基于“模型認知”構建化學素養進階教學實踐

劉志華 （甘肅武威市天祝藏族自治縣第一中學）

高中化學教學中，模型的構建與應用為學生拓展化學思維、豐富化學知識結構、增強化學建模能力創造了條件。“模型認知”是對化學知識原型的概括與提煉，更是發展學生高階思維力的有效途徑。從化學教學層次性、選擇性上，依托“模型認知”，打造層次化學科教學實踐模式，便于學生感知、體驗化學，形成高階思維力。現結合SOLO 理論將化學學科素養分為五個層級，即前結構水平、單點結構水平、多點結構水平、關聯結構水平、拓展抽象水平。以思維模型為教學實踐，探討其具體應用。

一、銜接化學知識點，促進前結構水平的形成

前結構水平是基礎，結合化學知識點，讓學生了解、認識、概括和判斷化學知識，能夠“套用”模型來提高認知水平。如在學習“氧化還原反應”時，引領學生構建“反應模型”。在反應模型中，哪些是氧化劑，哪些是還原劑，哪些是氧化產物，哪些是還原產物。根據“失－升－氧”，即失去電子，化合價升高而稱為氧化劑，逐漸提升學生的化學知識應用能力。

二、建構簡易模型，找到化學問題求解思路

在單點結構層次上，主要是考查學生運用化學知識、圍繞化學問題找到求解思路的能力。該層級水平，著重對典型實例的概括，通過構建簡易模型提升學生的知識遷移能力。在電化學學習中，以“回流模型”為例，對于很多學生而言，課堂上聽得懂，但無法解題。只有構建正確的電流回流思維模型，才能幫助學生辨析電流回流方向。根據電極反應物化合價變化、電流電子方向、離子移動方向來構建“回流模型”，讓學生通過模型來分析電子回路，解決相關問題。

三、注重分析與歸納，提煉多個解題思路

進入多點結構層次，面對化學問題時，需要圍繞問題展開歸納與分析，探究不同的解題思路。對于碘的提取實驗，其一般思路是將海帶灰化，將之轉化為碘化物，再萃取碘單質。在實驗方法上，可以加入氯水用四氯甲烷進行萃取；也可以利用硫酸加入氯水。在教學設計上，需要結合碘的提取教學目標，優化實驗儀器和試劑，確定實驗方法和步驟，對實驗結果進行測定和討論。結合提取實驗，我們可以引入“物質提取模型”，設計實驗方案、細化提純方法，根據提取物的性質優化提取流程圖，并結合工業應用，對該提取模型進行概括，以解決化學問題。借助于化學模型，發展學生的模型認知素養。

四、展開多維化思考，促進對化學知識的綜合應用

在關聯結構層次上，學生不僅要能夠對化學問題展開多個思路的求解，還要圍繞化學模塊知識點進行綜合應用。化學方程式是高中化學教學重點，也是探究化學問題的基礎。由于化學反應具有變化性，學生在面對該類題型時，往往無從下手。教師通過引入“模型認知”理念，引領學生透過化學模型來求解化學問題。如對于碳酸氫鈉與氫氧化鈣的反應，其離子方程式書寫規則可以建立“酸式鹽＋堿＝鹽＋水”“鹽＋堿＝新鹽＋新堿”反應模型。由此，方便學生正確辨析化學方程式與離子方程式。

五、對問題進行抽象概括，促進拓展抽象能力的發展

在第五個層級，表現為拓展抽象能力。需要學生結合化學知識進行邏輯分析、綜合概括、推理論證、創新構思，實現化學綜合應用。如結合化學試題教學，建立“試題模型”，加強學生求解方法的指導。以平時的考試為例，對相關化學試題進行歸類，分析并建立“試題解析”模型。針對實驗簡答題的求解思路，可以從三方面來貫穿。一是對實驗步驟、操作規范進行合理化概括；二是對實驗裝置及安全性進行概括；三是對實驗目標及相關化學反應進行概括，促進學生對化學實驗的整體把握，發展學生化學高階思維能力。

總之，“模型認知”背景下，在化學學科素養的進階發展方面，教師還要考慮學生實際，整合教學資源，細化層級化目標，引領學生自主學習、合作探究、反思與總結，使每個層級學生都得到多元化發展，提高化學學習成就感。