基于整合課程資源聚焦核心素養(yǎng)淺析高中化學(xué)模型認(rèn)知能力的培養(yǎng)策略

吳建軍

摘 要：模型認(rèn)知是一種在化學(xué)解題過程中通過分析、推理掌握研究對象構(gòu)成、本質(zhì)等的科學(xué)方法。建構(gòu)模型時(shí)，可以采用依據(jù)原型建模、從理論出發(fā)進(jìn)行建模以及針對問題建模等方式。尤其是在高中化學(xué)課堂教學(xué)中，教師要更加重視培養(yǎng)學(xué)生們的化學(xué)模型認(rèn)知能力，幫助他們樹立建模意識，并從中體會化學(xué)模型的價(jià)值，鞏固學(xué)生的化學(xué)思維及化學(xué)素養(yǎng)，從而達(dá)到促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的目的。

關(guān)鍵詞：模型認(rèn)知;核心素養(yǎng);培養(yǎng)策略

化學(xué)“模型”又分為物理模型與思想模型，其中化學(xué)方程式就是思想模型的代表，對思路以及框架的分析基本可構(gòu)成化學(xué)“模型認(rèn)知”。教師通過建模引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識、分析、推理研究對象的本質(zhì)與特征等要素，并借助符號、圖像、語言等包括數(shù)學(xué)表達(dá)式在內(nèi)的表達(dá)方式建立模型認(rèn)知，通過現(xiàn)象理解化學(xué)的本質(zhì)與規(guī)律。模型認(rèn)知主要涉及建立模型、研究模型、理解應(yīng)用模型等過程。本文為了探尋高中化學(xué)教學(xué)中模型認(rèn)知的培養(yǎng)策略，針對該維度給出了相關(guān)與建議。

一、建構(gòu)化學(xué)模型的主要路徑

從今天來看，化學(xué)建模已經(jīng)多多少少被運(yùn)用在化學(xué)教學(xué)中，但是對建模的途徑依舊沒有形成一套系統(tǒng)的認(rèn)知。現(xiàn)階段我們總結(jié)出的主要有根據(jù)原型建模，從問題出發(fā)或是從理論出發(fā)進(jìn)行建模等路徑。

1.依據(jù)原型建模，此構(gòu)成過程可以總結(jié)為“原型–模型–新型”，該過程是一個(gè)雙向性過程。也就是將某一客觀存在事物原型抽象模化為理論上的模型。研究者通過對建成模型的研究，發(fā)現(xiàn)該事物原型的構(gòu)成以及特征。因此，在研究事物的性質(zhì)時(shí)，根據(jù)原型建模途徑是常用的也是最典型的。

2.針對問題進(jìn)行建模，可以將其的模型建構(gòu)過程總結(jié)為“問題–模型–求解”，該過程同為雙向性過程。想要解決一個(gè)問題，必然要有一個(gè)針對問題進(jìn)行思考的思維過程。通常解決問題包括了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、做出假設(shè)以及檢驗(yàn)結(jié)果等過程，其中“作出假設(shè)”這個(gè)過程，就是利用理性邏輯根據(jù)已知條件推測問題解決方案的過程。在化學(xué)解題過程中，我們可以將之概括為建立一個(gè)解決問題的模型。建立一個(gè)具有功能性的模型，人們將其應(yīng)用到具體問題的解決上，通過這個(gè)模型去檢驗(yàn)和證實(shí)假設(shè)是否正確。例如：在解決電化學(xué)問題、解決化學(xué)能力問題中應(yīng)用思維建模等，這些都是將模型作為解決化學(xué)問題的一種思維過程。

3.從理論出發(fā)進(jìn)行建模，該路徑的建構(gòu)過程可總結(jié)為：“理論–模型–實(shí)踐”，該過程依舊為雙向性過程，該過程中模型是理論與實(shí)踐之間的橋梁。一方面在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，通過歸納、概括提出模型構(gòu)建的一種假設(shè)，在對這種模型運(yùn)用假設(shè)、演繹等多種科學(xué)方法進(jìn)行檢驗(yàn)和證實(shí)之后，包括該模型在內(nèi)的這一假設(shè)就能夠上升為化學(xué)理論。例如在對“阿伏伽德羅定律”進(jìn)行教學(xué)的過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生對比同一溫度、氣壓下，1mol不同狀態(tài)物質(zhì)所占體積;隨后歸納出該條件下氣體摩爾具有相同體積的模型，再通過分析能夠影響物質(zhì)體積大小的因素，最終理解“阿伏伽德羅定律”的化學(xué)原理。

二、模型認(rèn)知的培養(yǎng)策略

1.幫助學(xué)生樹立建模意識

在最初學(xué)習(xí)元素化合物的性質(zhì)時(shí)，學(xué)生需要記憶大量物質(zhì)的基本性質(zhì)，牢記各種化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫方式。化學(xué)學(xué)習(xí)可以說是離不開化學(xué)模型的，是否能夠熟練的建立與應(yīng)用模型會直接影響學(xué)生們的學(xué)習(xí)效率。除了不斷重復(fù)記憶的方式，如果教師引導(dǎo)學(xué)生建立模型認(rèn)知，就能夠培養(yǎng)學(xué)生的高效化學(xué)學(xué)習(xí)技巧與能力。那么教師應(yīng)該如何培養(yǎng)學(xué)生們的建模意識呢？例如我們可以采用邢紅軍教授的研究路線：“學(xué)科知識-學(xué)科方法-思維方法”，并通過綜合、抽象、比較、假設(shè)等內(nèi)容及深刻性、獨(dú)創(chuàng)性等品質(zhì)，構(gòu)成“思維教學(xué)三維模型”。經(jīng)過一段時(shí)間的訓(xùn)練，學(xué)生們就能夠體會到建模在化學(xué)解題過程中的重要性，在無形中將自己的化學(xué)建模意識與能力應(yīng)用到化學(xué)學(xué)習(xí)過程中。

2.引導(dǎo)學(xué)生采用適合的方式表達(dá)模型

在化學(xué)教科書編排中，為了提升學(xué)生的可接受性，對同一事物可以通過不同模型來表達(dá)。但在具體的化學(xué)課堂教學(xué)過程中，很多同學(xué)都會遇到自身認(rèn)知水平范圍所不能掌握或牢記的模型表達(dá)能力。我們來看一個(gè)例子：可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿溶液產(chǎn)生反應(yīng)，關(guān)于Al（OH）3的沉淀量比值關(guān)系就能夠得出三種模型分別是數(shù)學(xué)模型、語義模型以及圖像模型。三種模型都能夠表達(dá)該化學(xué)反應(yīng)，但是基于每個(gè)學(xué)生的個(gè)人能力不同，可以采用適合自己的模型表達(dá)式。以語義模型為例，如下圖所示。

結(jié)束語：

通過對化學(xué)建模路徑及價(jià)值等分析，能夠培養(yǎng)學(xué)生在化學(xué)領(lǐng)域中模型認(rèn)知、理解、應(yīng)用的能力。教師在化學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用自己適合的方式來表達(dá)化學(xué)模型，這樣既滿足了不同學(xué)生之間的水平差異，也使得學(xué)生們樂意接受并增加對化學(xué)模型的認(rèn)知欲望。積極培養(yǎng)高中學(xué)生的建模意識與用模能力，從而提升他們在化學(xué)學(xué)科內(nèi)的核心素養(yǎng)是十分重要的。

參考文獻(xiàn)

[1]陸軍.化學(xué)教學(xué)中引領(lǐng)學(xué)生模型認(rèn)知的思考與探索[J].化學(xué)教學(xué)，2017（9）：19-23.

[2]基于化學(xué)核心素養(yǎng)的高中化學(xué)微課程案例開發(fā)研究[D].合肥師范學(xué)院，2018.

[3]李亞軍.淺析高中化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略[J].文理導(dǎo)航（中旬），2017（12）：56-56.