基于模型認知的高三化學深度復習

方翠銀

摘 要 以2021年福建省高考適應性考試的實驗探究題為例，在深度學習與“教、學、評”一致性理論指導下，通過對例題的分析解構，建構探究性實驗解題模型；通過分組設計實驗方案、實施和改進實驗方案來理解和應用解題模型；通過學生對同伴答題情況的評價和教師的點評深化認識模型；編制相應的課堂終結性評價量表對學生的學習表現情況進行評價。旨在發展學生的模型認知素養，提高高三化學實驗復習的效率，促進教與學雙向發展。

關鍵詞 高中化學 深度復習 探究性實驗 模型認知 課堂評價

一、問題提出

目前，在高三化學復習課堂教學中，知識和技能訓練在某種程度上依賴于對知識點的重復、歸納、整理，能力的提高依賴于大量的習題訓練和講評，即進行“題海訓練”。對于化學實驗這一高考必考題型，通過自主實驗進行復習的較少，實驗復習常常以視頻中“看”實驗、黑板上“講”實驗、試題中“練”實驗等方式為主[1]。《教育部關于做好2021年普通高校招生工作的通知》[2]指出，要優化情境設計，增強試題的開放性、靈活性，充分發揮高考命題的育人功能和積極導向作用，減少死記硬背和“機械刷題”現象。筆者認為要減少死記硬背和“機械刷題”現象，就需要進行深度復習。

深度復習是以深度學習為基礎的一種復習方式，是在教師的深度引領下，利用化學實驗等活動，調動學生的深度參與，運用證據推理與模型認知等方式，促進學生創新精神、實踐能力和核心素養的發展[3]。基于此，筆者以探究性實驗題的復習為例，探索如何進行高三化學實驗的深度復習。

二、基于模型認知的教學設計

（一）依據課程標準和高考評價體系進行深度備課[4]

探究性實驗屬于高中化學必修課程主題1：化學科學與實驗探究是培養學生科學探究與創新意識、科學態度與社會責任的重要載體之一。其涉及的內容非常廣泛，在課程標準中的學業質量水平主要涉及1級水平1-3、2級水平2-3、3級水平3-3、4級水平4-3等[5]。研讀課程標準可知，該部分內容要求學生根據解決問題需要，運用控制變量等實驗方法，通過合作探究方式，設計或選擇最佳方案，并對實驗方案的合理性、可行性進行論證，不斷修正和改進方案，學會合理評價實驗方案，提出進一步探究的設想并準確表達自己的看法，這些也是中國高考評價體系的要求[6]。結合深度學習的有關內容，確定本節課的復習任務為建構、應用、深化探究性實驗的解題模型。

學生經過之前的復習，積累了一些科學探究的相關知識和大量的元素化合物知識，能對常見的物質或離子進行檢驗。如在本節課中涉及Fe2+與Fe3+之間的轉化、Fe3+的檢驗、H2O2的性質驗證、SO42-的檢驗等知識對學生而言都是非常熟悉的，但是這些知識僅僅停留在淺層思維中且比較分散，缺乏深入地理解和整合運用。同時，學生利用氧化還原反應相關知識進行分析推理的能力不足，無法將這些知識串聯起來應用到綜合性的實驗中。另外，學生對模型建構和應用有一定認識，但是對探究性實驗的思維模型比較陌生，分析綜合能力有所欠缺，語言表達能力較差，缺乏解題的規范性，這也是造成實驗題得分率偏低的原因之一。

（二）依據深度備課思路和相關文獻[7-9]設計教學目標和評價任務

本節課在深度備課的基礎上，結合課程標準和學生實際制訂教學目標與評價任務（見表1）。

（三）依據教學目標和評價任務設計教學活動（見圖1）

三、教學實錄

（一）典例分析，構建解題模型

【任務1】展示2021年福建省高考適應性考試實驗題，分析考查的必備知識和關鍵能力以及學生的主要失分點。

[師]實驗目的是實驗題最終的解決目標，那么本題的實驗目的是什么？從題目所給的實驗方案中你能得到哪些信息？

[討論]明確實驗題解題步驟。第一步：明確并分析實驗目的；第二步：明確實驗原理，分析實驗方案。

[分析]題目的設問部分，得出本題主要考查的必備知識和關鍵能力以及學生得分率較低的小題，將本題解構見表2，并建構解題模型（見圖4）。

[典例]某研究性學習小組通過下列實驗（圖2）驗證AgI沉淀的生成會使I2的氧化能力增強，可將Fe2+氧化。

回答下列問題：

（1）由AgNO3固體配制0.1 mol·L-1的AgNO3溶液50 mL，下列儀器（圖3）中不需要使用的有 ________（寫出名稱），配制好的溶液應轉移到________試劑瓶中保存。

（2）步驟1的實驗現象是________；步驟2無明顯現象；步驟3最終的實驗現象是溶液中生成黃色沉淀， ? ? 。由此可知，步驟3反應的離子方程式為 ? ?。

（3）某同學在實驗時漏掉步驟2，直接加入過量AgNO3溶液，也觀察到與步驟3相同的實驗現象。該同學推測溶液中還有碘的離子________（填離子符號）生成，并由此對I2氧化Fe2+產生了質疑。

（4）為了確證AgI的生成使I2的氧化能力增強而將Fe2+氧化，學習小組在上述實驗基礎上進行補充實驗：分別取少量的 ? ?和步驟3試管中的上層清液于試管a和試管b中，往兩支試管中加入過量的________，觀察到的現象為________。

（二）結合探究實驗，應用解題模型

【任務2】實驗方案設計（寫出所需的儀器、藥品、具體的實驗步驟）請學生根據表3中實驗①的異常現象，寫出實驗①的實驗方案，并猜想異常現象產生的原因，設計對應的實驗方案。（提供的儀器：試管若干、滴管若干；藥品：0.1 mol/L FeCl3溶液、0.1 mol/L FeCl2溶液、KSCN溶液、15% H2O2溶液、BaCl2溶液、稀鹽酸）

學生按照自己課前設計的實驗方案進行實驗，教師巡視。

[師]實驗①大多數同學能得到與題目相同的實驗現象，但是實驗②的探究結果就差距很大了，我們請幾個小組來分享他們的探究結果。

[生]（展示實驗方案：表4）這是我們組的實驗方案，實驗①我們看到了題目中的現象。實驗②我們的預期現象是試管a中產生刺激性氣味的氣體，可能是SO2，試管b中產生氣泡，溶液不變紅。但是在試管a中沒看到預期現象，試管b中加入FeCl3溶液時產生大量氣泡，加入KSCN溶液后，溶液變紅了。

[師]請同學們結合他們的實驗現象，從所用知識的合理性、方案的可行性來評價第一組的實驗方案。

通過學生討論，確定了實驗①的方案是可行的，實驗②中H2O2溶液未指明具體的用量，且方案未考慮到Fe3+對雙氧水具有催化作用，實驗方案不恰當。

[生]（展示實驗方案：表5）我們組實驗①的操作和第一組相似，也得到了預期的實驗現象。但是實驗②中我們認為褪色的原因是SCN-被過量的H2O2溶液氧化成SO42-，所以我們設計的實驗方案就是來檢驗是否有SO42-存在，結果看到了白色沉淀，說明我們的猜測是正確的。

[師]請同學們結合他們的實驗現象從所用知識的合理性、方案的可行性角度來評價第二組的實驗方案。

學生對表5實驗方案進行評價。

[師]我們明確實驗目的后，要注意藥品的滴加順序和用量，所以在文字描述時要明確指出試劑的滴加順序和用量。而實驗②是探究異常現象產生的原因，大家都能看到有氣泡產生且血紅色褪去的現象。

師生共同分析氣泡產生的原因及檢驗氣體方法、血紅色褪去的原因，猜想氣體可能是氧氣，可用帶火星的木條檢驗。溶液血紅色褪去的原因是Fe3+或SCN-被消耗了，導致平衡逆向移動，血紅色消失，只需證明溶液中還有沒有Fe3+或SCN-即可。（學生修正實驗方案并實施實驗）師生共同歸納設計實驗，強化實驗過程中要注意滴加試劑的順序和用量，并進行合理推測。

[師]同學們都總結得很好，在弄清實驗目的、原理和方案后，還要注意一個容易被大家忽略的方面——表達的規范性。

（三）強調解題規范性，深化模型

【任務3】利用高硫鋁土礦（主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和硫酸鹽）為原料，制備聚合硫酸鐵鋁[AlFe（OH）6-2n（SO4）n]的部分工藝流程如圖5：

請補充完整測定產品中SO42-含量的實驗方案：準確稱取a g樣品，_________，將沉淀置于坩堝中，灼燒至恒重，記錄數據。（實驗中必須使用的試劑：1 mol·L-1鹽酸、AgNO3溶液、BaCl2溶液）

[師]（逐一展示部分學生答題情況）請大家分析以下實驗方案可不可行，分別存在什么問題。

①取樣于燒杯中，先后滴入適量1 mol/L的鹽酸和適量AgNO3溶液，待白色沉淀生成后且不再增加時進行過濾，在余液中加入適量BaCl2溶液，產生白色沉淀。

②加入蒸餾水溶解，再加入適量1 mol/L的鹽酸，接下來往溶液中加入BaCl2溶液，靜置一段時間后，過濾獲得沉淀。

③加入稀鹽酸酸化后，滴加BaCl2溶液至沉淀不再生成，過濾，再往濾液中滴加AgNO3溶液，過濾。

學生發言表達對三種實驗方案的看法，師生共同歸納實驗方案，文字描述的注意事項（濃度、用量、取什么樣、操作的次數等），并給予表達的模板：取……，加入……，觀察到……，說明……。展示參考答案：在樣品中加入過量（或足量）1 mol/L的鹽酸并充分攪拌，待其充分溶解后，滴加BaCl2溶液至不再產生沉淀，過濾，所得沉淀用蒸餾水洗滌2～3次；取最后一次的洗滌液，滴加AgNO3溶液，不出現白色沉淀。

課后采用評價量表（見表6）對學生本節課的學習進行終結性評價。

通過分析學生課后評價量表所得出的數據可知，學生在實驗探究、自評和互評中對探究性實驗的解題模型或流程有了進一步的認識，也有極少數學生對探究性實驗依舊是“一頭霧水”。

四、教學效果分析及教學反思

模型認知是化學核心素養的五大要素之一，也是深度復習的要求之一，通過模型建構可以幫學生深刻認識某一題型的特點和解題技巧。筆者認為，由于實驗題考查范圍廣、類型多，每個人對實驗題的解題模型都有自己的看法，本節課通過題目解構去建構解題模型，讓學生了解模型建構來自于題目分析，但是建構的解題模型也僅僅是筆者自己的思考，存在著很多不足之處，需要進一步改進和完善。

高三的復習相對比較枯燥，長時間的題目訓練容易使學生產生厭煩情緒。因此，在本節課中，筆者采用題目分析和實驗探究相結合的方式，讓學生“動靜”結合，積極參與課堂活動。學生根據自己設計的實驗方案進行實驗，認識到實驗方案設計時需要考慮目的、原理、所用的必備知識和關鍵能力等，讓學生在“瞎做”中認識實驗方案可行性的重要。實踐和課后的評價都反饋出學生對自己完成的實驗探究過程印象深刻。

通過請小組代表反饋實驗結果并進行學生互評，得出合理的實驗方案，學生再據此修正自己的實驗方案，在實驗探究中強化了對解題模型的應用，而不是讓學生再完成一題進行鞏固。通過探究性的實驗和師生對話，分析實驗方案及產生的現象；通過學生互評和教師點評，讓學生認識規范表達的重要性，促進學生深度思考。同時，本節課采用課堂觀察、提問、練習反饋等多種評價方式，將生生互評、教師點評滲透其中，不斷反饋學生的課堂表現并及時調整教學內容，并將學生的表現性評價和終結性評價結合起來，促進教師的教與學生的學雙向發展。

[參 考 文 獻]

[1]杜淑賢.普通高中化學課程標準（2017年版）解讀：中學化學真實情境研究與案例[M].上海：上海教育出版社，2019：118.

[2]中華人民共和國教育部.教育部關于做好2021年普通高校招生工作的通知[EB/OL].（2021-2-19）[2022-5-10].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A15/moe_776/s3258/202102/t20210208_513027.html.

[3]胡久華，羅濱，陳穎.指向深度學習的化學教學實踐改進[J].課程·教材·教法，2017（3）：90-96.

[4]陳新華.指向深度學習的高三化學深度備課[J].化學教育，2019（1）：17-22.

[5]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：65-67.

[6]中國教育部考試中心.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2020：24-25.

[7]鄭木霞，陳新華.基于“教、學、評一致性”教學模型的構建：以“氯氣的性質”為例[J].化學教與學，2021（11）：47-52.

[8]李軍.中學生化學實驗探究能力評價體系的建構與實施[J].化學教與學，2021（9）：2-6.

[9]黃順紅．“實驗方案設計與評價”的高三化學實驗復習：以化學平衡移動的復習為例[J].中小學教學研究，2021（5）：51-56.

（責任編輯：姜顯光）