2等）

③有機化合物燃料電池（烴類、醇類、醛類、糖類等）

④金屬空氣燃料電池（鎂-空氣、鋁-空氣、鋰-空氣等）II.其它氧化性氣體參與的燃料電池

①氫氯燃料電池；②N2-H2燃料電池；③NO-CO燃料電池III.液體燃料電池①Mg-H2O2；②Mg-NaClO；③Zn-Br2；④NaBH4/H2O2

燃料電池歸納I.氧氣參與的燃料電池運用模型運