模型認知思維在高中化學教學中的培養研究

摘 要：模型認知思維是學習化學知識的必備素養，高中化學教師在教學中需要著重培養學生的模型認知思維，進而提高高中化學授課質量，提高學生的化學學科核心素養。文章在分析模型認知思維內涵的基礎上，探討基于“模型認知”的高中化學課堂教學策略和教學案例。

關鍵詞：高中化學教學;核心素養;模型認知思維;培養

中圖分類號：G421;G633.8 文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2020）23-0058-02

在貫徹新課改精神的背景下，“模型認知”思維模式應運而生。這種思維模式使原本枯燥的化學知識有了清晰的邏輯關系，能讓學生對化學產生更濃厚的學習興趣，從而顯著提升化學學習質量。模型認知思維是學習化學知識的必備素養，高中化學教師在教學中需要著重培養學生的模型認知思維，進而提高高中化學授課質量，提高學生的化學學科核心素養。

一、高中化學核心素養之模型認知思維的內涵

模型認知，簡而言之就是將自己理解的抽象的事物在頭腦中形成一個清晰的框架。化學問題涉及面較為寬泛，而且有些概念過于抽象，模型認知思維則有助于學生更好地理解。新課改對化學素養有明確的規定，要求注重對思維模式的培養。化學知識涵蓋宏觀和微觀兩方面，教師培養學生的模型認知思維時，要將宏觀和微觀結合起來。模型認知方法在化學模型中難度最大，尤其在啟蒙學習階段。化學模型是在學生積累大量感性經驗后，再進行理性的邏輯思維，將抽象、瑣碎的化學知識構成一個完整的體系。

化學模型一般分為兩類。一類為物理模型，包括晶體結構、球棍模型等。另一類為思想模型，包括化學方程式等。高中化學的模型認知包括化學分析的思路及對學習化學的認知。教師授課時要進行有意引導，讓學生通過對化學知識的自主分析探究和思維邏輯推理過程，整理歸納出學習內容的大體模型。學生學習化學時，可以通過具體生動的語言或結構清晰的圖像，建立數學關系式來構建自己頭腦中的模型認知，從而推出它們之間的關系，理解化學的本質及規律。如平衡曲線的建立，就是對化學模型認知的充分利用。

二、基于“模型認知”的高中化學課堂教學策略

模型認知是化學教學過程中的核心，發揮著不可替代的作用。首先，其具備預見性功能，能夠使學生對未知的研究成果進行提前預測。模型認知對理論有預測功能，會使學生根據所學知識進行理論推測。例如，理解濃度對化學平衡移動的影響這一知識時，學生就可以采用類比建模的思想。由于化學平衡移動原理研究的對象是達到平衡的可逆反應，與連通器的原理相似，所以教師可以引導學生建立模型，以連通器為模型來探討。教師要善于通過直觀模型讓學生理解抽象難懂的原型，以培養學生的模型認知思維。這樣，學生就會對化學知識有較為系統的認知。

（1）從學生對“模型認知”思維內涵理解入手。建立化學模型需要做大量準備工作，教師培養學生的模型認知思維時，首先要讓學生對化學基礎知識有大體的掌握。建立模型時，教師的引導比較重要。如學習化學元素時，教師必須在學生掌握元素周期表知識的基礎上，引導學生建立模型。教師可以對學生有目的地進行提問，以強化學生對元素的存在形式的理解與記憶，從而幫助學生建立模型認知思維。

（2）對學生建模的想象思維進行強化訓練。建立模型時，要根據學生對大自然中各種元素的認知來決定。教師在教學過程中，要加強對學生假設建立模型思維的培養，如在學習弱電解質的電離知識時，教師應該對學生進行定向引導，讓學生根據學過的化學反應方程式來建立模型，以加深對新知識的理解。

（3）建立模型后，對其匹配性進行檢驗。在學生建立模型之后，教師要引導學生檢驗模型的匹配性。教師要對學生建立的模型提出質疑，引發學生的思考。學生要對自己建立的模型進行實踐探究，檢驗其合理性和科學性。之后，教師要引導學生完善建立模型的思維體系。同時，還要讓學生對檢驗模型正確性的信息進行整理分析，使學生對所建模型有更加深刻的認識。

（4）對模型的具體應用。在學生建立和完善化學模型后，教師要引導學生將總結好的模型用在新知識的學習上。學生利用模型認知思維理解新知識，既可以節省時間，又可以提高學習效率。例如，在探究濃氨水揮發性的實驗中，教師要準備好實驗用具。由于濃氨水具有腐蝕性，所以本實驗要采取教師演示的形式。實驗時準備兩個燒杯，一個燒杯中放入濃氨水，另一個燒杯中放入滴有酚酞的蒸餾水，并用一個大燒杯將兩個小燒杯罩住，然后觀察實驗現象。由于本實驗觀察是重點，所以教師應該將實驗裝置放置于學生容易觀察的位置。經過一段時間后，學生觀察到裝有蒸餾水的燒杯中的顏色由無色變為紅色。這是因為濃氨水揮發，導致滴有酚酞的蒸餾水變色。這時，教師要引導學生從微觀角度來思考問題，想象濃氨水揮發后，氨分子通過運動，進入滴有酚酞的燒杯中，進而使其顏色發生變化。這樣，學生就利用模型認知思維模式，進一步理解和掌握了化學知識。

三、基于“模型認知”的高中化學課堂教學案例

（1）元素化合物的性質。元素化合物的知識多數需要學生進行記憶，學生可以利用模型認知思維將其簡化后再進行理解和記憶。首先，教師提問：物質的物理性質一般包括哪些方面？學生回答有顏色、狀態、氣味、密度、揮發性等。接著，教師讓學生收集相關材料，總結物質的物理性質需要用什么方法來驗證，如氣味、狀態和顏色可以通過觀察得到，熔點和沸點需要進行測試。在學生做好常規物質歸納后，教師要舉出特殊例子引發學生思考。學生經過細致分析，就會對物質的物理性質有清楚的模型認知，為以后學習此類知識做好鋪墊。學習完元素化合物的物理性質后，教師需引導學生對元素化合物的化學性質進行探究。元素化合物的化學性質只能通過實驗來探究，所以教師先帶領學生總結物質的化學性質的分類，再根據具體的化學性質提出假設，并設計實驗進行驗證探究。學習完整個元素化合物的性質后，學生在腦海中就會形成模型認知框架，而且會將其應用到其他知識的學習中。學生在建立模型意識后，就會自覺運用模型認知思維來學習化學知識，從而降低化學學習難度，增強學習自信心。

（2）物質分類。研究物質分類時，教師可以結合數學中集合的概念進行引導。教師可以在黑板上基于集合進行畫圖，讓學生看到各種物質在同一個分類標準上的關系。對于物質分類，不同的標準會有不同的分類結果。教師可以以最簡單的酸、堿、鹽分類為例來講解圖示法，因為學生在初中階段已接觸過酸、堿、鹽相關知識，所以以其為例易于理解。教師要重點讓學生理解交叉部分的含義。講解完例子后，教師可以給學生留一個類似問題，讓學生動腦進行分類，如可以以鹽的種類為標準進行分類，如硫酸鹽、碳酸鹽等。

（3）化學計算。化學計算題考查的知識點較多，思考角度直接影響著解題思路，需要具備一定的審題技巧。所以，講解化學計算時，教師可以結合模型認知思維方法進行指導，培養學生自行尋找已知條件、自行解決問題的能力。例如，進行金屬與酸反應的相關計算時，教師要指導學生從離子方程式入手，找到其中發生重要反應的離子，寫出離子反應方程式。教師要引導學生運用以往選擇的化學方程式計算的模型來建立離子方程式模型。

四、結束語

綜上所述，模型認知思維是學習化學知識的必備素養。學生在應用模型認知思維解決問題的時候，可以快速排除干擾條件，找到其本質所在，提高化學學習效率。教師在課堂上引導學生養成建模意識，形成模型認知思維，有利于學生更好地預習新知識和復習舊知識，從而減輕學生的學習負擔，提高學生的學習效率。

參考文獻：

[1]李靈敏.基于模型認知與建構的高中化學教學策略[J].化學教與學，2020（01）.

[2]周孝容.基于“模型認知”的化學教學設計與實踐研究[D].云南師范大學，2019.

[3]徐穎，孫吉鳳.素養進階：高中化學“模型認知”教學實踐[J].中學化學教學參考，2019（02）.

[4]張美芳.建模思想在高中化學教學中的應用[D].蘇州大學，2015.

作者簡介：王巍（1981-），女，吉林白山人，一級教師，從事高中化學教學與研究。

Research on the Cultivation of Model Cognitive Thinking in High School Chemistry Teaching

Wang Wei

（Shishi No.1 Middle School， Fujian Province， Shishi 362700， China）

Abstract： Model cognitive thinking is an essential quality for learning chemistry knowledge. High school chemistry teachers need to focus on cultivating students' model cognitive thinking in teaching， so as to improve the quality of high school chemistry teaching and students' core literacy of chemistry. Based on the analysis of the connotation of model cognitive thinking， this paper discusses the high school chemistry classroom teaching strategies and teaching cases based on "model cognition".

Key words： high school chemistry teaching; core literacy; model cognitive thinking; training