論高中化學核心素養“模型認知”思維在教學中的培養

康凱

摘 要：模型認知是培養學生核心素養的方法之一，它作為一類重要的科學方法，在教學中通過分析、推理等方法引導學生認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，從而建立模型認知；運用模型認識化學現象，理解現象本質的規律，從而達到促進學生核心素養的發展的教學目的。

關鍵詞：模型認知；核心素養；教學

高中化學課程標準修訂組根據“中國學生發展核心素養”和高中化學課程特點，提出包含“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“實驗探究與創新意識”“科學精神和社會責任”等五個要素的高中化學核心素養（簡稱“化學核心素養”）。培養學生的化學核心素養是高中化學新課程的總目標，本文主要探究模型認知在教學中的培養。

一、模型認知的概念

化學“模型”包括兩大類：物理模型（如球棍模型、晶體結構等）和思想模型（如化學方程式、電子式等）。化學“模型認知”包括化學認識思路和化學分析框架。就是使學生通過分析、推理等方法認識研究對象的本質屬性和特征、構成要素及其相互關系；借助語言、圖像、符號、包括數學表達式等來建立模型認知，理解化學現象的本質和規律，如電子式、化學方程式、碰撞理論、平衡曲線圖、PV=nRT等。

模型認知過程一般為：研究原型、建立模型、研究模型、理解和應用模型。

二、模型認知的理解應用

1.元素及化合物教學中建構模型認知

學習元素化合物的內容，學生需要大量識記物質的性質，書寫化學反應方程式，不斷重復記憶。若引導學生建立模型認知，就可以快速高效地在學會知識的同時掌握學習方法。

高一的學生在初中已經學習了化學知識，具備建立模型認知的基礎。所以首先引導學生思考物質的物理性質主要有哪些？學生通過思考、交流，可以歸納總結出物質的物理性質主要有顏色、狀態、氣味、熔點、沸點、密度、溶解性、揮發性等。

通過研究初中物質物理性質（原型），建立模型認知（從八個方面考慮物理性質）。那么，如何獲得這些知識（研究模型）呢？通過觀察現象、查閱資料、實驗探究等手段就可獲得。如碳的物理性質，顏色、狀態可通過觀察得到；因碳是固態，一般揮發性很弱，沒有氣味；熔點、沸點、硬度、密度、溶解性等可通過查閱資料獲得。經過這些學習過程，從而建立學習物質物理性質的模型認知，為高中學習其他物質的物理性質打下基礎（應用模型）。

同樣，學生歸納整理出物質的化學性質主要有：①與單質的反應，②與氧化物的反應，③與酸的反應，④與堿的反應，⑤與鹽的反應，⑥其他如熱穩定性、電解等。建立模型后，通過實驗探究、合作討論、查閱資料來進一步驗證是否具備這些性質（研究模型）。由此實現在掌握性質的基礎上拓展學習的方法。

通過教學實踐，模型認知的發展，既幫助學生完成了對物質的性質、制法和用途由未知到感知，由感知到熟悉，再由熟悉到熟練的應用過程，使其提高學習效率；又為學生的后續學習建構了很好的模型，促進學生化學素養的提升。

2.化學反應原理學習中建構模型認知

人教版高中化學選修4《化學反應原理》的緒言第4段闡述，“合理簡化的概念模型，是學習和研究化學反應原理的基礎，有了這些基礎，就可以初步掌握探究化學反應的基本方法和思路。”這說明學習《化學反應原理》模型認知法是一種行之有效的方法。所以在教學中引導學生建立簡單合理的模型，可達到事半功倍的學習效果。例如影響化學反應速率的因素、化學平衡的建立、酸堿鹽在水溶液中的反應、原電池、電解池等都可用思想模型法學習。

3.有關化學計算的學習中建構模型認知

如在硝酸的學習中，有一種題型是金屬與硝酸反應的計算。

（1）建立模型認知

（2）理解模型認知：根據金屬M與硝酸的反應

④離子方程式計算法：金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時，由于硝酸鹽中NO-3在H2SO4提供H+的條件下能繼續與金屬反應。故此類題目應用離子方程式來計算：且溶液中要符合電荷守恒。

總而言之，模型認知本身體現為對客體已有認識的總結，是科學認識的一種階段性成果。因此，在教學實踐中，運用建立模型認知的教學能夠使學生易于接受教學內容，為學生后續的自主學習提供了思維引導和支撐，提高了學生的可持續發展能力和科學素養。

參考文獻：

[1]楊梓生.對高中化學學科核心素養的認識[J].中學化學教學參考（上半月），2016（8）：1-2.

[2]王寶斌.發展學生化學核心素養的三大策略[J].中學化學教學參考（上半月），2016（9）：10.

注：本文系甘肅省教育科學規劃2017年度課題“基于發展學生核心素養的高中化學課堂教學策略研究”成果之一，課題編號：GS[2017]GHB0481。