高中化學教學中學生模型認識素養培育的方法論析

摘 要：在高中化學教學中，教師要善于幫助學生建立模式概念、強化學生的模型認知，通過化學模型使知識具象化、條理化和系統化，促使學生更好地掌握學習方法、提高學習興趣。文章從化學核心素養培育的要求出發，結合教學實踐經驗，提出在高中化學教學中培養學生模型認知素養的有效方法。

關鍵詞：高中化學;核心素養;模型認知;實踐教學

作者簡介：姚建華，浙江省湖州市德清縣第三中學教師，研究方向為高中化學教學。（浙江 ?湖州 ?313200）

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1671-0568（2019）14-0060-02

高中化學學科核心素養主要包括五個方面的內容：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、實驗探究與創新意識、 科學精神和社會責任。這五個方面的核心素養需要教師在實際教學中有針對性地加以培養，并利用實際教學案例進行指導。高中化學模型認知素養既可以幫助學生加深對化學概念的理解，又可以幫助學生快速找到解題思路，對學生的化學思維和化學綜合能力的培養具有積極作用。

一、高中化學教學現狀分析

化學是一門在原子與分子的基礎上探究物質性質、特點以及變化的學科。原子與分子存在于化學物質中，無法用肉眼看見，學生理解這一抽象概念較為困難，且化學的客觀規律、物質性質及其變化等知識均非常抽象難以理解，許多學生對化學的學習往往停留在對化學公式的死記硬背上，缺少系統化的理解。長此以往，會嚴重影響學生化學學科核心素養的提升，阻礙學生對高中化學作進一步探索。要解決這一難題，教師要善于引入模型認知，在課堂教學中構建化學模型，使抽象的化學知識變為具體可視化的內容，化繁為簡，激發學生對化學知識學習的興趣。

二、高中化學模型認知素養的內涵

1. 模型認知的概念。總體來說，高中化學模型主要包括兩大類：第一類是物理模型。如球棍模型、晶體模型等。這類模型主要依據化學分子的結構而建立，將微觀結構可視化，讓學生在課堂上對相關化學知識產生感性的認識。這是模型認知的第一層次。建構物理模型，學生更容易理解和掌握化學知識，直觀的模型將知識的呈現形式變得具象化，有利于學生進一步理解化學現象。第二類是思想模型。這類模型是對化學原理模型的構建，是抽象知識具象化的結果，如化學式、電子式。思想模型是針對化學本質和化學規律建立起來的，這類模型往往具有抽象化的特點，教師可以借助相應的教學手段，將思想模型以圖片、三維動畫等形式呈現，幫助學生理解和把握。

2. 模型認知的一般過程。模型認知一般過程為研究原型、建立模型、理解和應用模型。化學中的模型大部分以觀念形態的表述方式呈現，學生首先要通過文字描述了解化學結構原型的某些特征、性質、規律的抽象概念等，再在此基礎上建立模型，如分子原子模型、理想氣體模型等。只有深刻理解了化學原型，才能進一步應用模型知識解釋化學現象、解決問題。研究模型要求學生了解模型建立的原理、模型蘊含的化學概念以及化學知識點，認識化學的主要模型。理解和應用模型主要體現在學生解題過程中，學生可以利用模型知識分析化學問題。

在高中階段的化學模型理解和應用中，學生要能夠利用模型描述化學變化過程、解釋化學現象、根據模型預測物質性質和變化等;學生要能夠構建模型展示和解釋化學現象是如何發生的，并且能夠討論模型的適用范圍，指出模型的局限;要根據相應的事實證據或者自身具備的批判性思維，逐步完善化學模型，提升化學學習能力。

三、高中化學模型認知素養的培養策略

1. 在元素和化合物教學中培養模型認知素養。在傳統化學教學中，“化學元素以及化合物”一課需要學生大量記憶物質的性質、化學反應方程式等內容，通過機械性記憶鞏固知識，筆者認為這種學習方法不利于學生化學學習興趣的培養和學習效率的提高。教師可以引入模型認知思想進行教學，幫助學生理解和記憶，提高學習效率，幫助學生掌握有效的學習方法。

例如，在高一化學“元素以及化合物”的教學中，筆者首先利用初中化學知識作為引導，讓學生思考物質的物理性質主要有哪些。學生根據問題可以總結出物理性質有顏色、狀態、氣味、熔點、沸點、密度、溶解性、揮發性等特點。以初中化學物質性質為原型，逐漸構建模型認知，讓學生通過觀察現象、資料搜集、設計實驗等探究方式進行探討。如高中化學中重要的物質鋁的物理性質如何？由于顏色、狀態都是可以觀察的，筆者讓學生歸納這種物質和其他化學物質的反應，比如和酸、堿反應和氧化物反應等，通過學生自主歸納建立起較為完整的知識體系，逐漸構建學生的認知模型。

2. 在化學反應原理教學中培養模型認知素養。現代教育極大地豐富了教師的教學手段，教師可以借助信息技術為學生講解化學反應原理，加深學生對化學知識的理解和運用。在教學過程中，教師可利用多媒體進行動態建模，為學生展示化學原理，讓學生真正了解化學原理的本質， 強化學生的模型意識。

例如，在進行“活化能”一課的教學時，一些學生不理解催化劑為什么能夠加快反應，筆者借助多媒體實現這一化學原理的模型認知，通過多媒體將各個化學分子具象化，然后詳細講解，讓學生真正明白催化劑是降低反應的“標桿”，達到加快反應速率這一目標。同樣，在進行“化學反應速率的影響因素”“化學平衡的建立”“酸堿鹽在水溶液中的反應”“原電池電解池”等內容的教學時，教師也可以運用這種方法進行分析。通過多媒體展示將抽象的化學原理具象化，為學生營造良好的氛圍，有利于學生對化學知識的深入掌握。

3. 在解決化學問題過程中培養模型認知素養。化學模型認知包括化學的認識思路以及化學的分析框架，需要教師引導學生進行分析，采用邏輯推理等手段探究現象的本質特征，對于其構成要素以及相互關系，要能夠借助語言、圖像、符號或者數學公式進行表達。

例如，在進行“硝酸”一課的教學中，其中有一種題型是通過金屬與硝酸的反應計算。在進行問題計算之前，筆者將各種不同性質的金屬進行歸類，然后將金屬與硝酸反應會出現什么樣的現象，如產生一氧化氮或二氧化氮，進行總結、歸納、對比，通過對比來引導學生深化知識理解，加深學生記憶，幫助學生進一步把握化學模型。

在化學教學中，模型認知是培養學生化學核心素養的關鍵，教師應在課堂教學中巧用化學模式提升學生的學習效率，促進學生化學素養的全面提升。通過分析、推理等方法引導學生研究化學反應原理的本質特征、構成要素及其相互關系，將抽象的化學反應過程具象化，幫助學生建立模型認知。

參考文獻：

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責任編輯 袁靜琴