選課走班背景下，思維建模在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究

吳曉艷

摘 要：若要確保選課走班的全面推行，增強(qiáng)教學(xué)水平，促進(jìn)學(xué)生的自主能力發(fā)展，我國(guó)大部分中學(xué)都在全面加強(qiáng)教學(xué)模式改革。其中，思維建模已成為一個(gè)有效的科研方法及認(rèn)知措施，其能夠?qū)⑽粗D(zhuǎn)變成已知，由此來(lái)解決未知問(wèn)題。本文以思維建模為著眼點(diǎn)，探討了其在選課走班背景下在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的具體應(yīng)用，旨在為廣大一線(xiàn)教師提供指導(dǎo)[1]。

關(guān)鍵詞：選課走班;思維建模;中學(xué)化學(xué);應(yīng)用研究

引言：中學(xué)化學(xué)的根本教學(xué)目標(biāo)是增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，基于新課改理念的作用下，選課走班已成為我國(guó)大部分中學(xué)課程改革的一項(xiàng)主要內(nèi)容。選課走班是一個(gè)系統(tǒng)性的教學(xué)管理方法，其宗旨是為了充分促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)豐富多樣的教學(xué)課程，其突破了傳統(tǒng)行政班的束縛，對(duì)學(xué)校班級(jí)管理、人員調(diào)配、教學(xué)模式篩選、教學(xué)評(píng)價(jià)等造成一定的挑戰(zhàn)。若要確保選課走班教學(xué)工作的順利推進(jìn)，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，不少化學(xué)教師應(yīng)用思維建模模式進(jìn)行授課，這對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知能力和理解能力，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率發(fā)揮重要作用。

一、選課走班的概述及思維建模意義

（一）選課走班的概述

在加強(qiáng)高考政策深化改革的背景下，我國(guó)教育部制定了一個(gè)重要的教學(xué)方案——“選課走班制”。這是高中課程改革的一個(gè)典型特點(diǎn)，為了迎合社會(huì)發(fā)展對(duì)多元化人才的基本需求，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，在保障所有學(xué)生都獲得基礎(chǔ)發(fā)展的背景下，對(duì)不同學(xué)科實(shí)施分層次的教學(xué)課程設(shè)計(jì)，由此能夠讓不同層次的學(xué)生都獲得進(jìn)步。具體來(lái)說(shuō)，選課走班制是以立德樹(shù)人、培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)為宗旨，是在嚴(yán)格遵循“因材施教”理念的前提下，滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化需求而開(kāi)展的一項(xiàng)全新的教學(xué)形式。選課走班一定要滿(mǎn)足“學(xué)生選得好、學(xué)得好、考得好”的基本要求，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展而發(fā)揮積極作用。對(duì)此，在我國(guó)中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，選課走班制已全面推進(jìn)，其根據(jù)學(xué)生的選課方向、興趣特點(diǎn)、認(rèn)知能力等進(jìn)行授課，完全打破了傳統(tǒng)行政班的教學(xué)模式，讓填報(bào)的學(xué)生到指定的地方上課，便于授課教師的全方位掌控和管理，是一個(gè)增強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生興趣的有效教學(xué)手段[2]。

（二）意義

思維建模是一個(gè)用于解決實(shí)際問(wèn)題、展開(kāi)科學(xué)研究的一個(gè)重要方式，其對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)揮積極作用。按照課程教學(xué)目標(biāo)分類(lèi)的基本特點(diǎn)來(lái)看，在運(yùn)用思維建模方法的過(guò)程中，需要考慮四個(gè)方面的內(nèi)容：分析模型、感受模型、應(yīng)用模型、評(píng)價(jià)模型。由此來(lái)看，教學(xué)的過(guò)程并非瞬間能夠?qū)崿F(xiàn)的，這需要循序漸進(jìn)地進(jìn)行推進(jìn)?，F(xiàn)今，思維建模在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用逐漸受到重視，其對(duì)中學(xué)化學(xué)教師的教學(xué)思想、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容等造成很大的影響。

首先，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，思維建模是一個(gè)理想化且不可或缺的教學(xué)方法，其促使學(xué)生更全面地了解物質(zhì)的微觀世界，并通過(guò)構(gòu)建宏觀的物質(zhì)模型來(lái)分析化學(xué)實(shí)體，由此總結(jié)出相應(yīng)的理論體系。例如通過(guò)“有效碰撞理論模型”的理解，學(xué)生能夠明確指出“溫度、壓強(qiáng)、催化劑等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率造成的影響”。這不僅能夠幫助學(xué)生對(duì)化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行歸納和理解，并且也能夠幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的規(guī)律和技巧，從而大大地增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。

其次，思維建模能夠培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維能力。在實(shí)際教學(xué)中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)化學(xué)的技巧是運(yùn)用適宜的思維方法。思維模型能夠引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)不同的化學(xué)現(xiàn)象尋找事物的變化規(guī)律和特點(diǎn)，由此能夠確定一些重要的影響因素，從而迅速解決相關(guān)問(wèn)題。例如在《勒夏特列原理》教學(xué)中，教師需要借助于思維模型指出外界相關(guān)因素對(duì)平衡移動(dòng)造成的影響，不但能夠讓學(xué)生通過(guò)假設(shè)、演繹等擁有想象能力，而且也能夠增強(qiáng)學(xué)生的化學(xué)思維能力。

再者，思維建模能夠增強(qiáng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素質(zhì)。化學(xué)學(xué)科素質(zhì)主要是指化學(xué)應(yīng)用知識(shí)、科研能力、學(xué)科品質(zhì)等。在實(shí)際教學(xué)中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生明白“為什么”，并且也要讓學(xué)生明白“如何獲得和應(yīng)用”。通過(guò)思維建模方法能夠有效地解決“如何獲得”這一問(wèn)題。例如在分析一些復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象時(shí)，教師利用思維模型構(gòu)建，讓問(wèn)題的解決方式更具有實(shí)用性和針對(duì)性。這對(duì)學(xué)生提出化學(xué)假設(shè)指明了方向，由此能夠使學(xué)生充分發(fā)揮想象空間，進(jìn)行有效的推理和辨析，由此能夠獲得相關(guān)知識(shí)，為培養(yǎng)學(xué)生靈活多變的思維能力做鋪墊，從而增強(qiáng)自身的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

二、選課走班背景下，思維建模在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）在概念教學(xué)中的應(yīng)用

由于化學(xué)概念理論相對(duì)抽象，不易理解，那么如何利用思維模式來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)行理解和掌握呢？我們?cè)趹?yīng)用思維建模方法的時(shí)候，需要扭轉(zhuǎn)學(xué)生的傳統(tǒng)認(rèn)知思想，增強(qiáng)概念原理的認(rèn)識(shí)功能，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)建核心的化學(xué)認(rèn)知和思想。例如在《溶液濃度的表示》教學(xué)中，教師明確指出，溶液濃度一般是通過(guò)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度這兩種方法進(jìn)行表達(dá)。首先，需要向?qū)W生說(shuō)明溶液的組成要素，然后創(chuàng)建質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概念。在此期間，教師需要為學(xué)生展示顏色不一的三種CuSO4溶液，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行觀察，由此判斷溶液濃度大小;其次，分析溶液組成的含義，然后明確與溶液組成相關(guān)的關(guān)系式，利用簡(jiǎn)單的計(jì)算，加強(qiáng)對(duì)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的理解效果。隨后，需要與日常生活的實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，“溶液稀釋和配置問(wèn)題的計(jì)算”通過(guò)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算，由此能夠案例演練，加深對(duì)概念的理解。由此來(lái)看，在實(shí)際教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)方法效率不高，學(xué)生的理解受限，若要確保學(xué)生更深刻地理解相關(guān)概念與定義，則需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境，利用不斷完善溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概念模式，加深學(xué)生對(duì)概念的理解與記憶。

（二）在化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

研究化學(xué)反應(yīng)的具體性質(zhì)，則需要結(jié)合以往的學(xué)習(xí)知識(shí)創(chuàng)建思維模型。例如在《探究金屬化學(xué)性質(zhì)》教學(xué)中，由于很多學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸到相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)此其頭腦中能夠形成一個(gè)初步的思維模型，這對(duì)于其接下來(lái)的研究帶來(lái)很大的幫助。教師可以通過(guò)“金屬鈉與O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)”為例子構(gòu)建思維模型，其內(nèi)容主要包括：化學(xué)反應(yīng)、引出疑問(wèn)、問(wèn)題解答、思維拓展、模型修正等。教師在引導(dǎo)學(xué)生建模的過(guò)程中，一開(kāi)始需要結(jié)合學(xué)生以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)解答未知問(wèn)題，然后初步建模，隨后通過(guò)思維拓展得到知識(shí)的累積，再對(duì)原模型進(jìn)行修正和優(yōu)化，由此能夠幫助學(xué)生打破常規(guī)，增強(qiáng)思維的靈活性。再如，在電池反應(yīng)教學(xué)中，由于這一章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)過(guò)于抽象，且對(duì)學(xué)生的綜合能力要求比較高，所以，學(xué)生的理解難度極大。尤其是在電池反應(yīng)的基本理解方面，往往會(huì)存在一定的偏差，這對(duì)于解決一些綜合性的應(yīng)用題來(lái)說(shuō)，大部分學(xué)生找不到科學(xué)、有效的思路。探究其原因，則是由于傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)于注重電極反應(yīng)的闡釋?zhuān)瑓s忽視了學(xué)生對(duì)原電池等相關(guān)知識(shí)的整理與理解，由此導(dǎo)致學(xué)生所掌握的知識(shí)點(diǎn)過(guò)于零碎和分散，所以，必須要通過(guò)思維建模的方式進(jìn)行教學(xué)。教師需要通過(guò)化學(xué)能量轉(zhuǎn)化層面對(duì)原電池的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述與解析，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示、學(xué)生動(dòng)手操作等方法，幫助學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行闡釋?zhuān)纱四軌蚋庇^地理解不同能量轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)。同時(shí)，在學(xué)生理解的過(guò)程中，還需要鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)聯(lián)想以前的舊知識(shí)（電流輸出機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）等進(jìn)行思考，由此能夠探討在電極反應(yīng)中，“Cu片中電子減少，Zn片中電子增加，出現(xiàn)電勢(shì)差，導(dǎo)致電子獲得充足的運(yùn)動(dòng)能量，由此獲得電流”，這對(duì)于學(xué)生下一步進(jìn)行電池裝置的設(shè)計(jì)與改裝提供了更具體的支持，以便于學(xué)生的學(xué)習(xí)效率大大提升。

（三）在化學(xué)規(guī)律教學(xué)中的應(yīng)用

根據(jù)新課標(biāo)的內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)中，教師不能夠過(guò)度地依賴(lài)傳統(tǒng)的教學(xué)模式，則需要利用多元化的教學(xué)策略鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生的合作交流能力不斷提升。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，教師需要幫助學(xué)生掌握認(rèn)知規(guī)律，利用構(gòu)建思維模型，引導(dǎo)學(xué)生探究外界因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)造成的影響。例如在“化學(xué)平衡移動(dòng)”教學(xué)中，教師首先指出溫度、濃度等因素對(duì)化學(xué)平衡因素造成的影響特點(diǎn)，然后利用勒夏特列理論構(gòu)建思維模型，然后探討壓強(qiáng)與化學(xué)平衡之間的相關(guān)性，幫助學(xué)生結(jié)合實(shí)際應(yīng)用去理解和掌握。在此期間，針對(duì)學(xué)生提出的任何疑問(wèn)，教師則需要鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上進(jìn)行討論，由此能夠更好地尋找答案。這種方式能夠使理論知識(shí)變得更加具體和直觀，能夠大大地提高學(xué)生的理解能力和應(yīng)用能力。

（四）在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用

選課走班背景下，隨著教學(xué)進(jìn)度的不斷推進(jìn)，如果化學(xué)計(jì)算完全遵循原來(lái)的模式，那么會(huì)影響學(xué)生的掌握效果。對(duì)此，在創(chuàng)建化學(xué)計(jì)算解題模型方面，需要以解答分析、思路設(shè)計(jì)、方法應(yīng)用等方面為著眼點(diǎn)，探析其存在的異同點(diǎn)。例如在與物質(zhì)的量相關(guān)計(jì)算的過(guò)程中，教師需要引導(dǎo)理解物質(zhì)的量的概念、摩爾單位的含義等，由此通過(guò)定量分析法對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析，并給予數(shù)據(jù)計(jì)算，在創(chuàng)建思維模型的過(guò)程中，則需要培養(yǎng)學(xué)生的思維邏輯能力，以便于創(chuàng)建一種數(shù)學(xué)模型，方可將相關(guān)的計(jì)算公式運(yùn)用其中進(jìn)行換算，這對(duì)下一步的化學(xué)學(xué)習(xí)奠定穩(wěn)固基礎(chǔ)[3]。

（五）在反應(yīng)分析中的應(yīng)用

通過(guò)化學(xué)反應(yīng)蘊(yùn)藏的原理構(gòu)建思維模型，能夠從中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些典型反應(yīng)的研究。例如在“NH4Cl溶液是否能夠除去Mg（OH）2？”的問(wèn)題中，通過(guò)其化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行探討，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，并對(duì)其思維意識(shí)進(jìn)行啟發(fā)和引導(dǎo)，從而讓學(xué)生將注意力轉(zhuǎn)移到電解質(zhì)溶液反應(yīng)方面。在創(chuàng)建分析模型的時(shí)候，需要探討溶液中的離子類(lèi)型，并對(duì)其平衡移動(dòng)進(jìn)行分析，根據(jù)離子反應(yīng)探討模型的應(yīng)用原理，進(jìn)而對(duì)相關(guān)類(lèi)似問(wèn)題進(jìn)行分析和解答。對(duì)此，在模型創(chuàng)建的過(guò)程中，能夠讓學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行思考，提高學(xué)生的遷移能力，促使學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感和自豪感。

結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上內(nèi)容的分析我們能夠看出，選課走班背景下，思維建模在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中是一個(gè)不可或缺的學(xué)習(xí)方式，其是適應(yīng)新課改要求的一個(gè)重要發(fā)展態(tài)勢(shì)。教師需要規(guī)范、有效、積極地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用思維建模進(jìn)行學(xué)習(xí)，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的思維邏輯能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新發(fā)展能力等具有極大的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]莫遠(yuǎn)英.思維導(dǎo)圖在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].廣西教育，2016（42）：85-86.

[2]李靜雯.思維導(dǎo)圖在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的研究[D].南京師范大學(xué)，2006.

[3]梁曉康.思維導(dǎo)圖在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2008（7）：5-7.

本文系福建省泉州市石獅市級(jí)課題“在新高考背景下，化學(xué)思維建模在中學(xué)化學(xué)的應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：SGC—2021）階段性研究成果。