基于新課標(biāo)模型認(rèn)知在高中化學(xué)教學(xué)中的功能與價(jià)值研究

摘要：基于CASES-T 模型理論將高中教材中模型分為實(shí)物模型、理論模型和認(rèn)知模型，并從理解、建構(gòu)、運(yùn)用和優(yōu)化模型的視角研究高中化學(xué)教學(xué)各環(huán)節(jié)中模型認(rèn)知的育人功能和學(xué)科價(jià)值，精準(zhǔn)建構(gòu)素養(yǎng)為本導(dǎo)向下的高中化學(xué)課堂教學(xué)體系，促進(jìn)化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，提升學(xué)生的關(guān)鍵能力。

關(guān)鍵詞：模型；模型認(rèn)知；課程標(biāo)準(zhǔn)；學(xué)科核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G630""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" 文章編號(hào)：1009-3583（2024）-0145-03

Research on the Function and Value of New CurriculumModel Cognition in High School Chemistry Teaching

LIU Yuan-da

（ Chongqing Yunyang Shuangjiang Middle School， Yunyang 404500， China ）

Abstract： Based on the theory of CASES-T model， the models in senior high school textbooks are divided into physical model， theoretical model and cognitive model， from the perspective of understanding， constructing， applying and optimizing the model. This paper studies the educational function and subject value of model cognition in each link of senior high school chemistry teaching， and precisely con- structs the classroom teaching system of senior high school chemistry under the guidance of accomplishment， promotes the cultivation of chemical core literacy， enhances the key ability of students.

keywords： model; model cognition; curriculum standard; subject core literacy

“模型”一詞在2003年我國教育部頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中被提到9次，在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）中被提到63次，其育人功能與學(xué)科價(jià)值被進(jìn)一步優(yōu)化和提升。

新課標(biāo)明確了模型認(rèn)知為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。如何落實(shí)模型認(rèn)知素養(yǎng)為本導(dǎo)向下的“教、學(xué)、評(píng)”一體化教學(xué)？需深入研究高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和人教版高中化學(xué)教材中“模型”的功能與價(jià)值，提高課堂教學(xué)實(shí)效性。

1模型的價(jià)值與功能初探

1.1模型含義與價(jià)值

新教材（人教2021版）高中化學(xué)第一章物質(zhì)及其變化第二節(jié)離子反應(yīng)及應(yīng)用的方法導(dǎo)引中對(duì)模型的定義為：在對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和證據(jù)推理的基礎(chǔ)上，利用簡(jiǎn)化、抽象和類比等方法，將反映研究對(duì)象的本質(zhì)特征形成一種概括性的描述或認(rèn)識(shí)思路，是理論發(fā)展的一種重要方式[1]。模型本身是不直接產(chǎn)生價(jià)值的，在化學(xué)學(xué)科中大多數(shù)結(jié)論只是在某些情況下成立，模型能夠把特定結(jié)果所需要的條件清晰地揭示出來。當(dāng)原型太小、太大、太快、太久、太遙遠(yuǎn)或太復(fù)雜時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)和變化過程需具體化和形象化；對(duì)因果關(guān)系可用數(shù)學(xué)表達(dá)時(shí)，人們常用模型來認(rèn)知、分析、推測(cè)、論證和探究。

1.2模型分類與功能

高中化學(xué)教學(xué)要引導(dǎo)學(xué)生從微觀層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)，用化學(xué)式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和方程式描述物質(zhì)及其變化規(guī)律。從研究?jī)?nèi)容和方法上可將高中化學(xué)教材中的模型分為：

（1）實(shí)物模型：人們根據(jù)相似性理論按原系統(tǒng)比例縮小（或放大或與原比例一樣）的實(shí)物，具有某種特定功能的三維相似性，包括宏觀實(shí)物模型和微觀實(shí)物模型兩類。宏觀實(shí)物模型是用實(shí)物或圖片進(jìn)行定性或定量地描述類比化工生產(chǎn)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)與工作原理的模型，如化工類生產(chǎn)設(shè)備模型、化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置模型、電化學(xué)裝置模型等。微觀實(shí)物模型是人們用符號(hào)、圖片、動(dòng)畫、實(shí)物等形式抽象、簡(jiǎn)化描述物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)，解釋物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，如電子云模型、原子結(jié)構(gòu)模型、結(jié)構(gòu)示意圖模型等。

（2）理論模型：人們?yōu)檠芯繉?duì)象確定的主要變量、因素和規(guī)律而以數(shù)字、文字、符號(hào)、圖片、圖表、公式等形式建立的概念、原理、定律及預(yù)測(cè)物質(zhì)變化規(guī)律的模型，如概念模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論模型、元素周期律模型、物質(zhì)變化過程模型、理想氣體模型、化學(xué)反應(yīng)原理模型等。

（3）認(rèn)知模型：人們對(duì)已知的化學(xué)知識(shí)整理成能看、能聽、能理解、能思考、能規(guī)劃任務(wù)的模型，從認(rèn)知心理學(xué)范疇又可稱為思維模型或認(rèn)識(shí)模型，常用圖表、圖片、關(guān)系圖、動(dòng)畫或文字等方式描述研究對(duì)象系統(tǒng)化的認(rèn)識(shí)思路，包括研究對(duì)象、認(rèn)知角度、化學(xué)問題及目標(biāo)任務(wù)四要素，是學(xué)習(xí)一個(gè)模塊化學(xué)知識(shí)和解決一類化學(xué)問題時(shí)所必備的方法。如硫元素“價(jià)類”二維圖認(rèn)知模型、“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系認(rèn)識(shí)模型、原子結(jié)構(gòu)思維模型、溶解度認(rèn)識(shí)模型等。

這三類模型相互聯(lián)系，沒有嚴(yán)格的界限，僅從研究對(duì)象類別和功能上做了大致區(qū)分。單旭峰還從考查的角度把認(rèn)知模型分為5種：概念模型、結(jié)構(gòu)模型、過程模型、數(shù)學(xué)模型和復(fù)雜模型[2]。而基于新課標(biāo)、新教材和素養(yǎng)為本導(dǎo)向的“教、學(xué)、評(píng)”一體化的角度來研究和分析模型，概念模型屬于理論模型，結(jié)構(gòu)模型屬于微觀實(shí)物模型，過程模型和數(shù)學(xué)模型屬于認(rèn)知模型中的思維模型。

2發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知素養(yǎng)分析

2.1模型認(rèn)知的涵義

認(rèn)知是指人們通過感知、思考和理解來獲取知識(shí)和認(rèn)識(shí)世界的過程。它涉及感知外界刺激、注意力的選擇和集中、記憶的存儲(chǔ)和回憶、思維的加工和推理、語言的理解和表達(dá)等多個(gè)方面，幫助人類理解世界、獲取知識(shí)和解決問題。新課標(biāo)中模型認(rèn)知素養(yǎng)表述為：知道可以通過分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認(rèn)知模型，并能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律[3]。

2.2“模型認(rèn)知”的化學(xué)學(xué)科功能

新課標(biāo)對(duì)“模型認(rèn)知”素養(yǎng)的要求包括對(duì)模型本身的認(rèn)識(shí)和理解、運(yùn)用多種模型去表征和解釋現(xiàn)象，以及建構(gòu)模型并優(yōu)化模型。還對(duì)模型認(rèn)知水平劃分為：水平1：學(xué)生能識(shí)別物質(zhì)模型和理論模型，能理解與辨析化學(xué)事實(shí)和理論模型的內(nèi)在聯(lián)系。水平2：學(xué)生能運(yùn)用理論模型歸納、解釋化學(xué)現(xiàn)象；推測(cè)和論證物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化規(guī)律。水平3：學(xué)生能分析物質(zhì)變化的理論模型，改進(jìn)和優(yōu)化模型。水平4：學(xué)生能根據(jù)化學(xué)問題情境建構(gòu)、運(yùn)用、探究、優(yōu)化模型。概言之，基于高中生學(xué)習(xí)化學(xué)認(rèn)知特點(diǎn)和新課標(biāo)模型認(rèn)知水平劃分，模型認(rèn)知可分為理解模型、建構(gòu)模型、運(yùn)用模型和優(yōu)化模型，按此對(duì)師生的要求難度越來越高。

2.3“模型認(rèn)知”素養(yǎng)的學(xué)科價(jià)值

（1）課程目標(biāo)要求

教師在化學(xué)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生多角度理解、建構(gòu)、運(yùn)用和優(yōu)化模型，以此解決化學(xué)問題和研究復(fù)雜的化學(xué)問題，多角度、多方法培養(yǎng)化學(xué)模型認(rèn)知素養(yǎng)。

（2）課程內(nèi)容和教學(xué)提示要求

鄭長(zhǎng)龍等專家認(rèn)為內(nèi)容（Content）、活動(dòng)（Activ- ity）、策略（Strategy）、評(píng)價(jià)（Evaluate）、情境（Situ- ation）表征了新課標(biāo)所倡導(dǎo)的化學(xué)課堂教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造（如下圖）[4]。

構(gòu)建五要素整體系統(tǒng)并發(fā)揮系統(tǒng)作用才能實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)為本的整體目標(biāo)（Target），簡(jiǎn)稱 CASES-T 模型。倡導(dǎo)基于 CASES-T 模型對(duì)內(nèi)容、活動(dòng)、策略、情境以及評(píng)價(jià)等進(jìn)行合理的科學(xué)的設(shè)計(jì)整合，可以有效達(dá)成“素養(yǎng)為本”導(dǎo)向下的“教、學(xué)、評(píng)”一體化教學(xué)目標(biāo)。

研讀新課標(biāo)會(huì)發(fā)現(xiàn)，模型認(rèn)知不僅在化學(xué)各主題培養(yǎng)學(xué)生必備品格、關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)中發(fā)揮核心價(jià)值作用，而且還是素養(yǎng)為本導(dǎo)向下教師對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)策略、學(xué)生活動(dòng)建議、情境素材建議、學(xué)業(yè)質(zhì)量和核心素養(yǎng)等方面構(gòu)建課堂教學(xué)和建立化學(xué)模型認(rèn)知體系的基礎(chǔ)。其價(jià)值在各主題的各環(huán)節(jié)具體表現(xiàn)如表1：

3 CASES-T 模型和模型認(rèn)知素養(yǎng)導(dǎo)向下高中化學(xué)課堂設(shè)計(jì)的思考

CASES-T 模型為“素養(yǎng)為本”導(dǎo)向下的“教、學(xué)、評(píng)”一體化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)提供了具有操作意義的設(shè)計(jì)路徑。教學(xué)目標(biāo)素養(yǎng)化、教學(xué)情境真實(shí)化、教學(xué)內(nèi)容任務(wù)化、教學(xué)活動(dòng)多樣化、教學(xué)評(píng)價(jià)適時(shí)化、教學(xué)策略智慧化成就新課標(biāo)背景下發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的化學(xué)課堂。新課標(biāo)每一主題的內(nèi)容都由“內(nèi)容要求”“教學(xué)提示”和“學(xué)業(yè)要求”呈現(xiàn)了 CASES-T 模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以便化學(xué)教師有效構(gòu)建新課程標(biāo)準(zhǔn)背景下化學(xué)課堂教學(xué)系統(tǒng)。因此，化學(xué)教師只有認(rèn)真研究課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的模型認(rèn)知素養(yǎng)要求，構(gòu)建模型認(rèn)知和 CASES-T 模型課堂，才能提高新課標(biāo)新教材新高考背景下的課堂效率。

教學(xué)內(nèi)容貫穿在整個(gè)教學(xué)情境中是十分重要的。課堂教學(xué)設(shè)計(jì)可將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模型認(rèn)知與關(guān)鍵能力培養(yǎng)的“任務(wù)化”分解，將內(nèi)容、情境、活動(dòng)、評(píng)價(jià)協(xié)同，按一定的線索層層遞進(jìn)逐一解決任務(wù)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。而每個(gè)教學(xué)任務(wù)以“模型認(rèn)知素養(yǎng)”為根本目標(biāo)追求，創(chuàng)設(shè)“實(shí)驗(yàn)探究”“對(duì)話與討論”“教材閱讀”“提問與回答”“模型搭建”等豐富的活動(dòng)感知外界刺激，選擇性地關(guān)注某些信息，而忽略其他信息，再對(duì)信息進(jìn)行加工和處理。教師在教學(xué)反思和學(xué)生信息反饋中不斷調(diào)整教學(xué)策略，靈活運(yùn)用 CASES-T 模型，做實(shí)做細(xì)“教、學(xué)、評(píng)”一體化，全面培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，提升關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中教科書化學(xué)必修第一冊(cè)[M].北京：人民教育出版社，2021.

[2]單旭峰.對(duì)“模型認(rèn)知”學(xué)科核心素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)與思考[J].化學(xué)教學(xué)，2019（3）：8-12.

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

[4]鄭長(zhǎng)龍.2017年版普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的重大變化及解析[J].化學(xué)教育，2018，39（9）：41-47.

（責(zé)任編輯：魏登云）