基于新課標模型認知在高中化學教學中的功能與價值研究

摘要：基于CASES-T 模型理論將高中教材中模型分為實物模型、理論模型和認知模型，并從理解、建構(gòu)、運用和優(yōu)化模型的視角研究高中化學教學各環(huán)節(jié)中模型認知的育人功能和學科價值，精準建構(gòu)素養(yǎng)為本導向下的高中化學課堂教學體系，促進化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，提升學生的關(guān)鍵能力。

關(guān)鍵詞：模型；模型認知；課程標準；學科核心素養(yǎng)

中圖分類號：G630""" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1009-3583（2024）-0145-03

Research on the Function and Value of New CurriculumModel Cognition in High School Chemistry Teaching

LIU Yuan-da

（ Chongqing Yunyang Shuangjiang Middle School， Yunyang 404500， China ）

Abstract： Based on the theory of CASES-T model， the models in senior high school textbooks are divided into physical model， theoretical model and cognitive model， from the perspective of understanding， constructing， applying and optimizing the model. This paper studies the educational function and subject value of model cognition in each link of senior high school chemistry teaching， and precisely con- structs the classroom teaching system of senior high school chemistry under the guidance of accomplishment， promotes the cultivation of chemical core literacy， enhances the key ability of students.

keywords： model; model cognition; curriculum standard; subject core literacy

“模型”一詞在2003年我國教育部頒布的《普通高中化學課程標準》中被提到9次，在《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）中被提到63次，其育人功能與學科價值被進一步優(yōu)化和提升。

新課標明確了模型認知為化學學科核心素養(yǎng)。如何落實模型認知素養(yǎng)為本導向下的“教、學、評”一體化教學？需深入研究高中化學課程標準和人教版高中化學教材中“模型”的功能與價值，提高課堂教學實效性。

1模型的價值與功能初探

1.1模型含義與價值

新教材（人教2021版）高中化學第一章物質(zhì)及其變化第二節(jié)離子反應(yīng)及應(yīng)用的方法導引中對模型的定義為：在對研究對象進行實驗觀察和證據(jù)推理的基礎(chǔ)上，利用簡化、抽象和類比等方法，將反映研究對象的本質(zhì)特征形成一種概括性的描述或認識思路，是理論發(fā)展的一種重要方式[1]。模型本身是不直接產(chǎn)生價值的，在化學學科中大多數(shù)結(jié)論只是在某些情況下成立，模型能夠把特定結(jié)果所需要的條件清晰地揭示出來。當原型太小、太大、太快、太久、太遙遠或太復(fù)雜時，對結(jié)構(gòu)和變化過程需具體化和形象化；對因果關(guān)系可用數(shù)學表達時，人們常用模型來認知、分析、推測、論證和探究。

1.2模型分類與功能

高中化學教學要引導學生從微觀層次認識物質(zhì)，用化學式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式和方程式描述物質(zhì)及其變化規(guī)律。從研究內(nèi)容和方法上可將高中化學教材中的模型分為：

（1）實物模型：人們根據(jù)相似性理論按原系統(tǒng)比例縮小（或放大或與原比例一樣）的實物，具有某種特定功能的三維相似性，包括宏觀實物模型和微觀實物模型兩類。宏觀實物模型是用實物或圖片進行定性或定量地描述類比化工生產(chǎn)和化學實驗設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)與工作原理的模型，如化工類生產(chǎn)設(shè)備模型、化學實驗裝置模型、電化學裝置模型等。微觀實物模型是人們用符號、圖片、動畫、實物等形式抽象、簡化描述物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)，解釋物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，如電子云模型、原子結(jié)構(gòu)模型、結(jié)構(gòu)示意圖模型等。

（2）理論模型：人們?yōu)檠芯繉ο蟠_定的主要變量、因素和規(guī)律而以數(shù)字、文字、符號、圖片、圖表、公式等形式建立的概念、原理、定律及預(yù)測物質(zhì)變化規(guī)律的模型，如概念模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論模型、元素周期律模型、物質(zhì)變化過程模型、理想氣體模型、化學反應(yīng)原理模型等。

（3）認知模型：人們對已知的化學知識整理成能看、能聽、能理解、能思考、能規(guī)劃任務(wù)的模型，從認知心理學范疇又可稱為思維模型或認識模型，常用圖表、圖片、關(guān)系圖、動畫或文字等方式描述研究對象系統(tǒng)化的認識思路，包括研究對象、認知角度、化學問題及目標任務(wù)四要素，是學習一個模塊化學知識和解決一類化學問題時所必備的方法。如硫元素“價類”二維圖認知模型、“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系認識模型、原子結(jié)構(gòu)思維模型、溶解度認識模型等。

這三類模型相互聯(lián)系，沒有嚴格的界限，僅從研究對象類別和功能上做了大致區(qū)分。單旭峰還從考查的角度把認知模型分為5種：概念模型、結(jié)構(gòu)模型、過程模型、數(shù)學模型和復(fù)雜模型[2]。而基于新課標、新教材和素養(yǎng)為本導向的“教、學、評”一體化的角度來研究和分析模型，概念模型屬于理論模型，結(jié)構(gòu)模型屬于微觀實物模型，過程模型和數(shù)學模型屬于認知模型中的思維模型。

2發(fā)展學生模型認知素養(yǎng)分析

2.1模型認知的涵義

認知是指人們通過感知、思考和理解來獲取知識和認識世界的過程。它涉及感知外界刺激、注意力的選擇和集中、記憶的存儲和回憶、思維的加工和推理、語言的理解和表達等多個方面，幫助人類理解世界、獲取知識和解決問題。新課標中模型認知素養(yǎng)表述為：知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律[3]。

2.2“模型認知”的化學學科功能

新課標對“模型認知”素養(yǎng)的要求包括對模型本身的認識和理解、運用多種模型去表征和解釋現(xiàn)象，以及建構(gòu)模型并優(yōu)化模型。還對模型認知水平劃分為：水平1：學生能識別物質(zhì)模型和理論模型，能理解與辨析化學事實和理論模型的內(nèi)在聯(lián)系。水平2：學生能運用理論模型歸納、解釋化學現(xiàn)象；推測和論證物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化規(guī)律。水平3：學生能分析物質(zhì)變化的理論模型，改進和優(yōu)化模型。水平4：學生能根據(jù)化學問題情境建構(gòu)、運用、探究、優(yōu)化模型。概言之，基于高中生學習化學認知特點和新課標模型認知水平劃分，模型認知可分為理解模型、建構(gòu)模型、運用模型和優(yōu)化模型，按此對師生的要求難度越來越高。

2.3“模型認知”素養(yǎng)的學科價值

（1）課程目標要求

教師在化學教學中引導學生多角度理解、建構(gòu)、運用和優(yōu)化模型，以此解決化學問題和研究復(fù)雜的化學問題，多角度、多方法培養(yǎng)化學模型認知素養(yǎng)。

（2）課程內(nèi)容和教學提示要求

鄭長龍等專家認為內(nèi)容（Content）、活動（Activ- ity）、策略（Strategy）、評價（Evaluate）、情境（Situ- ation）表征了新課標所倡導的化學課堂教學系統(tǒng)構(gòu)造（如下圖）[4]。

構(gòu)建五要素整體系統(tǒng)并發(fā)揮系統(tǒng)作用才能實現(xiàn)素養(yǎng)為本的整體目標（Target），簡稱 CASES-T 模型。倡導基于 CASES-T 模型對內(nèi)容、活動、策略、情境以及評價等進行合理的科學的設(shè)計整合，可以有效達成“素養(yǎng)為本”導向下的“教、學、評”一體化教學目標。

研讀新課標會發(fā)現(xiàn)，模型認知不僅在化學各主題培養(yǎng)學生必備品格、關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)中發(fā)揮核心價值作用，而且還是素養(yǎng)為本導向下教師對課程內(nèi)容、教學策略、學生活動建議、情境素材建議、學業(yè)質(zhì)量和核心素養(yǎng)等方面構(gòu)建課堂教學和建立化學模型認知體系的基礎(chǔ)。其價值在各主題的各環(huán)節(jié)具體表現(xiàn)如表1：

3 CASES-T 模型和模型認知素養(yǎng)導向下高中化學課堂設(shè)計的思考

CASES-T 模型為“素養(yǎng)為本”導向下的“教、學、評”一體化課堂教學設(shè)計提供了具有操作意義的設(shè)計路徑。教學目標素養(yǎng)化、教學情境真實化、教學內(nèi)容任務(wù)化、教學活動多樣化、教學評價適時化、教學策略智慧化成就新課標背景下發(fā)展學生化學核心素養(yǎng)的化學課堂。新課標每一主題的內(nèi)容都由“內(nèi)容要求”“教學提示”和“學業(yè)要求”呈現(xiàn)了 CASES-T 模型結(jié)構(gòu)設(shè)計，以便化學教師有效構(gòu)建新課程標準背景下化學課堂教學系統(tǒng)。因此，化學教師只有認真研究課程標準和教材的模型認知素養(yǎng)要求，構(gòu)建模型認知和 CASES-T 模型課堂，才能提高新課標新教材新高考背景下的課堂效率。

教學內(nèi)容貫穿在整個教學情境中是十分重要的。課堂教學設(shè)計可將教學內(nèi)容進行模型認知與關(guān)鍵能力培養(yǎng)的“任務(wù)化”分解，將內(nèi)容、情境、活動、評價協(xié)同，按一定的線索層層遞進逐一解決任務(wù)，達成教學目標。而每個教學任務(wù)以“模型認知素養(yǎng)”為根本目標追求，創(chuàng)設(shè)“實驗探究”“對話與討論”“教材閱讀”“提問與回答”“模型搭建”等豐富的活動感知外界刺激，選擇性地關(guān)注某些信息，而忽略其他信息，再對信息進行加工和處理。教師在教學反思和學生信息反饋中不斷調(diào)整教學策略，靈活運用 CASES-T 模型，做實做細“教、學、評”一體化，全面培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)，提升關(guān)鍵能力。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中教科書化學必修第一冊[M].北京：人民教育出版社，2021.

[2]單旭峰.對“模型認知”學科核心素養(yǎng)的認識與思考[J].化學教學，2019（3）：8-12.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[4]鄭長龍.2017年版普通高中化學課程標準的重大變化及解析[J].化學教育，2018，39（9）：41-47.

（責任編輯：魏登云）