数学思想在化学教学中的应用

时间：2022-11-21 13:44:19 论文范文我要投稿

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数学思想在化学教学中的应用

摘　要：在教学中笔者观察发现，如果把知识直接告知学生，他们容易忘记知识本身的意义。根据认知心理学的思想，如果教给学生利用数学中的一些方法对化学知识点进行推理论证，那么学生就会将所学知识融会贯通，形成自己归纳问题、解决问题的方法，养成自学的习惯，并使所学的知识得到进一步的理解和领会。
关键词：认知心理　数学思想　归纳法　等差数列　化学教学
        认知心理学主要采用信息加工的观点去研究人的认知过程，其主要的研究目标是揭示人如何提取头脑中的知识来解决所面临的问题，并且力图建立人的学习和思维的心理加工过程的模型。这有助于我们深入理解学生学习和思维的心理过程及其规律，并用其指导学生学会有效地学习和思维。俗话说得好：“授之于鱼不如授之于渔。”教师要了解认知心理学这门科学，有意识地根据学科特点教给学生一些学习策略和思维策略，使其更好地掌握知识与思维方法。
        一、归纳法在化学教学中的应用
        在化学教学中，我们经常用到数学归纳法，却把整个推理过程略去，只告诉学生结论，对于大部分学生，只是囫囵吞枣的理解，其实没有建构知识体系，没有真正理解问题本质。我们不妨进行简单分析，不但能清楚明白所归纳的结论，同时体会了“过程与方法”三维目标，真正做到学生自主学习，也渗透了学科知识，充分体现知识的综合运用，培养了学生综合分析问题、综合应用所学学科知识，培养了学生综合分析问题的能力，使其全面发展。无形中教会了学生如何把各学科知识融会贯通，何乐而不为呢？
        一是有关Na2O2与CO2（H2O）反应的计算。由于参加反应的气体的量很难确定，通常用气体体积减少的量等于生成氧气的量来计算。对于这一结论，学生知道，但记忆不深，在做题中往往忘记。究其原因，这个结论是老师告知的，不是学生自己推论的，所以我们可以让学生参与推理，并总结得出结论，在学生认知的基础上，加上简单的推理，使得结论理解起来顺理成章。学生也能体会到推理过程的乐趣，印象深刻。
        2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2      ↓△V
                              2                             1          1
                              3                           1.5       1.5
                              4                             4          2
                             2n                            n          n
        二是合成NH3反应前后气体体积的变化量。由于是平衡，参加反应的气体不可能完全反应，要计算达到平衡后氨气的体积分数或者速率等问题时，我们可以转化思想考虑，借助问题转化的过程让学生经历知识的形成过程，从而有利于促进学生对知识的理解和学习能力的发展，有利于促进问题的解决，培养学生解决问题的能力。这样在计算题中或者化学平衡问题中使得问题简单化，学生也非常愿意推理，在推理时体会参与的快乐，还能体会到一种成就感。
        N2+3H2=2NH3    ↓△V
          1       3        2           2
          2       6        4           4
          3       9        6            6
          n     3n      2n          2n        二、等差数列在化学教学中的应用
        数学是“思维的体操”。化学解题很强调思维的灵活性与独创性，因而运用数学方法来解决某些化学问题可简化思维过程，锻炼思维能力，加快解题速度。等差数列法是一种重要的数学思想和分析方法，下面就简单分析几种化学中等差数列的应用：
        一是炔烃通式推导：乙炔CH≡CH，丙炔CH≡C—CH3，丁炔CH≡C—CH2—CH3，戊炔CH≡C—CH2—CH2—CH3……首项a1=C2H2，公差d=CH2，求和通式am=a1+(m-1)d=C2H2+(m-1)CH2=Cm+1H2m。令m+1=n，则炔烃的通式为CnH2n-2（n≥2）。同理可推出烷烃的通式为CnH2n+2（n≥1）和烯烃的通式为CnH2n（n≥2）。
        二是苯的同系物通式推导：苯C6H6，甲苯C6H5-CH3，乙苯C6H5-CH2-CH3，丙苯C6H5-CH2-CH2-CH3……首项a1=C6H6，公差d=CH2，求和通式am=a1+(m-1)d=C6H6+(m-1)CH2=Cm+5H2m+4。令m+5=n，则m=n-5，所以2m+4=2（n-5）+4=2n-6。苯的同系物的通式为CnH2n-6（n≥6）。
        三是稠环芳香烃通式的推导：萘C10H8，蒽C14H10，稠二萘C18H12，并五苯C22H14……首项a1=C10H8，公差d=C4H2，求和通式am=a1+(m-1)d=C10H8+(m-1)C4H2   =C4m+6H2m+6=C4m+4+2H2m+2+4=C4（m+1）+2H2（m+1）+4。令m+1=n，即m=n-1代入上式，即得知稠环芳香烃的通式为C4n+2H2n+4（n≥2）。
        四是烃的含氧衍生物通式的推导：饱和一元醇的通式推导：甲醇CH3OH，乙醇CH3CH2OH，丙醇CH3CH2CH2OH，丁醇CH3CH2CH2OH……首项a1=CH3OH，公差d=CH2，求和公式am=a1+(m-1)d=CH3OH+ (m-1)CH2=CmH2m+2O（n≥1）；同理推出饱和一元醛通式为CmH2mO（n≥1）和饱和一元羧酸的通式为CmH2mO2（n≥1）。
        关于数学思想方法的重要性，学习数学不仅要学习它的知识内容，而且要学习它的精神、思想和方法。
参考文献
[1]邵光华作为教育任务的数学思想与方法[M].上海：上海教育出版社，2009。
[2]王林小学渗透数学思想方法的实践与思考[J].课程·教材·教法，2009，9。

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