初談高二化學模型構建教學實踐策略

王保義

摘要：本文針對目前化學模型教學的實際，主要介紹化學模型的含義、模型構建的方法，分析存在問題，提出教學策略。

關鍵詞：化學模型 ?模型建構 ?教學策略

《普通高中化學課程標準》（2017年版）提出了化學學科核心素養，其中證據推理與模型認知就是五個核心素養之一，要求通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型，并運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律。由此可見模型構建是化學學習的一種方法，也顯得十分重要。下面我就談談本人在實際工作中的一些理解和體會，與大家共饗。

一、化學模型的含義及其分類

模型的定義很多，我個人認為模型就是對問題本質特征和主要因素的一種簡化的描述或模擬。化學模型是人們在認識化學問題與解決化學問題的過程中，通過抽象、概括、歸納等科學方法，利用研究對象的關鍵因素與本質特征建構的各種模型。化學模型構建就是建構化學模型的過程。由于化學是在原子、分子的角度來研究物質，原子、分子是微觀粒子，人們只有借助模型來進行理解、推理，探索其組成、結構、性質及反應規律，用來解決實際問題。

模型的分類方法非常多，但可以結合高中學生的認知，按照模型的呈現形式和使用方便分為：⑴實物模型，即按一定比例比例的實物，形式如我們常見的球棍模型、比例模型、晶體模型、離子晶體、分子晶體、原子晶體、金屬晶體、實驗裝置等;⑵符號模型，也就是我們所說的化學用語，是對物質組成和結構的表達，如化學式、化學方程式、結構式、原子結構示意圖、核外電子排布式、軌道式（電子排布圖）等;⑶概念模型，以圖示、文字以及符號等組成對事物規律和形成機理進行簡單的闡述和描述，如反應熱、化學平衡概念、第一電離能、電負性、范德華力、氫鍵、化學反應速率、化學平衡、知識思維導圖等;⑷理論模型，即學說、假設。如蓋斯定律模型、碰撞理論模型、化學鍵理論模型、價層電子對互斥模型、雜化軌道理論模型、金屬晶體電子、泡利不相容原理、洪特規則、氣理論模型等;⑸圖形模型，即以示意圖的形式描述某個過程或某個結構，如水分子電離過程示意圖、化學沉淀法廢水處理工藝流程示意圖、電解熔融氯化鈉制鈉示意圖、鋼鐵的析氫腐蝕示意圖、吸氧腐蝕示意圖、金屬防腐的示意圖、構造原理圖、σ鍵形成圖示、π鍵形成示意圖、實驗裝置圖等;⑹數學模型，即以定性或定量形式描述事物的變化規律，如化學速率表達式、化學平衡常數的表達式、化學平衡計算模型、電離常數、水的離子積常數、pH的表達式、水解常數、溶度積、坐標圖像、數據表等;⑺動畫演示模型，即將某個化學反應微觀過程設計成動畫形式來演示其過程，體現形象化、直觀化的效果。比如我們在原電池和電解池中使用的動畫來演示其中的微粒運動及變化等。

盡管我們這樣分類了，但是在實際教學中也沒有必要分得這么清，分類是為了方便。同一內容也可以建立不同的模型，sp3雜化后的空間構型，我們可以用圖表模型，也可以用實物模型等等。

二、化學模型的建構方法

從化學模型的定義可以看出模型建構過程中采用抽象、概括、歸納的方法可以進行知識結構化建模，具體來說可以這樣來做：

1.微觀問題宏觀化，構建實物模型、圖形模型、動畫演示模型等。如我們在《物質結構與性質》學過的原子軌道，s電子的原子軌道可以想像成球形，p能級的原子軌道是紡錘形，這些都可以用掛圖來展示，也可以做成實物模型，球棍來做這樣的模型。還有在形成共價鍵時，s-pσ鍵、p-pσ鍵、p-pπ鍵就可以用這些實物演示其形成過程，讓學生來自己動手去體會，也可以做成動畫來演示，形象、生動，很有說服力。還有分子的立體結構中，如CH4的sp3雜化后的結構，就可以用4個氣球扎到一起，很自然就會形成空間的立體結構，讓學生動手去做，非常形象，減少我們用語言的表述的難堪。

2.微觀過程動態化，構建動畫演示模型。如在學習原電池和電解池時，教材中都有圖片，但這個還不夠直觀形象，我們可以為了更好地說明其中電子的流向、溶液中離子的移動情況及微粒發生的變化，我們很多老師利用動畫來演示說明這個問題，這樣就把這些過程直觀、明顯地顯現出來。

3.將知識結構化體系化，構建概念模型。這一種方法在我們平時教學中經常用，用得最多的。例如在《化學反應原理》第三章內容可以形成以下的關系：

4.基于問題，將過程程序化，構建模型。如在學習《化學反應原理》中的影響化學反應速率的因素時，我們就可以按下面的模型進行。

5.基于規律的總結，構建模型。如在均攤法在晶體計算中的運用，模型一般是：⑴處于頂點的粒子，同時為8個晶胞共有，每個晶胞占有18 ;⑵處于棱上的粒子，同時為4個晶胞共有，每個占有14 ;⑶處于面上的粒子，同時為2個晶胞所共有，每個晶胞占有12 ;⑷處于晶胞內的粒子，則完全為該晶胞所有。

6.還可以從試題中總結，構建模型。如針對工藝流程問題，可以總結為：原料處理 核心反應 提純分離 目標產品，再細化每個過程，多視角來分析。

三、當前模型構建教學存在問題

自《普通高中化學課程標準》（2017年版）發行來，各地都在進行學習和研究，老師也在研究，但是許多老師只關注了其字面的變化，對其內涵沒有深入挖掘，對核心素養的本質要求沒有很好地理解和把握，模型構建教學更是沒有引起老師的足夠重視。

1.模型相關知識匱乏。長期從事教學的老師，由于過去的教材中沒有對化學模型進行系統的闡述，加上老師平時的工作量大，沒有時間學習和研究模型相關的知識，導致對模型的認識一知半解。特別是對模型的理解只停留在球棍模型、比例模型上，是狹義化的模型。

2.過分強調模型的分類。許多老師總想把化學模型分類分得很清，但實際上很難做到。因為在分類中總有一些是交叉的。

3.在模型構建過程中，總想形成一個能把許多問題都包含進去的“萬能”模型，實際上也很難做到，即使找到，這種模型太過抽象化，不好理解，也不好用。

4.教學方法陳舊。雖然新課標已經發行幾年了，但許多地方仍舊用的是舊教材，在教學過程中，把大量的時間放在零散的知識上和大量的練習上，導致學生在課堂沒有時間去進行總結思考，構建自己的模型，學生大量的時間花在刷題上，成績也不一定能得到提升，甚至導致學生對化學學科的學習失去信心和興趣。

四、模型構建教學的策略

⑴認真學習《普通高中化學課程標準》（2017年版），轉變教學理念。新版課標提出了許多新的理念，加上新教材在不同地區不同程度地實施。面對新教材，我們老師要不斷地學習研究，模型構建的教學勢在必行。只有老師轉變理念，學習模型構建的方法，才能適應新教材，才能將模型建構引入教學，培養學生的學習能力，提高學生的學習興趣，取得好的成績。

⑵在模型的理解和分類上，要簡潔。特別是分類上，按照實際需要進行，不要過于強調分類，關鍵在于模型的建構過程，讓學生掌握方法，自己進行建構，老師在課堂上可以引導學生進行。特別在概念教學方面和做題方面。在概念教學上我們可以從概念引入的原因、概念的定義、概念的適用條件等方面進行，從教材和課堂教學中歸納。

⑶在高中階段，我們強調模型建構的基本方法，不要拘泥于模型建構模式。學生主要是對所知識、所總結的題型方法方面進行必要的模型建構，老師可以幫助學生完成。讓學生體會到模型建構的成功和成績的提升，增強學生學習的興趣和信心。

⑷模型建構可以利用不同方式方法進行。我們在平時教學，一方面老師可以根據實際需要制作教具，另一方面也可借助軟件進行模型建構，如在晶體教學過程中可以借助Diamond進行晶體構型的建構，增加教學方式的多樣性，提高學生的理解力和興趣。

總之，模型構建作為一種方法在今后的教學中會越來越重要，需要同行們繼續研究和改進，提高教學效果。

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