運用角色體驗深化模型認知

臺雪梅

摘要：通過銅及其化合物的主題復習，分析真實情境中的關鍵要素，主動建構復分解反應條件的認知模型，并將模型應用于新的情境中解決實際問題。從而促使學生形成高階思維、必備品格與關鍵能力。

關鍵詞：角色體驗;模型認知;復習

文章編號：1008-0546（2022）02x-0066-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02x.018

一、問題的提出

偉大的教育家蘇霍姆林斯基曾經說過“在人的靈魂深處，都有一種根深蒂固的需要，就是希望感到自己是一個發現者、研究者、探索者。”中考二輪復習的課堂中，不能將學生的學習停留在對知識的淺層次回顧上，一味地“炒剩飯”會導致學生疲于學習、思維僵化。教師應該在對知識進行深度加工[1]的同時，調動學生的積極性，讓他們在體驗發現者、研究者、探索者等不同角色中，實現學習內容的自我建構[2]。

模型認知是普通高中化學課程標準（2017年版）提出的化學學科核心素養的重要組成部分，要求學生可以通過分析、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，并能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律[3]。如何通過真實復雜的問題情境，抽象簡化出認知模型，再將模型應用于新的情境中，是廣大一線教師較為困惑的地方。

二、教學主題內容與現狀分析

銅及其化合物在初中教材中，雖只是零星的分散在各章節中，沒有設置相關的專題，但在中考試卷中經常以核心內容出現。復分解反應的條件是人教版化學九年級下冊內容，酸、堿、鹽之間并不是都能發生復分解反應。因此，應用復分解反應的定義和復分解反應的條件，判斷復分解反應能否發生，是初中化學教學的重點和難點，也是中考的高頻考點。

查閱文獻發現，關于復分解反應條件的教學研究多集中于學科觀念培育和三重表征的視角展開教學。例如嚴春建[4]從活動設計要凸顯學科觀念、課堂教學要凸顯生本理念、學情反饋要凸顯多元理念等方面對復習課進行反思;唐雪云[5]圍繞“皮蛋”創設主題情境組織教學，學生從宏觀、微觀、符號三重表征角度全方位認識復分解反應。總的來看，對于如何幫助學生建構復分解反應條件的認知模型，并應用模型解決實際問題，研究者關注較少。在此背景下，有必要通過分析銅及其化合物搭建的真實情境中的關鍵要素，主動建構復分解反應條件的認知模型，并將模型應用于新的情境中解決實際問題。該教學實踐對于促使學生形成高階思維、必備品格與關鍵能力意義深遠。

三、創新亮點

1.基于真實情境，體驗不同角色

真實、具體的問題情境是學生化學學科素養形成和發展的重要平臺，為學生化學學科核心素養提供真實的表現機會[3]。本課選擇銅及其化合物為主線開展教學，先結合學生的最近發展區，充分運用分類法進行歸納與整理，創設真實的問題情境，引發學生思考，促使他們在體驗發現者、研究者、探索者等不同角色中，建構主體知識。

2.數字化實驗

傳統的酸、堿、鹽之間相互滴加實驗，只能讓學生通過肉眼觀察到宏觀現象，本節課的立意是帶領學生探究復分解反應宏觀現象背后的微觀本質。因此本節課探究性實驗借助數字化實驗，通過準確測定電導率變化，將微觀粒子的濃度變化以圖像形式呈現，增加了說服力，拓寬了學生參與科學研究與創新學習的道路，提高了化學學科核心素養。

3.構建認知模型

證據推理與模型認知是化學學科核心素養的重要組成部分，要求學生能基于證據進行分析推理，能解釋證據與結論之間關系，能認識化學現象與模型之間聯系，能運用多種認知模型來解決新情境下的陌生問題[3]。本節課我們可以構建以下認知模型（見圖1），從宏觀辨識到微觀探析，逐步揭示復分解反應的本質。

四、教學目標

參照《義務教育化學課程標準（2011年版）》的相關要求，結合二輪復習的現狀及對教材的具體整合分析，將本節課的學習目標確定為以下四個方面：

1.通過書寫初中化學所有含銅物質的化學式等研討活動，運用物質的分類觀，體驗發現者的樂趣;

2.通過設計氫氧化銅的制備方案，構建含銅元素物質轉化的關系圖，提煉認知模型，在應用模型的過程中發現問題，重新審視復分解反應的條件，體驗研究者的樂趣;

3.以數字化實驗為載體，通過測定復分解反應中溶液電導率的變化，揭示復分解反應的微觀實質，搭建認知模型，體驗探索者的樂趣;

4.通過真題演練環節，調動學生的興趣，促進學生積極參與課堂，在分析問題-建構模型-應用模型的過程中，形成學科思維方法，培養學生學科觀念和學科核心素養。

五、教學流程

教學設計流程（見圖2）。

六、教學實錄

環節一：運用物質的分類觀，體驗發現者的樂趣

【情境1】銅元素屬于微量元素還是常量元素？這種元素在人體中有哪些主要功能？（PPT展示圖片、資料卡片）

資料卡片1：在人體中，銅的主要功能是參與造血過程;增強抗病能力;參與色素合成。銅含量在體內減少時，會影響鐵的吸收，導致鐵的利用障礙，最終發生缺鐵性貧血。

問題1：我們學過哪些含有銅元素的物質，將它們的化學式寫在學案上？

學生：盡可能多的寫出含有銅元素的物質化學式。

問題2：它們分別屬于哪種物質類別？

學生：完成學案上的分類圖。

教師：展示學生列舉的含銅物質分類圖，并在不斷研討中修正和補充完善，形成圖3。

設計意圖：課堂教學中通過問題引領，讓學生在實踐、研討等活動中自主發現物質分類之美。學生通過自己的努力（而非教師直接給出），將原本分散在教材中各個角落的零散知識，系統的呈現在眼前。通過對含銅元素的物質進行分類的思維加工過程，使學生的化學學科思維變得更加有序。

環節二：構建含銅元素物質之間的轉化模型，體驗研究者的樂趣

問題3：這些含銅元素的物質間可以相互轉化嗎？

學生觀點1：單質銅可以轉化為氧化銅、氧化銅可以轉化為鹽;

學生觀點2：銅鹽可以轉化為氫氧化銅;

學生觀點3：單質銅也可以轉化為銅鹽，比如銅在潮濕的空氣中生成銅綠。

教師：同學們歸納總結的很好，我們可以將剛剛的觀點初步整合為圖4。

【情境2】如何由銅絲制得氫氧化銅呢？

問題4：現提供以下三種試劑：銅絲、稀硫酸、氫氧化鋇溶液，請設計實驗完成Cu、Cu（OH）2的轉化，并指出每一步反應的基本反應類型？

學生活動：小組討論，設計實驗方案，每個小組選一名代表匯報，展示方案。

教師：引導學生思考正確的轉化路線，最終帶領學生畫出如下轉化關系圖5，從而將零散的知識點串起來，變得立體化、網狀化，建構知識體系。

合成路線中涉及的化學方程式如下：12Cu+O22CuO化合反應2CuO+H2SO4CuSO4+H2O復分解反應3CuSO4+Ba（OH）2Cu（OH）2↓+BaSO4↓復分

解反應

設計意圖：教師通過問題驅動引領學生復習相關反應，建構物質類別轉化模型，并在真實情境中應用模型解決問題，過程中學生主動交流、積極發言，通過小組合作學習探討實驗方案的設計，充分體驗研究者的角色。

環節三：再探復分解反應的本質，體驗探索者的樂趣

問題5：上述復分解反應能發生，是因為符合什么條件？

學生回答：1生成物中有氣體;2生成物中有水;3生成物中有沉淀。

教師：同學們分析的很好，教材中說“只有當兩種化合物互相交換成分，生成物中有沉淀或氣體或水時，復分解反應才能發生”。我們也是一直根據這句話判斷物質間能否發生復分解反應。那同學們有沒有考慮過為什么呢？以硫酸銅溶液與氫氧化鋇反應為例，宏觀現象是：有沉淀生成。如果從微觀的角度分析，又有什么變化呢？

問題6：為什么復分解反應要求有沉淀或有水或有氣體生成呢？請嘗試從微觀角度分析。

學生：不清楚如何回答。

【情境3】如何通過實驗使不可感知的微觀屬性可視化呢？

教師：這個問題可能不太好回答，現在老師給你們演示一個實驗。

【提出問題】溶液中離子間的反應是否可以通過實驗實現可視化呢？

【查閱資料】電導率傳感器用于測量溶液的導電性強弱;一定條件下，電導率的大小能反映離子濃度的大小。

【實驗探究】向硫酸銅溶液中滴加氫氧化鋇溶液，測定反應前后溶液電導率的變化（圖6）。

【實驗數據】

教師：請同學們認真觀察該曲線，思考并回答以下問題：

1.AB段溶液的電導率為什么下降？

2.B點的電導率最小，說明什么？

3.BC段溶液的電導率為何上升？

【分析數據】學生先小組討論，教師引導，最后教師總結歸納如下：

原硫酸銅溶液中存在Cu2+、SO2-，滴加氫氧化4鋇溶液后產生沉淀，從電導率曲線看，溶液中離子濃度減小，直至電導率值最小，兩者恰好完全反應。后來電導率數值增加，是因為繼續滴加了過量的氫氧化鋇溶液，溶液中Ba2+、OH-濃度增加，電導率增大。

【實驗結論】復分解反應的微觀本質，是溶液中離子濃度明顯減小。

教師：其實無論是產生沉淀，還是生成水，或是產生氣體，其本質原因都是，溶液中的離子濃度明顯減小，由此我們可以建構復分解反應條件的認知模型。

設計意圖：通過問題驅動，激勵學生找到問題的突破口，應用數字化實驗，使原本肉眼看不到的離子濃度變化，以電導率圖像的形式呈現，讓學生清晰的看到復分解反應的微觀實質，形成知識系統，提高思維建模能力。

環節四：真題演練，應用模型

教師：下面我們可以從模型應用的角度，來重新審視中考原題。

【例1】向等體積、含等碳原子數的碳酸氫鈉和碳酸鈉溶液中，分別逐滴加入一定濃度的鹽酸，根據圖像分析碳酸鈉與鹽酸反應的過程，可以依次用以下兩個化學方程式表示：。

教師：巡視、關注學生完成的情況。用希沃將學生完成的題目投在電腦桌面，集中講評。

【情境4】通過今天的復習，相信你對銅及其化合物的相互轉化、復分解反應的本質更清楚了。下面請你幫助“探險隊員”硫酸銅完成山洞探險（圖7）吧，我們小組比試一下，看看誰完成的又快又好。

設計意圖：本環節由2017年南京中考題開始，檢驗學生應用模型解決實際問題的能力，又創設幫助“探險隊員”硫酸銅完成山洞探險的真實情境，激活學生思維，促使其深度思考。從當年中考反饋的數據來看，很多學生即使通過數字化曲線分析得出第一步方程式是碳酸鈉與鹽酸生成碳酸氫鈉與氯化鈉，也不敢寫出：Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl，根本原因是“復分解反應需要生成沉淀或氣體或水”的這句話已經根深蒂固，學生只知其然，而不知其所以然。這就要求我們在平時的教學中，教師要不斷深挖教材，結合學生的實際情況，運用多種手段，建立認知模型，講透宏觀現象背后的微觀本質，促進學生的深度學習。

七、結語

本節課選擇銅及其化合物為主線開展教學，借助數字化實驗將復分解反應的微觀本質可視化，注重宏微結合，成功的幫助學生建立正確的模型認知，有效地提升了學生的化學學科核心素養。綜上，在設計中考二輪復習課時，教師應該充分發揮自己的智慧，將零散的化學知識進行有機整合，在認真鉆研教材、解讀中考真題的過程中，幫助學生體驗不同角色，為課堂教學增加一些創新性、趣味性，從而促使學生形成高階思維、必備品格與關鍵能力。

參考文獻

[1]申燕.“模型認知”視域下高三化學實驗復習策略研究[J].中學化學教學參考，2018（1）：62-64.

[2]吳風琴.建構模型認知，促進深度學習[J].化學教與學，2020（5）：78-79.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[4]嚴春建.基于學科觀念培育的復習課教學設計[J].化學教與學，2020（6）：26-29.

[5]唐雪云.構建“主題情境線”貫穿教學始終[J].化學教與學，2019（7）：68-70.

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