模型認(rèn)知思維在高中化學(xué)教學(xué)中的培養(yǎng)研究

摘 要：模型認(rèn)知思維是學(xué)習(xí)化學(xué)知識的必備素養(yǎng)，高中化學(xué)教師在教學(xué)中需要著重培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知思維，進(jìn)而提高高中化學(xué)授課質(zhì)量，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。文章在分析模型認(rèn)知思維內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，探討基于“模型認(rèn)知”的高中化學(xué)課堂教學(xué)策略和教學(xué)案例。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)教學(xué);核心素養(yǎng);模型認(rèn)知思維;培養(yǎng)

中圖分類號：G421;G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008-3561（2020）23-0058-02

在貫徹新課改精神的背景下，“模型認(rèn)知”思維模式應(yīng)運(yùn)而生。這種思維模式使原本枯燥的化學(xué)知識有了清晰的邏輯關(guān)系，能讓學(xué)生對化學(xué)產(chǎn)生更濃厚的學(xué)習(xí)興趣，從而顯著提升化學(xué)學(xué)習(xí)質(zhì)量。模型認(rèn)知思維是學(xué)習(xí)化學(xué)知識的必備素養(yǎng)，高中化學(xué)教師在教學(xué)中需要著重培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知思維，進(jìn)而提高高中化學(xué)授課質(zhì)量，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、高中化學(xué)核心素養(yǎng)之模型認(rèn)知思維的內(nèi)涵

模型認(rèn)知，簡而言之就是將自己理解的抽象的事物在頭腦中形成一個清晰的框架。化學(xué)問題涉及面較為寬泛，而且有些概念過于抽象，模型認(rèn)知思維則有助于學(xué)生更好地理解。新課改對化學(xué)素養(yǎng)有明確的規(guī)定，要求注重對思維模式的培養(yǎng)?；瘜W(xué)知識涵蓋宏觀和微觀兩方面，教師培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知思維時，要將宏觀和微觀結(jié)合起來。模型認(rèn)知方法在化學(xué)模型中難度最大，尤其在啟蒙學(xué)習(xí)階段?；瘜W(xué)模型是在學(xué)生積累大量感性經(jīng)驗(yàn)后，再進(jìn)行理性的邏輯思維，將抽象、瑣碎的化學(xué)知識構(gòu)成一個完整的體系。

化學(xué)模型一般分為兩類。一類為物理模型，包括晶體結(jié)構(gòu)、球棍模型等。另一類為思想模型，包括化學(xué)方程式等。高中化學(xué)的模型認(rèn)知包括化學(xué)分析的思路及對學(xué)習(xí)化學(xué)的認(rèn)知。教師授課時要進(jìn)行有意引導(dǎo)，讓學(xué)生通過對化學(xué)知識的自主分析探究和思維邏輯推理過程，整理歸納出學(xué)習(xí)內(nèi)容的大體模型。學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)時，可以通過具體生動的語言或結(jié)構(gòu)清晰的圖像，建立數(shù)學(xué)關(guān)系式來構(gòu)建自己頭腦中的模型認(rèn)知，從而推出它們之間的關(guān)系，理解化學(xué)的本質(zhì)及規(guī)律。如平衡曲線的建立，就是對化學(xué)模型認(rèn)知的充分利用。

二、基于“模型認(rèn)知”的高中化學(xué)課堂教學(xué)策略

模型認(rèn)知是化學(xué)教學(xué)過程中的核心，發(fā)揮著不可替代的作用。首先，其具備預(yù)見性功能，能夠使學(xué)生對未知的研究成果進(jìn)行提前預(yù)測。模型認(rèn)知對理論有預(yù)測功能，會使學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)行理論推測。例如，理解濃度對化學(xué)平衡移動的影響這一知識時，學(xué)生就可以采用類比建模的思想。由于化學(xué)平衡移動原理研究的對象是達(dá)到平衡的可逆反應(yīng)，與連通器的原理相似，所以教師可以引導(dǎo)學(xué)生建立模型，以連通器為模型來探討。教師要善于通過直觀模型讓學(xué)生理解抽象難懂的原型，以培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知思維。這樣，學(xué)生就會對化學(xué)知識有較為系統(tǒng)的認(rèn)知。

（1）從學(xué)生對“模型認(rèn)知”思維內(nèi)涵理解入手。建立化學(xué)模型需要做大量準(zhǔn)備工作，教師培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知思維時，首先要讓學(xué)生對化學(xué)基礎(chǔ)知識有大體的掌握。建立模型時，教師的引導(dǎo)比較重要。如學(xué)習(xí)化學(xué)元素時，教師必須在學(xué)生掌握元素周期表知識的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生建立模型。教師可以對學(xué)生有目的地進(jìn)行提問，以強(qiáng)化學(xué)生對元素的存在形式的理解與記憶，從而幫助學(xué)生建立模型認(rèn)知思維。

（2）對學(xué)生建模的想象思維進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練。建立模型時，要根據(jù)學(xué)生對大自然中各種元素的認(rèn)知來決定。教師在教學(xué)過程中，要加強(qiáng)對學(xué)生假設(shè)建立模型思維的培養(yǎng)，如在學(xué)習(xí)弱電解質(zhì)的電離知識時，教師應(yīng)該對學(xué)生進(jìn)行定向引導(dǎo)，讓學(xué)生根據(jù)學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)方程式來建立模型，以加深對新知識的理解。

（3）建立模型后，對其匹配性進(jìn)行檢驗(yàn)。在學(xué)生建立模型之后，教師要引導(dǎo)學(xué)生檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷钠ヅ湫浴＝處熞獙W(xué)生建立的模型提出質(zhì)疑，引發(fā)學(xué)生的思考。學(xué)生要對自己建立的模型進(jìn)行實(shí)踐探究，檢驗(yàn)其合理性和科學(xué)性。之后，教師要引導(dǎo)學(xué)生完善建立模型的思維體系。同時，還要讓學(xué)生對檢驗(yàn)?zāi)Ｐ驼_性的信息進(jìn)行整理分析，使學(xué)生對所建模型有更加深刻的認(rèn)識。

（4）對模型的具體應(yīng)用。在學(xué)生建立和完善化學(xué)模型后，教師要引導(dǎo)學(xué)生將總結(jié)好的模型用在新知識的學(xué)習(xí)上。學(xué)生利用模型認(rèn)知思維理解新知識，既可以節(jié)省時間，又可以提高學(xué)習(xí)效率。例如，在探究濃氨水揮發(fā)性的實(shí)驗(yàn)中，教師要準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)用具。由于濃氨水具有腐蝕性，所以本實(shí)驗(yàn)要采取教師演示的形式。實(shí)驗(yàn)時準(zhǔn)備兩個燒杯，一個燒杯中放入濃氨水，另一個燒杯中放入滴有酚酞的蒸餾水，并用一個大燒杯將兩個小燒杯罩住，然后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由于本實(shí)驗(yàn)觀察是重點(diǎn)，所以教師應(yīng)該將實(shí)驗(yàn)裝置放置于學(xué)生容易觀察的位置。經(jīng)過一段時間后，學(xué)生觀察到裝有蒸餾水的燒杯中的顏色由無色變?yōu)榧t色。這是因?yàn)闈獍彼畵]發(fā)，導(dǎo)致滴有酚酞的蒸餾水變色。這時，教師要引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度來思考問題，想象濃氨水揮發(fā)后，氨分子通過運(yùn)動，進(jìn)入滴有酚酞的燒杯中，進(jìn)而使其顏色發(fā)生變化。這樣，學(xué)生就利用模型認(rèn)知思維模式，進(jìn)一步理解和掌握了化學(xué)知識。

三、基于“模型認(rèn)知”的高中化學(xué)課堂教學(xué)案例

（1）元素化合物的性質(zhì)。元素化合物的知識多數(shù)需要學(xué)生進(jìn)行記憶，學(xué)生可以利用模型認(rèn)知思維將其簡化后再進(jìn)行理解和記憶。首先，教師提問：物質(zhì)的物理性質(zhì)一般包括哪些方面？學(xué)生回答有顏色、狀態(tài)、氣味、密度、揮發(fā)性等。接著，教師讓學(xué)生收集相關(guān)材料，總結(jié)物質(zhì)的物理性質(zhì)需要用什么方法來驗(yàn)證，如氣味、狀態(tài)和顏色可以通過觀察得到，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)需要進(jìn)行測試。在學(xué)生做好常規(guī)物質(zhì)歸納后，教師要舉出特殊例子引發(fā)學(xué)生思考。學(xué)生經(jīng)過細(xì)致分析，就會對物質(zhì)的物理性質(zhì)有清楚的模型認(rèn)知，為以后學(xué)習(xí)此類知識做好鋪墊。學(xué)習(xí)完元素化合物的物理性質(zhì)后，教師需引導(dǎo)學(xué)生對元素化合物的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行探究。元素化合物的化學(xué)性質(zhì)只能通過實(shí)驗(yàn)來探究，所以教師先帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的分類，再根據(jù)具體的化學(xué)性質(zhì)提出假設(shè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證探究。學(xué)習(xí)完整個元素化合物的性質(zhì)后，學(xué)生在腦海中就會形成模型認(rèn)知框架，而且會將其應(yīng)用到其他知識的學(xué)習(xí)中。學(xué)生在建立模型意識后，就會自覺運(yùn)用模型認(rèn)知思維來學(xué)習(xí)化學(xué)知識，從而降低化學(xué)學(xué)習(xí)難度，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信心。

（2）物質(zhì)分類。研究物質(zhì)分類時，教師可以結(jié)合數(shù)學(xué)中集合的概念進(jìn)行引導(dǎo)。教師可以在黑板上基于集合進(jìn)行畫圖，讓學(xué)生看到各種物質(zhì)在同一個分類標(biāo)準(zhǔn)上的關(guān)系。對于物質(zhì)分類，不同的標(biāo)準(zhǔn)會有不同的分類結(jié)果。教師可以以最簡單的酸、堿、鹽分類為例來講解圖示法，因?yàn)閷W(xué)生在初中階段已接觸過酸、堿、鹽相關(guān)知識，所以以其為例易于理解。教師要重點(diǎn)讓學(xué)生理解交叉部分的含義。講解完例子后，教師可以給學(xué)生留一個類似問題，讓學(xué)生動腦進(jìn)行分類，如可以以鹽的種類為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，如硫酸鹽、碳酸鹽等。

（3）化學(xué)計(jì)算?；瘜W(xué)計(jì)算題考查的知識點(diǎn)較多，思考角度直接影響著解題思路，需要具備一定的審題技巧。所以，講解化學(xué)計(jì)算時，教師可以結(jié)合模型認(rèn)知思維方法進(jìn)行指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生自行尋找已知條件、自行解決問題的能力。例如，進(jìn)行金屬與酸反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算時，教師要指導(dǎo)學(xué)生從離子方程式入手，找到其中發(fā)生重要反應(yīng)的離子，寫出離子反應(yīng)方程式。教師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用以往選擇的化學(xué)方程式計(jì)算的模型來建立離子方程式模型。

四、結(jié)束語

綜上所述，模型認(rèn)知思維是學(xué)習(xí)化學(xué)知識的必備素養(yǎng)。學(xué)生在應(yīng)用模型認(rèn)知思維解決問題的時候，可以快速排除干擾條件，找到其本質(zhì)所在，提高化學(xué)學(xué)習(xí)效率。教師在課堂上引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成建模意識，形成模型認(rèn)知思維，有利于學(xué)生更好地預(yù)習(xí)新知識和復(fù)習(xí)舊知識，從而減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]李靈敏.基于模型認(rèn)知與建構(gòu)的高中化學(xué)教學(xué)策略[J].化學(xué)教與學(xué)，2020（01）.

[2]周孝容.基于“模型認(rèn)知”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究[D].云南師范大學(xué)，2019.

[3]徐穎，孫吉鳳.素養(yǎng)進(jìn)階：高中化學(xué)“模型認(rèn)知”教學(xué)實(shí)踐[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019（02）.

[4]張美芳.建模思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[D].蘇州大學(xué)，2015.

作者簡介：王?。?981-），女，吉林白山人，一級教師，從事高中化學(xué)教學(xué)與研究。

Research on the Cultivation of Model Cognitive Thinking in High School Chemistry Teaching

Wang Wei

（Shishi No.1 Middle School， Fujian Province， Shishi 362700， China）

Abstract： Model cognitive thinking is an essential quality for learning chemistry knowledge. High school chemistry teachers need to focus on cultivating students' model cognitive thinking in teaching， so as to improve the quality of high school chemistry teaching and students' core literacy of chemistry. Based on the analysis of the connotation of model cognitive thinking， this paper discusses the high school chemistry classroom teaching strategies and teaching cases based on "model cognition".

Key words： high school chemistry teaching; core literacy; model cognitive thinking; training