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浅析数学知识在化学教学中的应用

作者：代霞

来源：《青年时代》2016年第16期

摘要：用数学知识处理化学知识，用数学教学方法发展和完善化学教学是化学教学中的一

个重大发展，它可以使化学知识变得逻辑性更严密，学生的思维能力提高的更快。实践证明，

将数学知识和方法运用到化学教学中，有助于学生掌握化学知识，有助于提高化学教学质量，

同时也有助于促进学生学习数学、化学的兴趣。不论对教师的教学研究，还是对学生在化学问

题的钻研，若能利用好数学工具，都将是一个很大的帮助。

关键词：数学知识；化学；教学研究

数学是自然科学中知识体系十分严密的基础学科。对其它自然学科的发展有着相关的影

响，对化学当然也不例外。数学的最大优点在于它的优美、严密的逻辑性。一个具体问题若能

经过数学的严密论证，其结果无疑是令人信服的。用数学知识处理化学知识，用数学教学方法

发展和完善化学教学是化学教学中的一个重大发展，它可以使化学知识变得逻辑性更严密，学

生的思维能力提高的更快。实践证明，将数学知识和方法运用到化学教学中，有助于学生掌握

化学知识，有助于提高化学教学质量，同时也有助于促进学生学习数学、化学的兴趣。不论对

教师的教学研究，还是对学生在化学问题的钻研，若能利用好数学工具，都将是一个很大的帮

助。

化学的研究和发展离不开数学，教育部又要求学生能够“将化学问题抽象成数学问题，利

用数学工具，通过计算（结合化学知识）解决化学问题”，可以培养学生数学意识，并尽力使

他们初步形成用已学的数学知识解决化学问题的习惯和能力，下文主要以具体的例子介绍数学

知识在化学上的运用，算作是培养学生这方面素质的默化和启蒙吧。

在教学中，我们有意识、有目的地将数学知识渗透到化学教学中，在遵守化学原理的前提

下，利用数学知识讲解化学知识，使解题更加直观，解题思路更显得清晰，逻辑更严密。例

如，我们将学生在数学中学到的集合论知识迁移过来处理金属的分类。学生很容易就理解了铁

属于黑色金属，同时也属于重金属和常见金属。在化学氢氧化铝知识的教学中，我们将学生学

到的函数知识迁移过来，帮助学生们理解氢氧化铝和氢氧化钠溶液反应。这些题都需要我们有

较熟练的数学基础知识。

在学生习惯了用数学知识处理化学问题后，必须及时引导学生深化对这一方法的运用。布

鲁姆认为：“一门课程不但要反映知识本身的性质，还要反映求知者的素质和知识过程的性

质。”这就是说，知识的呈现应按照知识逻辑系统与学生的认知规律进行。在保证化学知识科

学性的基础上，积极寻找化学知识和数学知识的结合点。利用数学知识、数学方法大规模系统

处理化学教材。例如，教材中关于物质结构知识的介绍：元素的原子结构→元素的性质→离子

化合物和共价化合物→化合价→分子式。学生在长期的训练中，思维能力得到了明显发展，他

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们懂得了如何提出问题、如何讨论问题、如何解答问题。学生在学习中，不仅学会了化学知

识，同时学会了科学的学习方法。在学生正确完整的学习了盐酸的知识后，利用知识的迁移和

知识的重新组合，使学生轻松地掌握了酸、碱、盐、氧化物的知识。

微积分是研究函数的微分、积分以及有关概念和应用的数学分支。它在力学、化学、生物

学、工程学、经济学等自然科学、社会科学及应用科学等多个分支中，有越来越广泛的应用。

在化学领域，用气相色谱仪和液相色谱仪做样品化学成分分析时，我们得到的并不是直观的数

字结果，而是一张色谱图。色谱图是由一个一个的峰组成的，而我们进行定量计算的根据，就

是这些峰的面积。而求这些峰的面积，就需要用到积分。现在的仪器里都集成了自动积分仪，

只要选定某一个峰，它就能把积分计算出来。最终得到的成分含量就是基于积分原理计算出来

的。学化学的目的就是为了更好了利用科学来为人类创造财富，要想利用它，首先就要理解和

处理它。比如功是与物理化学精密相关的，如果是恒力对物体直线做功，那么总功E=FS。可

是事实并不是如此简单，力未必是恒力，而是变力；而路程又未必是直线，弯曲的也是有可能

的。那么此时上面的式子就不管用了，若在此时引进微积分就能很好的处理问题，那么一些关

于变力做功一类的问题就可以解决了。而化学中的做功问题又可以拓展到其他方面，这大大利

于化学中复杂问题的计算。

将数学思想、数学知识和数学方法大规模地引入化学教学中，将引起化学教学方法、教学

进度和教师业务素质等一