模型建構(gòu)在高中化學大單元教學中的應(yīng)用研究

【摘" 要】隨著科學教育理念的不斷演進和社會需求的日益提高，高中化學教學也在不斷變革與創(chuàng)新?，F(xiàn)階段，幾乎每本化學教材都涉及多個大單元，涵蓋廣泛而深刻的化學知識?；瘜W的學習需要學生將這些分散的知識點整合起來，形成一個完整的知識體系。模型建構(gòu)作為一種綜合性學習方法，能幫助學生將不同大單元的知識整合應(yīng)用，通過將抽象的理論知識與實際問題相結(jié)合，更好地促使學生形成化學學科的綜合素養(yǎng)?；诖?，本文將以人教版高中化學課本為例，主要從模型建構(gòu)的內(nèi)涵與特點、模型建構(gòu)在高中化學大單元教學中的應(yīng)用意義及模型構(gòu)建在高中化學大單元教學中的教學策略三個方面進行分析。

【關(guān)鍵詞】模型構(gòu)建；大單元教學；高中化學

現(xiàn)階段，高中化學人教版教材都涉及多個大單元，傳統(tǒng)的教學方法難以滿足學生對知識綜合運用的需求。模型建構(gòu)的引入不僅有助于化學知識的整合，還能通過解決實際問題的過程，激發(fā)學生對科學的興趣。本文旨在探討模型建構(gòu)在高中化學大單元教學中的應(yīng)用研究，通過對其內(nèi)涵、特點及在教學中的實際應(yīng)用進行深入剖析，以期為提升化學教學質(zhì)量、培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)提供有益的啟示。

一、模型建構(gòu)的內(nèi)涵與特點

模型建構(gòu)的核心是“問題”，建構(gòu)的過程是“問題—模型—求解”，自始至終是一個思維的過程。它強調(diào)通過分析和解決實際問題構(gòu)建模型，而不是單純地從理論知識中抽象出模型，問題導向性使學生能更好地理解和應(yīng)用抽象概念，增強解決實際問題的能力。模型建構(gòu)是一個綜合性的學科活動，通常涉及數(shù)學、物理等多個學科領(lǐng)域。學生需要運用所學知識，將不同學科的概念和方法有機地結(jié)合在一起，形成一個全面的解決方案。另外，模型建構(gòu)還注重實踐操作的學習方式，學生需要通過調(diào)查、實驗、數(shù)據(jù)收集等手段獲取所需信息，然后運用科學原理構(gòu)建模型，這使得學生能將理論知識應(yīng)用于實際，培養(yǎng)學生實際解決問題的能力。

二、模型建構(gòu)在高中化學大單元教學中的應(yīng)用意義

（一）有利于幫助學生構(gòu)建知識體系

模型建構(gòu)在高中化學大單元教學中的應(yīng)用能幫助學生構(gòu)建知識體系。通過參與建模活動，學生不僅是被動地接受知識，更是積極地參與知識的構(gòu)建過程?；瘜W知識往往是相互聯(lián)系的，而模型建構(gòu)可以幫助學生將零散的知識點聯(lián)系起來，形成更完整的知識體系。

（二）有利于幫助學生建立正確的思維方式

模型建構(gòu)過程不僅是知識的學習，更是一種培養(yǎng)學生科學思維和解決實際問題能力的重要手段。學生在模型建構(gòu)中需要提出假設(shè)，進行科學推理和猜想。通過提出假設(shè)，學生不僅能運用已有的理論知識，還能展示對問題的創(chuàng)新性思考。這一過程能激發(fā)學生對問題多元解決方案的探索欲望，培養(yǎng)學生獨立思考和判斷的能力。

（三）有利于培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)

化學模型建構(gòu)作為一項涵蓋實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析、模型構(gòu)建等多個方面的綜合活動，不僅是對學科知識的簡單應(yīng)用，更是對學生學科核心素養(yǎng)的全面培養(yǎng)。通過參與模型建構(gòu)，學生能深入了解科學研究的方法和思維過程，逐漸形成對化學科學方法的理解與應(yīng)用，從而提高學生在化學學科領(lǐng)域的素養(yǎng)水平。

三、模型建構(gòu)在高中化學大單元教學中的應(yīng)用策略

（一）結(jié)合教材，構(gòu)建模型

在高中化學大單元的教學中，結(jié)合教材模型構(gòu)建是確保學生深度理解和牢固掌握知識的關(guān)鍵步驟。教師應(yīng)當仔細研讀教材，理解每個概念的內(nèi)在關(guān)系及在整個單元中的連接，在教學中將這些概念組織成一個有機的結(jié)構(gòu)。模型構(gòu)建不僅能使學生更清晰地看到知識的脈絡(luò)，建立起對知識的整體認知，還能更好地引導學生理解化學的本質(zhì)，培養(yǎng)其系統(tǒng)性思維。

例如，在學習“氧化還原反應(yīng)”這一內(nèi)容時。首先，教師可以詢問學生：大家知道生活中的哪些現(xiàn)象屬于氧化還原反應(yīng)嗎？學生可能會回答：金屬生銹、食物腐敗等，通過引導學生回憶生活中的化學現(xiàn)象，激發(fā)學生對氧化還原反應(yīng)的興趣。其次，教師為學生詳細講解氧化還原反應(yīng)的定義、特點和規(guī)律，引導學生從電子互相轉(zhuǎn)移的角度理解氧化還原的過程。再次，教師結(jié)合教材，組織學生設(shè)計并完成銅與銀離子反應(yīng)的實驗，引導學生結(jié)合實驗現(xiàn)象和理論知識，構(gòu)建氧化還原反應(yīng)的模型。通過圖示等形式，學生將抽象的概念具體化，形成氧化還原反應(yīng)的模型，由各組展示不同的氧化還原反應(yīng)，并讓其他同學分析反應(yīng)過程，進一步拓展氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域。最后，教師結(jié)合教材，開展氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的講解、實驗、模型構(gòu)建等，全面促進學生對知識的理解和應(yīng)用。通過實驗和模型構(gòu)建，培養(yǎng)學生的實際動手和抽象思維能力。

（二）創(chuàng)設(shè)情境，分析模型

在模型建構(gòu)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)情境是將抽象的知識變得更為具體、生動的重要步驟。教師通過實際情境的引入，將所學知識應(yīng)用到實際場景中，使學生更深入地理解模型的實際應(yīng)用價值，提高學生對模型實用性的認知。在具體教學中，教師可以引入與學生生活相關(guān)的知識，使學生更好地理解和記憶抽象的概念，加深學生對化學知識的印象。

例如，在學習“電離平衡”這一內(nèi)容時，教師可以創(chuàng)設(shè)情境引導學生分析化學模型。例如，學生作為調(diào)查者，受邀參觀當?shù)啬臣一す?，在參觀中，學生得知該公司正在研究一種新型酸堿反應(yīng)的工藝，而這種反應(yīng)涉及電離平衡的許多概念。為了更好地理解這個新型酸堿反應(yīng)的機理，學生需要通過實驗和模型構(gòu)建揭示其中的化學原理。接著教師引導學生在實驗室進行一系列酸堿反應(yīng)，觀察反應(yīng)過程中的變化，記錄反應(yīng)前后的物質(zhì)狀態(tài)和性質(zhì)。并利用pH試紙或pH計測定反應(yīng)后溶液的酸堿性，了解溶液的酸堿性質(zhì)。學生通過分析實驗數(shù)據(jù)，構(gòu)建這些酸堿反應(yīng)在分子層面的模型，包括離子的生成、水的電離平衡常數(shù)等，并根據(jù)實驗結(jié)果，建立電離平衡方程，討論不同條件下反應(yīng)的平衡移動。創(chuàng)設(shè)實際情境引導學生深入理解電離平衡中的酸堿反應(yīng)，提高學生的實際應(yīng)用能力和科學素養(yǎng)。

（三）小組合作，完善模型

小組合作是促使學生在模型建構(gòu)中深度思考的有效手段。在小組合作中，學生可以分享各自的理解，討論概念之間的關(guān)系，并協(xié)同解決一些復雜的問題。通過小組合作，學生不僅可以不斷完善模型，將各自的見解融合，形成更為豐富和全面的認知，還能提升自己的表達和合作能力。

例如，在學習“鐵及其化合物”這一內(nèi)容時，教師可以將學生分成幾個小組，每個小組代表一家虛構(gòu)的鐵礦公司。這些公司受某地區(qū)的鐵路建設(shè)計劃啟發(fā)，希望深入了解鐵的性質(zhì)及其在建筑和交通領(lǐng)域的應(yīng)用。學生將扮演公司的化學團隊，負責研究并提出在某地區(qū)鐵路建設(shè)中可能用到的鐵及其化合物。學生需要進行一系列鐵的性質(zhì)實驗，包括鐵的磁性、與酸反應(yīng)等，同時通過實驗合成鐵的幾種常見化合物，比如氧化鐵、硫酸亞鐵等。每個小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和知識構(gòu)建有關(guān)鐵及其化合物的初步模型，模型中要包括鐵的性質(zhì)、反應(yīng)特點等。實驗結(jié)束后，教師可以引導學生小組之間進行交流，分享各組的模型，并在教師的引導下完善各自的模型，確保全面而深刻地理解鐵及其化合物的性質(zhì)。學生通過模型的比較，分析不同鐵及其化合物在鐵路建設(shè)中的潛在應(yīng)用。通過開展小組合作的教學方式，引導學生在實際問題中應(yīng)用化學知識，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作精神和實際解決問題的能力，也讓學生深刻理解鐵及其化合物在建設(shè)中的重要性。

（四）總結(jié)提升，應(yīng)用模型

模型建構(gòu)不僅是為了讓學生理解知識點，更要讓學生能將知識應(yīng)用到實際問題中。因此，在構(gòu)建模型后，教師應(yīng)引導學生進行總結(jié)，通過提出問題、組織討論，學生可以更好地理解模型的應(yīng)用范圍，掌握解決實際問題的方法。同時這一過程也是檢驗學生對模型理解程度的有效手段，幫助學生將模型內(nèi)化為自己的知識。

例如，在學習“影響化學反應(yīng)速率的因素”這一內(nèi)容時，學生已經(jīng)固定認識到化學反應(yīng)有快有慢，知道外界條件對化學反應(yīng)速率存在影響。因此，考慮到學生的認知發(fā)展規(guī)律。首先，教師可以組織學生進行實驗操作和實驗分析，從宏觀角度上引導學生總結(jié)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并逐步認識濃度、溫度、催化劑等外界條件對反應(yīng)速率的影響。接著，教師從“有效碰撞理論”，即微觀角度上對影響反應(yīng)速率的相關(guān)因素加以解釋，從而實現(xiàn)學生由感性認識理性認識的升華。其次，教師引導學生梳理構(gòu)建反應(yīng)速率的模型，總結(jié)各種因素對速率的影響，并思考所學影響反應(yīng)速率的因素對于實際問題的重要性。最后，為了拓展學生的視野，教師可以引導學生在實際生活中尋找更多與反應(yīng)速率相關(guān)的應(yīng)用場景，從而拓展所學知識。通過總結(jié)課程并進行實際應(yīng)用，不僅能幫助學生鞏固所學知識，還能鍛煉學生運用模型解決實際問題的能力，提高學生對影響反應(yīng)速率因素的深刻理解。

（五）拓展延伸，創(chuàng)新模型

在高中化學的教學實踐中，教師的責任不僅是傳授知識，更在于激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維和應(yīng)用能力。而拓展模型的過程既是一次知識的深度挖掘，也是學生綜合運用所學知識的機會，因此，通過引導學生思考如何將已有的模型應(yīng)用于其他領(lǐng)域，可以有效激發(fā)學生的好奇心和探索欲望。

例如，在學習“蛋白質(zhì)”這一內(nèi)容時，首先，教師可以簡要為學生介紹蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，強調(diào)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的密切關(guān)系。其次，教師為各小組學生提供蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的模型，讓學生通過觀察、摸索，理解不同結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。同時要求學生在小組內(nèi)合作，共同搭建一個大型的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，以加深對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的理解。最后，教師提出一個挑戰(zhàn)，將所學蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型應(yīng)用到生物醫(yī)學領(lǐng)域。如學生可以考慮如何模擬特定蛋白質(zhì)在人體中的功能，或者設(shè)計一種新型的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解決某種疾病。各小組學生展示他們設(shè)計的蛋白質(zhì)模型，并解釋蛋白質(zhì)模型在解決生物醫(yī)學問題中的應(yīng)用。其他學生提出問題或建議，進行深入的討論。課程的最后，教師引導學生總結(jié)模型拓展與創(chuàng)新的過程，包括遇到的問題、解決問題的方法，以及小組協(xié)作的體會。教師鼓勵學生思考，為什么蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)對生物醫(yī)學如此關(guān)鍵，以及他們的模型如何推動這一領(lǐng)域的進步。通過拓展延伸所學知識，學生不僅深入理解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，還能鍛煉學生創(chuàng)新解決問題的能力，激發(fā)學生對化學學科的興趣。

四、結(jié)束語

高中化學大單元教學中應(yīng)用模型建構(gòu)能更好地滿足綜合素養(yǎng)的需求，培養(yǎng)學生科學思維，促進跨學科整合，并使學生能更好地應(yīng)對實際問題。在具體的教學中，教師應(yīng)當結(jié)合教材，構(gòu)建模型，創(chuàng)設(shè)情境，引導學生分析模型，也要開展小組合作的教學模式，帶領(lǐng)學生完善模型，進行總結(jié)提升，將所學模型應(yīng)用于實際問題，最后將所學知識拓展延伸，創(chuàng)新模型，不斷提升學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的化學學科素養(yǎng)。

【參考文獻】

[1]王三華.模型認知與建構(gòu)在高中化學中的價值探討[J].高考，2020（2）：78.