促進學生認識發(fā)展的模型方法教學實踐研究

崔靜嫻

【摘要】 模型方法的教學，讓學生主動接近科學探究的過程，更好地理解化學反應的本質(zhì)，對促進學生認識發(fā)展起到積極作用。以“鹽類的水解”一節(jié)為例，利用微粒模型引導學生對鹽類水解原理進行剖析，形成解決相關問題的思路，提升化學學習能力。

【關鍵詞】 認知發(fā)展 模型方法 高中化學教學 問題解決

【中圖分類號】 G633.8

【文獻標識碼】 A

【文章編號】 1992-7711（2020）01-118-010

一、模型含義和類型

《美國國家科學教育標準》中的表述，“模型”是與真實物體、單一事件或一類事物相對應的而且具有解釋力的試探性體系或結構。學術界普遍認同“模型”是人們按照科學研究的特定目的，在一定的假設條件下，用物質(zhì)形式或思維形式再現(xiàn)原型客體的某種本質(zhì)特征。因此，模型類型主要分為物理（實物）模型和思維模型。

二、化學模型的功能

1.從認知的角度認識模型的功能

模型的功能主要用來對未知物體的結構或過程做出描述或預測。作為教育者，我們關注的不僅是模型的科學功能，更重要的是模型和建模對教學的作用和意義。隨著課程改革的深入，課堂教學從“知識為本”到“認知發(fā)展為本”的模式轉(zhuǎn)變。認知心理學主張，學習是來自于學習者的主動建構，學習者本身是通過構建不同形式的內(nèi)在表征去認識這個世界，而模型是學習者了解這個世界構建的一種外在的表征形式。模型方法的教學就是以學生認識發(fā)展為核心的教學，通過引導學生提出疑問、建模剖析、凝練思路的方式實現(xiàn)科學知識認識功能，是培養(yǎng)學生“做科學”的教學行為，對促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展具有重要意義。

2.從解題的心理機制認識模型的功能

有學者研究指出，高中學生在解決陌生問題時，首先想到的解題策略就是模型匹配策略。當遇到問題時，學生首先搜索知識儲備中相似的已有模型，并將模型的分析思路應用于解題。若遇到陌生、復雜的問題時，學生需要通過主動建構模型，辨析問題的本質(zhì)，梳理和凝練思路，建立一個新的模型分析思路。由此可見，模型方法，不是解決一個問題的方法，而是解決各種問題的思維角度。在高中化學教學中，引導學生建構模型并應用模型解決問題，有利于梳理化學知識和規(guī)律，使化學知識模型化，規(guī)律化，提升化學學習的實效性。

圖1 模型匹配法的心理機制

三、模型方法的教學設計舉例

人教版的內(nèi)容相當精華，很多概念呈現(xiàn)的方式是宏觀現(xiàn)象和宏觀現(xiàn)象的解釋或相關的數(shù)學計算，再以化學方程式等符號表征。往往缺乏通過呈現(xiàn)粒子的存在與變化來說明化學反應的實質(zhì)，這使得“宏—微—符”中的中心環(huán)節(jié)微觀表征得以缺失。

《鹽類的水解》一節(jié)的核心目標是促進學生借助“微粒模型”構建從微觀視角分析水溶液思維方法，從本質(zhì)上理解鹽類水解的原理和規(guī)律，并凝練分析思路，應用模型解決問題。主要教學環(huán)節(jié)如下：

環(huán)節(jié)一：根據(jù)宏觀事實引發(fā)思考

【學生活動】分組實驗，用pH試紙檢測NaCl、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、Na2SO4、CH3COONa、（NH4）2SO4 7種鹽溶液的酸堿性。分析實驗結果，得出結論。

【設計意圖】通過探究實驗讓學生感受鹽溶液的酸堿性，獲取鹽溶液有的是呈堿性、有的呈酸性而有的呈中性的感性認知。與原有認知產(chǎn)生“思維沖突“，激發(fā)學生探索原理的愿望。

環(huán)節(jié)二：借助模型從微觀角度剖析本質(zhì)

【學生活動】以CH3COONa溶液為例，利用自制微粒模型從微觀角度進行分析。

分組思考和討論以下問題：

1.醋酸鈉溶液存在的電離反應過程？溶液中有什么粒子？

2.造成溶液中c（H+）、c（OH-）不等的原因？（什么離子可以相互結合？）

3.離子的結合對水的電離平衡有什么影響？平衡后溶液中c（H+）和c（OH-）的大小關系如何？

【匯報分析】學生到黑板上邊操作微粒模型邊回答上面的3個問題。用微粒模型模擬醋酸鈉溶液中微粒移動和變化過程。用化學語言（符合表征）表示以上過程。

【學生活動】利用自制微粒模型從微觀角度進行分析NH4Cl的水溶液顯酸性、NaCl溶液呈中性的原因，小組討論后上臺講解。

【設計意圖】用問題引導學生從微觀角度分析，促進學生有意識地借助“模型”，剖析鹽溶液中微粒的存在和變化等，從而更清楚地認識鹽類溶液呈酸堿性的本質(zhì)。

環(huán)節(jié)三：凝練分析思路，

【學生活動】通過CH3COONa、NH4Cl、NaCl三種鹽溶液的微粒活動分析，歸納：

（1）分析電解質(zhì)溶液的思路;

物質(zhì)類別——存在的微?！⒘ｉg作用——宏觀結果——符號表征

（2）鹽類的水解規(guī)律：有弱才水解，無弱不水解，誰強顯誰性

【設計意圖】通過實驗、模型分析、問題討論等環(huán)節(jié)，學生對鹽類的水解本質(zhì)有了深刻的認識。將其分析思路整理外顯化，形成思維模型，在解決類似問題時能快速找到匹配策略。

環(huán)節(jié)四：模型的應用

【學生活動】運用上述分析思路預測FeCl3、NaClO、NaF、Al2（SO4）3、CuSO4、Na2S鹽溶液的酸堿性。并判斷鹽中能發(fā)生水解的離子。

【設計意圖】鹽類的水解問題解決關鍵在于把握水解的原理，建立正確的分析思路。這個環(huán)節(jié)的設計是促進學生利用模型分析和解決問題，鞏固在解決問題過程中的分析思路方法。促進學生能夠應用模型方法解決相對抽象、復雜的化學問題。

四、教學效果和反思

這節(jié)課后，學生總體認為利用微粒模型讓他們對鹽類的水解的原理更加清晰了，明晰了思考問題的角度和維度，思維更加有序和系統(tǒng)。模型方法能有效地幫助學生理解化學問題的本質(zhì)，形成解決問題的的思路，這是一種以化學觀念統(tǒng)領具體知識的教學，值得嘗試應用到其他內(nèi)容的教學中去繼續(xù)研究。

項目課題：本論文為廣州市第九十七中學教育科學規(guī)劃課題“促進學生認識發(fā)展的模型方法在高中化學教學的應用研究”（編號：2018JS004）研究成果。

[ 參? 考? 文? 獻 ]

[1]陳美茹. 兩岸高中化學教科書中模型的對比研究[D].上海：上海師范大學 2016.

[2]吳慶生.利用化學模型提升學生解決問題的能力[J].化學教育.2014（12）：42-44.

[3]何彩霞.用化學觀念統(tǒng)領具體知識的教學[J].中學化學教學參考.2012 （6）：3-5.