運(yùn)用建模法、思維導(dǎo)圖法提升高中化學(xué)核心素養(yǎng)的有效策略

張德林

摘要：高中化學(xué)的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，化學(xué)核心素養(yǎng)一般認(rèn)為包括宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任等。而思維導(dǎo)圖教學(xué)和建模教學(xué)是一種有效的、能夠促進(jìn)知識(shí)練習(xí)、加強(qiáng)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的可視化教學(xué)工具，能夠很大程度上幫助學(xué)生發(fā)展一種清晰的整體性知識(shí)框架，還能幫助學(xué)生表征化學(xué)知識(shí)，增加大腦運(yùn)作效率、提高思維能力，最終提升核心素養(yǎng)。因此，將思維導(dǎo)圖和建模法運(yùn)用到高中化學(xué)的教學(xué)中，能夠有效提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)、建模法、思維導(dǎo)圖、核心素養(yǎng)

新課標(biāo)中明確指出：要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是高中生綜合素質(zhì)的具體體現(xiàn)，反映了社會(huì)主義核心價(jià)值觀下化學(xué)學(xué)科育人的基本要求，全面展現(xiàn)了學(xué)生通過(guò)化學(xué)課程學(xué)習(xí)形成的關(guān)鍵能力。因此，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展對(duì)于科學(xué)文化的傳承和高素質(zhì)人才的培養(yǎng)具有不可替代的作用。下面筆者從運(yùn)用建模法、思維導(dǎo)圖法兩個(gè)方面分析如何提升高中化學(xué)的核心素養(yǎng)。

一、運(yùn)用建模法提升高中化學(xué)核心素養(yǎng)

化學(xué)是以原子、分子為基準(zhǔn)研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門(mén)基礎(chǔ)自然科學(xué)。高中化學(xué)作為科學(xué)教育的重要組成部分，其最終目標(biāo)是為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。建模法在科學(xué)研究中始終發(fā)揮著重要的作用，但是在高中化學(xué)教學(xué)中極少被應(yīng)用，不僅造成學(xué)生缺乏建構(gòu)模型的意識(shí)，也導(dǎo)致教師對(duì)模型的認(rèn)識(shí)也只是停留在表面，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到建模法教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要意義。下面筆者將從建模法的構(gòu)建過(guò)程和建模法的教學(xué)實(shí)踐兩個(gè)方面向大家介紹在高中化學(xué)的教學(xué)中如何運(yùn)用建模法提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

1、建模法的構(gòu)建過(guò)程

建模法的構(gòu)建分為：感受模型、領(lǐng)悟模型、應(yīng)用模型、評(píng)價(jià)模型四個(gè)階段。首先，感受模型，建模法構(gòu)建過(guò)程第一步是感受模型，在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)注重發(fā)掘?qū)W生的模型思想。模型在解決問(wèn)題中具有直觀形象的特點(diǎn)，有助于學(xué)生更好地理解化學(xué)問(wèn)題。例如在《化學(xué)反應(yīng)原理》中的第二章關(guān)于水溶液的離子平衡內(nèi)容，教師通過(guò)建構(gòu)模型展示溶液PH值的變化規(guī)律，使抽象的問(wèn)題具體化，能夠加深學(xué)生的記憶，從而提高課堂的有效性。第二步，領(lǐng)悟模型。學(xué)生在培養(yǎng)起建模意識(shí)后，應(yīng)學(xué)會(huì)理解和領(lǐng)悟模型。在領(lǐng)悟模型的過(guò)程中，教師更多的是充當(dāng)一個(gè)引導(dǎo)者的角色，鼓勵(lì)學(xué)生有創(chuàng)造性的想法。例如在原子結(jié)構(gòu)的講解中，教師可以采用類(lèi)比的方法，通過(guò)數(shù)據(jù)反映的特征建立原子結(jié)構(gòu)模型。學(xué)生可以發(fā)揮想象，在領(lǐng)悟中掌握原子的性質(zhì)和活動(dòng)規(guī)律。第三步，應(yīng)用模型。教師在化學(xué)課堂教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)和制作實(shí)物模型，在學(xué)習(xí)中嘗試?yán)媚Ｐ瓦M(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)。應(yīng)用模型階段是學(xué)生把抽象化的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體實(shí)物的階段，學(xué)生在這一階段可以體會(huì)到事物的本質(zhì)規(guī)律。比如2017年全國(guó)卷1中有一道題目：將NaOH溶液滴加到己二酸（H2X）中，混合溶液的pH與離子濃度的關(guān)系（根據(jù)給出的曲線圖）判斷哪種說(shuō)法是錯(cuò)誤的。混合溶液的問(wèn)題，在高中化學(xué)中是十分常見(jiàn)的一類(lèi)問(wèn)題，我們?cè)诮鉀Q這類(lèi)問(wèn)題時(shí)就可以建構(gòu)等效化學(xué)式模型進(jìn)行解題，即重點(diǎn)找到溶液中固定不變的元素含量，并且找到其他元素含量之間的系數(shù)關(guān)系，建模法是解決該類(lèi)問(wèn)題的有效方式之一，可以避免冗長(zhǎng)的計(jì)算步驟。第四步，評(píng)價(jià)模型。建構(gòu)模型的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是進(jìn)行評(píng)價(jià)和反思。在進(jìn)行化學(xué)建模教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師需要不斷考量建模過(guò)程中的策略是否正確，已完成的建構(gòu)模型是否科學(xué)合理。對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)能夠使教師做到具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知策略進(jìn)行教學(xué)調(diào)整，從而提高學(xué)生的認(rèn)知水平。例如化學(xué)元素周期表是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，教師可以要求學(xué)生自己動(dòng)手制作并進(jìn)行課堂展示。隨后要求學(xué)生進(jìn)行互評(píng)，在評(píng)價(jià)中加深對(duì)化學(xué)元素周期的掌握。

2、建模法教學(xué)實(shí)踐

建模法教學(xué)實(shí)踐有三種方法，概括歸納、聯(lián)想遷移、接受模仿。其中概括歸納是人們?cè)诨瘜W(xué)研究中廣泛應(yīng)用的思維方法，化學(xué)中的很多定律和公式都是通過(guò)概括歸納得出的。在高中化學(xué)教學(xué)中，利用概括歸納的方法可以讓學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)建模的全過(guò)程對(duì)模型的建構(gòu)和運(yùn)用有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，遇到類(lèi)型化的問(wèn)題快速作答。第二種方法，聯(lián)想遷移，是學(xué)生在具有建模意識(shí)并掌握了一些思維模型后，通過(guò)聯(lián)想大腦中已有的模型，運(yùn)用分析、綜合、比較、論證的方法進(jìn)行遷移變換，最終創(chuàng)造掌握新的模型。運(yùn)用聯(lián)想遷移進(jìn)行建模對(duì)學(xué)生的綜合能力要求比較高，需要教師在日常教學(xué)中層層滲透，在新知識(shí)與原有知識(shí)之間建立起可遷移條件。最后一種方法，接受模仿，是化學(xué)中最普遍使用的一種方法，由教師給出特定的解題思維模型幫助學(xué)生解決較難的問(wèn)題。

二、運(yùn)用思維導(dǎo)圖法提升高中化學(xué)核心素養(yǎng)

思維導(dǎo)圖是基于放射思考，運(yùn)用關(guān)鍵詞、圖像、線條等方式將知識(shí)和思維過(guò)程生動(dòng)、形象地展現(xiàn)出來(lái)的一種筆記方法。高中化學(xué)存在知識(shí)點(diǎn)零散、分布廣泛的特點(diǎn)，將思維導(dǎo)圖運(yùn)用于預(yù)習(xí)、課堂、復(fù)習(xí)三個(gè)階段，有助于學(xué)生將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)整合起來(lái)，加強(qiáng)內(nèi)在聯(lián)系，形成體系，從而融會(huì)貫通，提高學(xué)科核心素養(yǎng)。思維導(dǎo)圖法在高中化學(xué)中的應(yīng)用分為以下四個(gè)步驟。

1、構(gòu)建思維導(dǎo)圖，理清思路

高中化學(xué)中，知識(shí)點(diǎn)比較多，這就給學(xué)生的記憶和學(xué)習(xí)造成了一定的困難。雖然化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，但是其內(nèi)在的知識(shí)點(diǎn)卻有很多需要理解記憶的地方。為了更好地理清思路，高中化學(xué)教師可以引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖，用手或者電腦畫(huà)出相關(guān)知識(shí)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)換的關(guān)系。思維導(dǎo)圖是一種新穎的筆記方式，該方式是以學(xué)生思維“腦圖”為基礎(chǔ)，構(gòu)圖為載體的科學(xué)學(xué)習(xí)方法。比如，在講授“化學(xué)物質(zhì)及其變化”這一章節(jié)時(shí)，教學(xué)結(jié)束后，教師可以讓學(xué)生準(zhǔn)備好紙筆，引導(dǎo)學(xué)生思考：從組成的角度對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分來(lái)，可以分為幾類(lèi)？學(xué)生通過(guò)回憶或者翻看課本，很容易在紙上寫(xiě)出來(lái)：純凈物、混合物。然后教師再引導(dǎo)：純凈物又分為哪些大類(lèi)呢？學(xué)生也會(huì)很自然在純凈物的結(jié)構(gòu)下寫(xiě)上：?jiǎn)钨|(zhì)、化合物。按照這種樹(shù)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)圖的方式，學(xué)生會(huì)對(duì)學(xué)到的比較零散的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理、分類(lèi)，同時(shí)在腦海中形成體系化、系統(tǒng)化的化學(xué)知識(shí)體系。

因此思維導(dǎo)圖的構(gòu)建應(yīng)遵循以下幾個(gè)步驟（我們以有機(jī)物一章小結(jié)為例）：其一，抓住構(gòu)圖的中心，有機(jī)物章節(jié)的中心點(diǎn)可以選擇碳元素。其二，構(gòu)建分支，思維導(dǎo)圖構(gòu)建的分支與中心點(diǎn)有著密切關(guān)聯(lián)，有機(jī)物章節(jié)可以講有機(jī)物分類(lèi)作為分支結(jié)構(gòu)，并將中心點(diǎn)與各個(gè)分支有機(jī)的鏈接起來(lái)。其三，發(fā)揮聯(lián)想補(bǔ)充"枝葉"，在確立好主體及分支結(jié)構(gòu)后，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮思維活躍性，積極聯(lián)想盡可能的完善思維導(dǎo)圖的知識(shí)結(jié)構(gòu)。其四，發(fā)揮想象改進(jìn)思維導(dǎo)圖，這個(gè)步驟從實(shí)質(zhì)上講屬于"潤(rùn)色階段"，學(xué)生可以發(fā)揮想象為導(dǎo)圖上色、造型等以此增強(qiáng)導(dǎo)圖的可視性。

2、分析思維導(dǎo)圖，建立聯(lián)系

思維導(dǎo)圖有利于促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)散和拓展，在學(xué)習(xí)高中化學(xué)的過(guò)程中，由于化學(xué)知識(shí)點(diǎn)繁多、既零碎又分散，同時(shí)各知識(shí)點(diǎn)之間又是縱橫交錯(cuò)、相互聯(lián)系的?；诖?，高中化學(xué)思維導(dǎo)圖就可以對(duì)高中化學(xué)知識(shí)以點(diǎn)帶線、以線代面、以面帶網(wǎng)形成立體的高中化學(xué)學(xué)科知識(shí)脈絡(luò)體系，從而促進(jìn)學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)的記憶，提高學(xué)習(xí)效率。在做思維導(dǎo)圖的過(guò)程中，學(xué)生的思維處于有序發(fā)散狀態(tài)，其思維核心集中于計(jì)算此知識(shí)點(diǎn)上，同時(shí)由于知識(shí)點(diǎn)猶如樹(shù)枝般與核心相連接從而形成一個(gè)較為完善的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。不難想見(jiàn)，通過(guò)相互聯(lián)系的構(gòu)圖形式，學(xué)生能夠有效矯正自身認(rèn)知層面上的不足，將點(diǎn)滴的知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，建立知識(shí)之間的相互聯(lián)系，完善知識(shí)架構(gòu)，促進(jìn)思維發(fā)散和拓展。

3、運(yùn)用思維導(dǎo)圖，細(xì)化脈絡(luò)

在高中化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，靈活運(yùn)用思維導(dǎo)圖，可以深化化學(xué)知識(shí)主題。在高中化學(xué)教學(xué)中，教師時(shí)常都會(huì)遇到這樣的窘境，即盡管在課堂傾盡所有開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，但是到頭來(lái)卻換來(lái)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)悉數(shù)放入腦中，卻是一片混沌不能靈活地運(yùn)用到解題中。造成這種問(wèn)題的根本原因在于，在教學(xué)結(jié)束時(shí)，學(xué)生沒(méi)有構(gòu)建好良好的知識(shí)系統(tǒng)，知識(shí)點(diǎn)在腦海中沒(méi)有明確的框架，更不要說(shuō)靈活運(yùn)用了。教師在高中化學(xué)教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生繪制課堂小結(jié)思維導(dǎo)圖，鍛煉學(xué)生運(yùn)用思維導(dǎo)圖搭建知識(shí)脈絡(luò)的能力，學(xué)生通過(guò)繪制課堂小結(jié)思維導(dǎo)圖，能夠細(xì)化脈絡(luò)，以點(diǎn)代面，從而在明確主題的前提下構(gòu)建科學(xué)完善的知識(shí)體系，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

比如，下面一個(gè)教師總結(jié)的氧化還原反應(yīng)思維導(dǎo)圖：

圖中從氧化還原反應(yīng)的概念到基本規(guī)律都概括的很全面，而且一目了然，學(xué)生根據(jù)這個(gè)思維導(dǎo)圖就可以在腦中補(bǔ)全氧化還原反應(yīng)的整個(gè)脈絡(luò)，在做題的時(shí)候自然就能夠信手拈來(lái)。2018年高考化學(xué)全國(guó)卷1中就有一道題目（節(jié)選）：Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑，測(cè)定某葡萄酒中 Na2S2O5 的殘留量時(shí)，取50ml葡萄酒樣品，用0.01000mol?L-1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗10ml，滴定反應(yīng)的離子方程式是什么？根據(jù)上面的思維導(dǎo)圖學(xué)生可以很容易得出結(jié)論，碘滴定Na2S2O5發(fā)生氧化還原反應(yīng)，進(jìn)而得出公式：Na2S2O5+2I2+3H2O=2NaI+Na2SO4+2HI。

4、復(fù)習(xí)思維導(dǎo)圖，延伸拓展

由觀察和分析可以發(fā)現(xiàn)，思維導(dǎo)圖具有動(dòng)態(tài)性、可延伸性與系統(tǒng)性等特點(diǎn)，它由中心點(diǎn)出發(fā)，向四周發(fā)散，不斷延伸。在前面的步驟中，我們引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建了一個(gè)知識(shí)的大概輪廓，現(xiàn)在就需要在粗略的知識(shí)框架上不斷地豐盈、完善，讓學(xué)生通過(guò)復(fù)習(xí)思維導(dǎo)圖能夠在此基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)或者類(lèi)似知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行延伸拓展。例如，在“化學(xué)方程式”的復(fù)習(xí)中，之前學(xué)生已經(jīng)運(yùn)用思維導(dǎo)圖構(gòu)建出知識(shí)的大體框架，以“化學(xué)方程式”為中心，將知識(shí)劃分為三大部分，分別是質(zhì)量守恒定律、化學(xué)方程式的意義和書(shū)寫(xiě)、化學(xué)方程式的應(yīng)用于計(jì)算，這三個(gè)部分就像是知識(shí)樹(shù)的樹(shù)干，學(xué)生通過(guò)“樹(shù)干”對(duì)相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行延伸總結(jié)，將思維導(dǎo)圖的各分支點(diǎn)擴(kuò)散，建立各個(gè)分支之間的練習(xí)，并將分支延伸繼續(xù)細(xì)化，對(duì)教師講過(guò)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回顧、分析，優(yōu)化記憶，提升學(xué)生思維的靈活性、系統(tǒng)性。

總之，培養(yǎng)具有自主思考、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的人才，是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的根本目的。任何一門(mén)學(xué)科知識(shí)都設(shè)計(jì)到很多方面，并應(yīng)用廣泛，高中化學(xué)學(xué)科也是如此，它具有復(fù)雜性、系統(tǒng)性與綜合性的特點(diǎn)。在高中化學(xué)教學(xué)中利用建模法和思維導(dǎo)圖法能夠幫助學(xué)生理清知識(shí)脈絡(luò)，從而構(gòu)建完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，在日常教學(xué)中，化學(xué)教師都應(yīng)該積極地鼓勵(lì)學(xué)生練習(xí)這兩種方法，從而掃清知識(shí)盲點(diǎn)，最終加強(qiáng)知識(shí)內(nèi)化效果，并且培養(yǎng)良好的知識(shí)總結(jié)歸納能力及發(fā)散思維，這對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)生活都是大有裨益的。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧勝彬.高中化學(xué)建模教學(xué)的研究.《廣西師范大學(xué)》，2015

[2]梁建偉.讓“建模法”為高中化學(xué)教學(xué)增添動(dòng)力.《考試周刊》，2013（70）：145-145

[3]劉靜靜.高中化學(xué)教學(xué)中思維導(dǎo)圖及其應(yīng)用.《理論考試研究-高中》，2015（10）

[4]繆俊明.利用思維導(dǎo)圖提高高中化學(xué)課堂教學(xué)的有效性.《理科考試研究-高中》，2015（04）