初中化學(xué)模型思維能力模型建構(gòu)與應(yīng)用探索

福建省晉江市西濱中學(xué) 楊柳眉

初中學(xué)生已經(jīng)具備一定的自主意識(shí)與模型思維能力，因此會(huì)對(duì)自身感興趣的化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)原理、化學(xué)規(guī)律展開(kāi)自主探究、深度觀察。在化學(xué)課程教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)注重激發(fā)學(xué)生的探究欲望與求知欲望，對(duì)學(xué)生展開(kāi)精準(zhǔn)啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生自主思考化學(xué)知識(shí)背后所潛藏的原理，使學(xué)生通過(guò)物質(zhì)生成結(jié)構(gòu)探索來(lái)完成實(shí)驗(yàn)論證，并且設(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，使學(xué)生的求知欲望與學(xué)習(xí)興趣都得到有效激發(fā)，為后面的教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展提供重要助力。

一、化學(xué)模型思維能力培養(yǎng)的重要性

培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)是我國(guó)初中化學(xué)課程教學(xué)主旨，而模型思維能力作為化學(xué)課程核心素養(yǎng)的核心構(gòu)成部分，對(duì)化學(xué)模型思維能力展開(kāi)理論研究與實(shí)踐研究，具有重要的實(shí)踐價(jià)值與理論價(jià)值。

（一）符合國(guó)內(nèi)化學(xué)課程改革目標(biāo)

在經(jīng)濟(jì)全球化背景下，我國(guó)開(kāi)展了課程改革，在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上展開(kāi)創(chuàng)新與優(yōu)化，針對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)與核心素養(yǎng)展開(kāi)培養(yǎng)，保證學(xué)生可以在社會(huì)高速發(fā)展的背景下?lián)碛懈映錾谋憩F(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，需要在初中化學(xué)課程教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、知識(shí)創(chuàng)新能力與知識(shí)遷移能力展開(kāi)有效培養(yǎng)。新課改明確提出：“素質(zhì)教育理念要以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為核心教育目標(biāo)，以能力培養(yǎng)為第一準(zhǔn)則，對(duì)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)展開(kāi)科學(xué)優(yōu)化，使學(xué)生的社會(huì)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐能力都可以得到有效豐富與培養(yǎng)，促使學(xué)生將所學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，強(qiáng)化各項(xiàng)能力，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)與技能解決問(wèn)題，開(kāi)創(chuàng)人生新篇章?！倍囵B(yǎng)學(xué)生化學(xué)思維能力與化學(xué)課程改革目標(biāo)高度契合，因此初中化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)對(duì)此加強(qiáng)重視，在理論教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)初中學(xué)生的模型思維能力與科學(xué)素養(yǎng)展開(kāi)有效培養(yǎng)。

（二）促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)生成

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)是新課改背景下在傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)目標(biāo)基礎(chǔ)上提出的又一大教學(xué)目標(biāo)，由于化學(xué)課程與日常生活存在密切關(guān)聯(lián)，因此化學(xué)學(xué)科能力歸結(jié)為核心素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵性內(nèi)容之一。基于教學(xué)材料視角，除去教材當(dāng)中原有的教學(xué)模型外，在任何知識(shí)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)都可以將模型作為理解載體，提升學(xué)生對(duì)化學(xué)原理以及化學(xué)概念性知識(shí)的理解程度。在理論知識(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)，化學(xué)模型可以將紛亂復(fù)雜的概念知識(shí)記錄下來(lái)，同時(shí)結(jié)合模型認(rèn)知來(lái)提升學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解程度，這也是化學(xué)課程教學(xué)活動(dòng)順利開(kāi)展的重要保障。不僅如此，模型與建模是科學(xué)發(fā)展的核心元素，因此也是科學(xué)課程學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)當(dāng)中必不可少的能力與認(rèn)知。目前，科學(xué)模塊化逐漸受到教育界高度重視，但反觀教學(xué)文件當(dāng)中雖然反復(fù)強(qiáng)調(diào)模型建設(shè)的重要性，但對(duì)于如何開(kāi)展化學(xué)模型構(gòu)建、如何培養(yǎng)學(xué)生模型思維能力卻未做出精準(zhǔn)說(shuō)明。在實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)，教育人員對(duì)模型建設(shè)的重視程度不足，對(duì)模型特征與模型本質(zhì)缺乏全面性認(rèn)知，很難清晰地辨別原型與模型。為保證初中學(xué)生的化學(xué)模型思維能力得到有效培養(yǎng)，教師需要在初中課程教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生展開(kāi)實(shí)踐指導(dǎo)與理論指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)形成，早日成為具備良好創(chuàng)新意識(shí)與學(xué)科素養(yǎng)的高素質(zhì)人才。

（三）是化學(xué)學(xué)科能力的重要體現(xiàn)

模型思維能力是基于化學(xué)課程學(xué)習(xí)衍生出的科學(xué)技能，因此也是化學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分，通過(guò)模型思維能力培養(yǎng)可以幫助學(xué)生更加形象地認(rèn)知化學(xué)知識(shí)。需要注意的是，科學(xué)思維與模型思維能力培養(yǎng)并非單純管控實(shí)驗(yàn)步驟或者提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)比例，而是一個(gè)檢驗(yàn)學(xué)科模型以及構(gòu)建學(xué)科理論的復(fù)雜性過(guò)程，此環(huán)節(jié)需要確保形成知識(shí)與自然界知識(shí)緊密結(jié)合，并且有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性與積極性。建?；顒?dòng)成為化學(xué)課程學(xué)習(xí)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)可以促進(jìn)學(xué)生更加全面、更加深刻地理解并且掌握化學(xué)原理以及化學(xué)模型性質(zhì)，使學(xué)生明確如何構(gòu)建化學(xué)模型、如何區(qū)分化學(xué)模型，對(duì)化學(xué)模型的實(shí)際性質(zhì)、實(shí)際作用、實(shí)際應(yīng)用范圍以及應(yīng)用局限性有更加清楚的認(rèn)知。在學(xué)習(xí)同一化學(xué)現(xiàn)象環(huán)節(jié)，可以通過(guò)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?、?gòu)建模型等方式來(lái)提升對(duì)化學(xué)現(xiàn)象的理解，并且借助多重模型來(lái)進(jìn)行化學(xué)現(xiàn)象解釋與化學(xué)現(xiàn)象表達(dá)。具體而言，化學(xué)模型的價(jià)值在于以下兩方面：首先可以使某些微觀物質(zhì)呈現(xiàn)宏觀化特征；其次是自身包含對(duì)微觀物質(zhì)的深度認(rèn)知，將微觀粒子以更加簡(jiǎn)潔明了的語(yǔ)言方式呈現(xiàn)出來(lái)，從而幫助學(xué)生構(gòu)建宏觀模型思維。

二、初中化學(xué)課程教學(xué)環(huán)節(jié)模型構(gòu)建的實(shí)踐策略

（一）發(fā)揮模型建構(gòu)優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生模型思維

為顯著提升化學(xué)課程教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與綜合素質(zhì)發(fā)展，首先應(yīng)當(dāng)提升化學(xué)課程與其他學(xué)科知識(shí)的聯(lián)系，確?；瘜W(xué)知識(shí)可以實(shí)現(xiàn)與其他學(xué)科知識(shí)相互促進(jìn)、相互銜接，形成完善的科學(xué)體系，助力學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)形成。其次要適當(dāng)分解教學(xué)材料當(dāng)中的學(xué)科因素，在化學(xué)原理與化學(xué)概念知識(shí)教學(xué)時(shí)利用學(xué)生在其他學(xué)科所學(xué)到的知識(shí)完成知識(shí)點(diǎn)類比、知識(shí)點(diǎn)同化、知識(shí)點(diǎn)理解、知識(shí)點(diǎn)吸收以及知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用，這樣可以有效發(fā)揮模型建構(gòu)的價(jià)值與優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生預(yù)留充足的自主發(fā)展空間與自主創(chuàng)新空間，使學(xué)生可以形成良好的空間想象能力與模型思維能力。結(jié)合化學(xué)教學(xué)本質(zhì)而言，這是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)開(kāi)展的科學(xué)類學(xué)科，而模型思維則是化學(xué)素養(yǎng)形成的重要助力，因此模型思維需要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。

為實(shí)現(xiàn)這一目的應(yīng)首先向?qū)W生講解理論知識(shí)，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)掌握得越深刻，對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)活動(dòng)越有利。例如，在氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以分別給出氫氣模型示意圖以及氫氣化合生成水示意圖，再引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主觀察的方式來(lái)探索實(shí)驗(yàn)步驟，以更加直觀的方式幫助學(xué)生完成模型思維培養(yǎng)。

（二）加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)探究，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

化學(xué)課程不僅與數(shù)學(xué)、物理等課程有密切關(guān)聯(lián)，同樣也與很多現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象與科學(xué)原理有密切關(guān)聯(lián)。因此，教師為培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，應(yīng)當(dāng)為學(xué)生預(yù)留充足的探索空間，使學(xué)生可以在特定的情境當(dāng)中展開(kāi)知識(shí)點(diǎn)探究，逐漸養(yǎng)成良好的發(fā)展思維。需要注意的是，化學(xué)課程具有一定的系統(tǒng)性，因此在知識(shí)點(diǎn)探索環(huán)節(jié)需要注重探索內(nèi)容與本課內(nèi)容的契合程度，確保拓展的內(nèi)容不會(huì)淡化本課教學(xué)主題，確保整體知識(shí)點(diǎn)流暢緊湊。在此環(huán)節(jié)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)資料查詢、資料閱讀、資料分析，以此完成知識(shí)點(diǎn)拓展與知識(shí)點(diǎn)內(nèi)化，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的探究習(xí)慣與探究興趣。與此同時(shí)，化學(xué)學(xué)習(xí)會(huì)涵蓋大量的概念性知識(shí)，因此需要學(xué)生擁有一定的模型思維，因此教師在教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)注重凸顯學(xué)生主體地位，以問(wèn)題式導(dǎo)入激發(fā)學(xué)生展開(kāi)自主思考。在學(xué)生自主思考以及交流討論環(huán)節(jié)，教師應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況展開(kāi)深度探索，掌握學(xué)生思維偏差之處，給予正確引導(dǎo)，這也是學(xué)生模型思維能力與探究能力形成的重要助力。為實(shí)現(xiàn)這一目的，教師在正式教學(xué)之前可以向?qū)W生提出主題性問(wèn)題，要求學(xué)生結(jié)合現(xiàn)有知識(shí)儲(chǔ)備以及模型思維能力來(lái)探索問(wèn)題與解決任務(wù)，這樣可以有效激發(fā)學(xué)生的潛在能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性。除此之外，教師要對(duì)學(xué)生展開(kāi)正確引導(dǎo)，幫助學(xué)生整理所學(xué)知識(shí)，探索各知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，使學(xué)生形成完整的化學(xué)知識(shí)體系，并且形成獨(dú)立的自主學(xué)習(xí)方法，可以在自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)對(duì)整個(gè)教學(xué)流程以及思維品質(zhì)展開(kāi)有效評(píng)價(jià)，從而完成知識(shí)點(diǎn)遷移。久而久之，不僅學(xué)生的探索能力與模型思維能力可以得到顯著提升，而且學(xué)生會(huì)形成良好的探究習(xí)慣，為后續(xù)更深層次的課程學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

例如，在初中化學(xué)課程“化學(xué)給我們帶來(lái)什么”教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以將本課教學(xué)內(nèi)容精準(zhǔn)地劃分為正確認(rèn)知物質(zhì)、合理利用資源、促進(jìn)科學(xué)發(fā)展三大板塊。就正確認(rèn)識(shí)物質(zhì)這一環(huán)節(jié)展開(kāi)深度教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生以小組形式探討鐵鍋在烹飪環(huán)節(jié)具有哪些優(yōu)勢(shì)以及吸煙會(huì)對(duì)人體帶來(lái)哪些危害，這些危害又是如何形成的。在小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生可以通過(guò)自主思考、小組討論、查詢資料、向教師求解等方式來(lái)獲取正確信息。接下來(lái)在深入討論環(huán)節(jié)，深度講解補(bǔ)鐵可以促進(jìn)血紅蛋白生成，這樣學(xué)生在生活當(dāng)中遇到此類問(wèn)題可以科學(xué)解決，顯著提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力。同類知識(shí)還有食醋與食鹽分別含有什么成分？綠色植物如何將二氧化碳與水轉(zhuǎn)化為淀粉？脂肪與淀粉、蛋白質(zhì)、糖分在人體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)何種變化？這些都是學(xué)生感興趣的內(nèi)容，可以有效激發(fā)學(xué)生探究欲望。

（三）創(chuàng)新化學(xué)教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

在化學(xué)課程教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以在模型構(gòu)建環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)特定的教學(xué)情境，使學(xué)生在教學(xué)情境當(dāng)中展開(kāi)問(wèn)題探索，并且大膽做出設(shè)想，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)與日常生活產(chǎn)生聯(lián)系，更加積極、更加主動(dòng)地參與到科學(xué)探究活動(dòng)當(dāng)中。在探究活動(dòng)當(dāng)中，使學(xué)生的學(xué)科思維與科學(xué)方法有機(jī)融合，從而轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)模式，將學(xué)生從原有的教學(xué)體系當(dāng)中抽離出來(lái)，助力學(xué)生逐漸接受新型教育模式，并且在新型教育模式的助力下展開(kāi)主動(dòng)探索，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題來(lái)展開(kāi)學(xué)習(xí)方式創(chuàng)新。通過(guò)模型建構(gòu)的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)可以由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)，突破傳統(tǒng)理論教學(xué)的限制，在新型教學(xué)模式當(dāng)中展開(kāi)技能學(xué)習(xí)與知識(shí)探索，逐漸形成解決問(wèn)題與探究問(wèn)題的方法與技巧，促進(jìn)學(xué)生終身學(xué)習(xí)意識(shí)的形成，有助于學(xué)生綜合素質(zhì)和身心健康發(fā)展。

例如，同樣在“化學(xué)給我們帶來(lái)什么”課程教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以在基礎(chǔ)教學(xué)完成后為學(xué)生預(yù)留自主思考與自主觀察任務(wù)，針對(duì)全體學(xué)生提出問(wèn)題：“一處小型倉(cāng)庫(kù)當(dāng)中堆積一批袋裝化肥，經(jīng)過(guò)一個(gè)夏天，倉(cāng)庫(kù)管理員發(fā)現(xiàn)化肥氣味越發(fā)濃烈，而且伴隨部分的化肥數(shù)量減少，還有包裝袋存在破損，但卻沒(méi)有化肥遺落在地上。為什么化肥會(huì)憑空消失？”通過(guò)教師的引導(dǎo)，學(xué)生立刻對(duì)此現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的探究興趣，渴望通過(guò)化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)掌握化肥變少的原因。此環(huán)節(jié)教師同樣可以引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)小組交流，并且大膽做出假設(shè)，要求學(xué)生結(jié)合小組討論環(huán)節(jié)來(lái)完成知識(shí)點(diǎn)內(nèi)化。為保證學(xué)生對(duì)本課教學(xué)原理有更加清晰的認(rèn)知，教師還應(yīng)為學(xué)生展示加熱碳酸氫氨的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，探索實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并且自主推理、自主聯(lián)想，判定化肥消失的原因，說(shuō)出化肥消失的原理。具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：取少量碳酸氫氨固體粉放入特定的蒸發(fā)器皿當(dāng)中，并且在下方放置酒精燈定型加熱，以更加直觀的方式呈現(xiàn)化學(xué)原理。

（四）提升閱讀教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力

在初中化學(xué)課程教學(xué)環(huán)節(jié)，為保證教學(xué)效率，教師首先應(yīng)當(dāng)引入混合教學(xué)模式，要求學(xué)生在課前自主預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)完成課前預(yù)讀，對(duì)知識(shí)點(diǎn)有基礎(chǔ)的了解，并且明確本課教學(xué)目標(biāo)，這樣可以在正式聽(tīng)課期間做到有的放矢。與此同時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生在筆記上記錄本課重點(diǎn)以及學(xué)習(xí)難點(diǎn)，以此提升課堂聽(tīng)課效率。通常課前閱讀會(huì)選擇重點(diǎn)內(nèi)容展開(kāi)閱讀，而課堂閱讀則是在教師的引領(lǐng)下展開(kāi)深度閱讀，幫助學(xué)生完成知識(shí)點(diǎn)內(nèi)化，提升對(duì)理論知識(shí)與化學(xué)概念的理解。在教師的正確引導(dǎo)下，教學(xué)活動(dòng)極具針對(duì)性，可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合化學(xué)思路來(lái)展開(kāi)精細(xì)化閱讀，使學(xué)生一邊鉆研教材，一邊對(duì)課文結(jié)構(gòu)展開(kāi)深度探索，這樣不僅學(xué)生的思維能力可以得到有效培養(yǎng)，同時(shí)可以有效發(fā)揮思維能力建模的優(yōu)勢(shì)。

總而言之，模型思維能力培養(yǎng)與初中化學(xué)課程高度契合，二者之間具有諸多互通之處。初中化學(xué)教師可以通過(guò)發(fā)揮模型建構(gòu)優(yōu)勢(shì)、加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)探究、創(chuàng)新化學(xué)教學(xué)方式、提升閱讀教學(xué)效果等方式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生模型思維能力，為學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展、核心素養(yǎng)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)而穩(wěn)固的基礎(chǔ)。