基于發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知能力的高三教學(xué)策略

謝加慶

【摘要】化學(xué)工藝流程圖題有情境新、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，它是近幾年高考?？嫉牡湫皖}型之一，本文以高考常考化學(xué)工藝流程圖題的教學(xué)為例，闡述化學(xué)工藝流程圖題的“模型構(gòu)建——模型匹配——問(wèn)題解決”的化學(xué)問(wèn)題解決的思維過(guò)程，體驗(yàn) “證據(jù)推理與模型認(rèn)知” 的化學(xué)核心素養(yǎng)要素意義所在，并為課堂教學(xué)提供范式。

【關(guān)鍵詞】認(rèn)知模型;構(gòu)建;匹配;化學(xué)工藝流程圖題;教學(xué)策略

【中圖分類號(hào)】G633.6【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1992-7711（2020）24-046-02

在高三緊張的復(fù)習(xí)教學(xué)中，很多教師為煉“學(xué)霸”極易走入“狂刷題”的費(fèi)時(shí)費(fèi)力但不見成效的不當(dāng)教學(xué)策略中。筆者在教學(xué)中探索引入模型認(rèn)知的思想方法，幫助學(xué)生構(gòu)建模型并形成用類似方法解決同類化學(xué)工藝流程圖題型的模型認(rèn)識(shí)方法，避免誤用題海戰(zhàn)術(shù)，達(dá)到舉一反三、觸類旁通的教學(xué)效果。下面具體談?wù)勗诨瘜W(xué)工藝流程圖題的教學(xué)中如何實(shí)踐模型構(gòu)建——模型匹配——問(wèn)題解決的實(shí)際思維、分析流程。

一、化學(xué)工藝流程圖題模型構(gòu)建的思路

（一）教師要樹立運(yùn)用認(rèn)知模型解決同類化學(xué)問(wèn)題的教學(xué)意識(shí)。研究表明，發(fā)展模型認(rèn)知能力有利于提高學(xué)生分析并解決復(fù)雜的化學(xué)問(wèn)題。因此，化學(xué)教學(xué)中教師應(yīng)樹立模型意識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建解決問(wèn)題的模型并學(xué)會(huì)用模型解決同類化學(xué)問(wèn)題，促使學(xué)生逐漸將模型認(rèn)知固化為自己學(xué)習(xí)的一種重要方式，從而達(dá)到提高學(xué)生模型認(rèn)知能力。

（二）熟悉構(gòu)建認(rèn)知模型及匹配的思維流程。在實(shí)際的教學(xué)中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，如果學(xué)生對(duì)某個(gè)實(shí)際的化學(xué)問(wèn)題沒有形成相關(guān)的認(rèn)知模型時(shí)，在要求解決相關(guān)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生會(huì)感到束手無(wú)策，學(xué)生給出的問(wèn)題解決方案會(huì)毫無(wú)邏輯可言。例如，2018年全國(guó)高考1卷第27題（1），生產(chǎn)Na₂S₂O₅通常是由NaHSO₃過(guò)飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過(guò)程的化學(xué)方程式_______。若學(xué)生沒有建立化學(xué)反應(yīng)基本規(guī)律相關(guān)問(wèn)題解決模型認(rèn)知方法，即便是簡(jiǎn)單題，由于情境陌生很多學(xué)生也難于正確完成。若學(xué)生構(gòu)建了化學(xué)反應(yīng)的分類及利用守恒規(guī)律書寫化學(xué)反應(yīng)方程式的認(rèn)知模型（會(huì)據(jù)題給信息找反應(yīng)物、找生成物并利用守恒配平），則可順利寫出本反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaHSO₃=Na₂S₂O₅+H₂O.也就是在解決實(shí)際化學(xué)問(wèn)題時(shí)學(xué)生會(huì)結(jié)合問(wèn)題表征與已有的認(rèn)知模型匹配，然后順利地解決相關(guān)問(wèn)題，若已構(gòu)建的認(rèn)知模型不能和問(wèn)題表征完全匹配，則要進(jìn)行認(rèn)知模型的適當(dāng)修正再實(shí)施問(wèn)題的解決。上述教學(xué)情景可用圖 1 來(lái)描述，該圖示揭示了模型認(rèn)知的的構(gòu)建、匹配與修正的關(guān)系。

二、化學(xué)工藝流程圖題的認(rèn)知模型構(gòu)建

模型的建構(gòu)有根據(jù)原型進(jìn)行建模、針對(duì)問(wèn)題解決建模和從理論出發(fā)建模等路徑。為避免誤入題海，提高教學(xué)效率，高三化學(xué)工藝流程圖題的教學(xué)中，老師可以指導(dǎo)學(xué)生從原型進(jìn)行建模、針對(duì)問(wèn)題解決建模和從理論出發(fā)建模等三個(gè)方向構(gòu)建成模型并應(yīng)用到實(shí)際化學(xué)問(wèn)題解決中。

（一）幫助學(xué)生構(gòu)建工藝流程的常見呈現(xiàn)模型。梳理近幾年高考試題出現(xiàn)的工藝流程圖題具有相似的模型，如圖2. 圖2

對(duì)模型進(jìn)行分解，不難發(fā)現(xiàn)突破好原料預(yù)處理、核心反應(yīng)、分步除雜及條件控制這些基礎(chǔ)關(guān)，就能很好的解決工藝流程題相關(guān)問(wèn)題。

（二）從問(wèn)題解決步驟出發(fā)，指導(dǎo)學(xué)生掌握以下工藝流程圖題解題的步驟模型。一是先快速審題，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鉀Q“干什么”;二是“怎么做”：迅速把握文字材料和方框中有效信息并會(huì)對(duì)比（前后比、左右比）、根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)仔細(xì)分析（猜想推理驗(yàn)證）每一步反應(yīng)得到的產(chǎn)物，把產(chǎn)物或得到的濾液、濾渣等成分寫在流程圖相應(yīng)位置上;三是遇到不懂的問(wèn)題可以跳過(guò)去，解決其他問(wèn)題后，后面有些信息有利于助理解;四是可以在問(wèn)題中尋找一些相對(duì)獨(dú)立的問(wèn)題作答，節(jié)約審題時(shí)間。

（三）從相關(guān)化學(xué)原理出發(fā)，指導(dǎo)學(xué)生重視以下高頻知識(shí)規(guī)律的認(rèn)知模型的構(gòu)建。

1.構(gòu)建常見無(wú)機(jī)物的知識(shí)網(wǎng)，掌握常見金屬及非金屬元素的單質(zhì)及其化合物性質(zhì)，并能結(jié)合元素周期律猜想出不熟的元素及其化合物相關(guān)知識(shí)。

2.構(gòu)建陌生化學(xué)反應(yīng)方程式的認(rèn)知模型，如指導(dǎo)學(xué)生掌握據(jù)題給信息找出反應(yīng)物、找出生成物、會(huì)據(jù)守恒配平的認(rèn)知模型。

3.構(gòu)建運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液及電化學(xué)等相關(guān)理論知識(shí)解析常見化學(xué)問(wèn)題的認(rèn)知模型。如：①化學(xué)原理要可行（化學(xué)反應(yīng)原理）;②成本要低（原料的選取使用、設(shè)備的損耗等）;③原料的利用率要高（利用好副產(chǎn)品、循環(huán)使用原料）;④化學(xué)反應(yīng)速率要快;⑤產(chǎn)率要高——化學(xué)平衡;⑥產(chǎn)品要純——產(chǎn)品的分離、提純;⑦環(huán)保問(wèn)題——反應(yīng)物盡可能無(wú)毒無(wú)害無(wú)副作用，“三廢”的處理 。

4.構(gòu)建化學(xué)計(jì)算認(rèn)知模型，即會(huì)據(jù)量的關(guān)系完成基本的化學(xué)計(jì)算。

5.構(gòu)建物質(zhì)的分離與提純（原料處理→分離提純→獲得產(chǎn)品）的認(rèn)知模型。

（1）原料處理階段的常見考點(diǎn)有：①加快反應(yīng)速率;②溶解（酸溶、水浸、堿溶;③灼燒、焙燒、煅燒（改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解）;④控制反應(yīng)條件的方法;⑤熟記常用實(shí)驗(yàn)儀器。

（2）分離提純階段的常見考點(diǎn)有：①調(diào)pH值除雜; ②試劑除雜 ③加熱;④降溫;⑤萃取。

（3）獲得產(chǎn)品階段的常見考點(diǎn)：①洗滌（冰水、熱水、醇洗）洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗;②蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾：如最后所得晶體帶結(jié)晶水;③蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾：如除去NaCl中的少量KNO3;④重結(jié)晶。

三、工藝流程圖題的認(rèn)知模型匹配策略

指導(dǎo)學(xué)生解題時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合題給信息分步進(jìn)行模型匹配。

首先按工藝流程圖呈現(xiàn)形式完成第一步模型匹配。從近幾年高考中化學(xué)工藝流程圖的呈現(xiàn)形式來(lái)看主要有單線型結(jié)構(gòu)的工藝流程題及除雜+制備型的工藝流程題兩種類型。當(dāng)遇到多線型的工藝流程題時(shí)，可分解為單線型問(wèn)題來(lái)解決;而遇到除雜+制備型工藝流程題可分解為除雜（側(cè)重于分離和提純）和制備（側(cè)重于反應(yīng)原理）兩個(gè)思路進(jìn)行。當(dāng)學(xué)生能夠迅速并準(zhǔn)確地判斷工藝流程題的類型時(shí)，即能結(jié)合題給信息進(jìn)行模型匹配，再下筆答題就能更好地解決問(wèn)題。

其次按工藝流程圖題解題的步驟模型匹配。本步是解題的關(guān)建，也相對(duì)耗時(shí)，速度會(huì)慢點(diǎn)，當(dāng)學(xué)生完成了這一步的模型匹配，就抓住了題目的關(guān)鍵。

最后就是學(xué)生運(yùn)用必備的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)規(guī)律按題給設(shè)問(wèn)匹配。工藝流程題中的設(shè)問(wèn)常常是非相關(guān)設(shè)問(wèn)，這就告訴考生工藝流程題中的某些設(shè)問(wèn)不看流程完全可以答題得分，因此，大可不必被復(fù)雜的工藝流程所嚇倒。

總之，通過(guò)構(gòu)建認(rèn)知模型來(lái)解答化學(xué)工藝流程題的方法，具有一定的普遍意義，可以推廣到其他化學(xué)問(wèn)題的教學(xué)中去，不僅可以提高備考效率，也可為發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知能力提供更優(yōu)的范式。

【參考文獻(xiàn)】

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