關(guān)于培養(yǎng)“模型認知”的化學(xué)核心素養(yǎng)的探索

尤麗君

摘 要：高中化學(xué)實驗題是高考的重點也是一大難點。這一類試題概括的知識點多，綜合性強，學(xué)生解題過程中很容易不知從哪下手，往往是耗費了大量時間還得不到高分。通過培養(yǎng)“模型認知”能讓學(xué)生形成一套科學(xué)理念，能有邏輯的去分析實驗題題干，能有效的縮短學(xué)生回答實驗題的時間，和提高得分率。

關(guān)鍵詞：高考化學(xué);模型認知;實驗題;核心素養(yǎng)

在高考化學(xué)中，對實驗題的考察一直是重點。實驗題具有綜合性強，思維量大，復(fù)雜性強的特點，它可以從儀器設(shè)備、操作程序、實驗原理、實驗評價、誤差原因、廢氣處理等方面綜合考核，它們之間系統(tǒng)性強，又具有獨特性，讓實驗題考查的靈活性大大提高。正是因為如此，讓高考出題老師愛不釋手。但對于學(xué)生來說，化學(xué)實驗題是他們又愛又怕，失分嚴(yán)重的存在，是他們跨向大學(xué)的“攔路虎”。

所以在高三復(fù)習(xí)的過程中，教師應(yīng)該怎樣在教學(xué)中攻克這個“攔路虎”，學(xué)生應(yīng)該怎樣在考試中輕松面對這個難題，不丟分。是所有高三的師生共同關(guān)心的話題。

一、模型認知的簡介

高中化學(xué)新課標(biāo)有明確指出，化學(xué)核心要素為微宏結(jié)合、變化平衡、模型認知、實驗探究、科學(xué)精神等。其中“模型認知”是構(gòu)成高中化學(xué)核心素養(yǎng)的重要要素。模型是人們?yōu)榱诉_到某種特定目的而對認識的對象所表現(xiàn)出來的一種可以達到簡單操作的描述。它是一種代表和反映原型的方式。構(gòu)成模型的認知功能的主要要素有描述、解釋、預(yù)見、判斷。

“模型認知”是指利用模型達到認識某個或某種復(fù)雜的事物或通過建構(gòu)某個模型來解決某個問題的方法。在化學(xué)課程中，分子和原子之類的事物，是人的肉體所不能接觸到的存在。也就是說當(dāng)人們需要處理或解決的某種問題的原型在時間和空間上人不能肉眼所見，或者感觸到。例如原型太渺小、太巨大、速度太快、時間太久、距離太遙遠或結(jié)構(gòu)太復(fù)雜等，它的結(jié)構(gòu)與和運行過程中在外界難以外顯，這個時候就需要借助模型認知。

化學(xué)這門課程是在原子和分子水平上的學(xué)科，甚至還有比分子更小的顆粒。在做化學(xué)實驗題或者教師在上課過程中經(jīng)常要運用多種模型來解釋現(xiàn)象以及這些現(xiàn)象可能發(fā)生的結(jié)果，用簡單而明了的信息來建造模型，來建立可以解決復(fù)雜的思維框架。因此，模型認知是化學(xué)學(xué)習(xí)過程中和化學(xué)研究途中必不可少的方法。

二、模型認知的培養(yǎng)

“模型”包括實物模型和形式模型兩種，形式模型又包括數(shù)學(xué)模型、圖像模型和語義模型。

實物模型是用具體的事物制造的模型，例如比例模型和球棍模型等以具體的實物表現(xiàn)的模型;形式模型是指利用公式或者方程等專業(yè)術(shù)語所構(gòu)建的模型中，例如化學(xué)反應(yīng)速率方程，質(zhì)量守恒定律等;圖像模型是指用二維或三維的坐標(biāo)方程式中的圖像所表現(xiàn)或描述的模型，例如反應(yīng)速率與時間關(guān)系的曲線;語義模型是指用詞語詞匯所描述的模型，大多數(shù)都是定律和概念等，例如教材中的元素周期律、蓋斯定律等語義模型。

模型認知的能力包括“建立模型”和“運用模型”兩個方面。建造模型是運用模型的前提，運用模型是建造模型的目的與結(jié)果。在建造模型的過程中教師要認清楚學(xué)生才是主體，教師只是一個為學(xué)生服務(wù)的人員。教師要鼓勵學(xué)生自己去做，大膽嘗試，去動腦思考、動手操作、用嘴表達，鼓勵學(xué)生去多參與、多嘗試、多聽、多看、多寫、多問，讓學(xué)生在建造模型的過程中一直處于主體地位。例如，在“原電池”的模型建造中，把學(xué)生作為主體，讓學(xué)生自己動手做銅鋅原電池的實驗，讓他們自己去比較導(dǎo)線連接前后所反應(yīng)出來的現(xiàn)象有什么差異，并主動去分析反應(yīng)出來的現(xiàn)象涉及到了什么樣的反應(yīng)原理。在學(xué)生主動動手操作和探索的過程中，教師要不斷啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生，但不能主動告訴其答案，而是旁敲側(cè)擊的引導(dǎo)學(xué)生，滲透建模的思想。最后由教師和學(xué)生共同探討，建構(gòu)起原電池模型。

下面已高考試題中的選修課程中的“鹵代烴”為例，告訴教師應(yīng)該如何去指導(dǎo)學(xué)生運用模型認知的方法進行學(xué)習(xí)。

1、收集證據(jù)，提出假設(shè)并讓學(xué)生去驗證。在鹵代烴中，取代反應(yīng)是一類模型。因為鹵素原子的吸引電子的能力大，會使得鹵代烴中的C-X鍵具有極性，在遇到其他具有極性的原子或原子團，鹵素原子容易被其他原子或者原子團取代，這就是取代反應(yīng)。教師可以列出一系列方程式，然后給學(xué)生看，學(xué)生就會有所疑問，并提出假設(shè)“鹵代烴中，鹵素原子在遇到其他極性原子是否存在被取代現(xiàn)象。”

2、在證據(jù)的基礎(chǔ)上進行分析推理。教師向?qū)W生展示關(guān)于鹵素原子的鍵能，在學(xué)生以往的認知中，共價鍵能越大，其共價鍵就也越穩(wěn)定。從而學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，在鹵代烴碰到其他極性分子時，C-X鍵鍵能不穩(wěn)定，所以鹵素原子容易被取代。然后讓學(xué)生通過計算與模擬和進行類比，最后得出結(jié)果。取代反應(yīng)中，容易斷裂的是鹵素原子所在的C-X鍵。在學(xué)習(xí)過程中，建造起關(guān)于取代反應(yīng)的模型，而且由學(xué)生自己得出的結(jié)論所建造起的模型，學(xué)生記憶的更加深刻與清楚。

3、通過實驗，進行證實。在學(xué)生得到上述結(jié)果后，準(zhǔn)備好實驗材料，讓學(xué)生進行實驗。在實驗的過程中，讓學(xué)生不斷觀察和記錄關(guān)于實驗的現(xiàn)象，最后讓學(xué)生對于記錄下的結(jié)果進行分析。以達到證實上述結(jié)論的結(jié)果。

4、讓學(xué)生進行回顧與總結(jié)。在結(jié)束實驗后，教師應(yīng)詢問學(xué)生，發(fā)生的現(xiàn)象是否符合他們的假設(shè)。讓學(xué)生進行回顧與總結(jié)，在這個過程中學(xué)到了什么，了解到了關(guān)于什么的知識，讓學(xué)生加深印象，并熟練掌握所建造的模型。

模型認知是培養(yǎng)學(xué)生核心要素的方法之一，它在化學(xué)課程教學(xué)過程中是一種重要的科學(xué)方法。在教學(xué)過程中，通過分析與推理等方法，讓學(xué)生認識到應(yīng)該如何去研究一個對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素和他們之間存在什么關(guān)系，從而建造起關(guān)于這個對象的模型認知。也從而達到促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)。

綜上所述，在高考化學(xué)中，模型認知占了很大的一版塊，學(xué)生應(yīng)該主動去了解和學(xué)習(xí)關(guān)于模型認知的知識，并構(gòu)建起關(guān)于化學(xué)實驗題的模型。

參考文獻

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