關于培養“模型認知”的化學核心素養的探索

尤麗君

摘 要：高中化學實驗題是高考的重點也是一大難點。這一類試題概括的知識點多，綜合性強，學生解題過程中很容易不知從哪下手，往往是耗費了大量時間還得不到高分。通過培養“模型認知”能讓學生形成一套科學理念，能有邏輯的去分析實驗題題干，能有效的縮短學生回答實驗題的時間，和提高得分率。

關鍵詞：高考化學;模型認知;實驗題;核心素養

在高考化學中，對實驗題的考察一直是重點。實驗題具有綜合性強，思維量大，復雜性強的特點，它可以從儀器設備、操作程序、實驗原理、實驗評價、誤差原因、廢氣處理等方面綜合考核，它們之間系統性強，又具有獨特性，讓實驗題考查的靈活性大大提高。正是因為如此，讓高考出題老師愛不釋手。但對于學生來說，化學實驗題是他們又愛又怕，失分嚴重的存在，是他們跨向大學的“攔路虎”。

所以在高三復習的過程中，教師應該怎樣在教學中攻克這個“攔路虎”，學生應該怎樣在考試中輕松面對這個難題，不丟分。是所有高三的師生共同關心的話題。

一、模型認知的簡介

高中化學新課標有明確指出，化學核心要素為微宏結合、變化平衡、模型認知、實驗探究、科學精神等。其中“模型認知”是構成高中化學核心素養的重要要素。模型是人們為了達到某種特定目的而對認識的對象所表現出來的一種可以達到簡單操作的描述。它是一種代表和反映原型的方式。構成模型的認知功能的主要要素有描述、解釋、預見、判斷。

“模型認知”是指利用模型達到認識某個或某種復雜的事物或通過建構某個模型來解決某個問題的方法。在化學課程中，分子和原子之類的事物，是人的肉體所不能接觸到的存在。也就是說當人們需要處理或解決的某種問題的原型在時間和空間上人不能肉眼所見，或者感觸到。例如原型太渺小、太巨大、速度太快、時間太久、距離太遙遠或結構太復雜等，它的結構與和運行過程中在外界難以外顯，這個時候就需要借助模型認知。

化學這門課程是在原子和分子水平上的學科，甚至還有比分子更小的顆粒。在做化學實驗題或者教師在上課過程中經常要運用多種模型來解釋現象以及這些現象可能發生的結果，用簡單而明了的信息來建造模型，來建立可以解決復雜的思維框架。因此，模型認知是化學學習過程中和化學研究途中必不可少的方法。

二、模型認知的培養

“模型”包括實物模型和形式模型兩種，形式模型又包括數學模型、圖像模型和語義模型。

實物模型是用具體的事物制造的模型，例如比例模型和球棍模型等以具體的實物表現的模型;形式模型是指利用公式或者方程等專業術語所構建的模型中，例如化學反應速率方程，質量守恒定律等;圖像模型是指用二維或三維的坐標方程式中的圖像所表現或描述的模型，例如反應速率與時間關系的曲線;語義模型是指用詞語詞匯所描述的模型，大多數都是定律和概念等，例如教材中的元素周期律、蓋斯定律等語義模型。

模型認知的能力包括“建立模型”和“運用模型”兩個方面。建造模型是運用模型的前提，運用模型是建造模型的目的與結果。在建造模型的過程中教師要認清楚學生才是主體，教師只是一個為學生服務的人員。教師要鼓勵學生自己去做，大膽嘗試，去動腦思考、動手操作、用嘴表達，鼓勵學生去多參與、多嘗試、多聽、多看、多寫、多問，讓學生在建造模型的過程中一直處于主體地位。例如，在“原電池”的模型建造中，把學生作為主體，讓學生自己動手做銅鋅原電池的實驗，讓他們自己去比較導線連接前后所反應出來的現象有什么差異，并主動去分析反應出來的現象涉及到了什么樣的反應原理。在學生主動動手操作和探索的過程中，教師要不斷啟發、引導學生，但不能主動告訴其答案，而是旁敲側擊的引導學生，滲透建模的思想。最后由教師和學生共同探討，建構起原電池模型。

下面已高考試題中的選修課程中的“鹵代烴”為例，告訴教師應該如何去指導學生運用模型認知的方法進行學習。

1、收集證據，提出假設并讓學生去驗證。在鹵代烴中，取代反應是一類模型。因為鹵素原子的吸引電子的能力大，會使得鹵代烴中的C-X鍵具有極性，在遇到其他具有極性的原子或原子團，鹵素原子容易被其他原子或者原子團取代，這就是取代反應。教師可以列出一系列方程式，然后給學生看，學生就會有所疑問，并提出假設“鹵代烴中，鹵素原子在遇到其他極性原子是否存在被取代現象。”

2、在證據的基礎上進行分析推理。教師向學生展示關于鹵素原子的鍵能，在學生以往的認知中，共價鍵能越大，其共價鍵就也越穩定。從而學生可以發現，在鹵代烴碰到其他極性分子時，C-X鍵鍵能不穩定，所以鹵素原子容易被取代。然后讓學生通過計算與模擬和進行類比，最后得出結果。取代反應中，容易斷裂的是鹵素原子所在的C-X鍵。在學習過程中，建造起關于取代反應的模型，而且由學生自己得出的結論所建造起的模型，學生記憶的更加深刻與清楚。

3、通過實驗，進行證實。在學生得到上述結果后，準備好實驗材料，讓學生進行實驗。在實驗的過程中，讓學生不斷觀察和記錄關于實驗的現象，最后讓學生對于記錄下的結果進行分析。以達到證實上述結論的結果。

4、讓學生進行回顧與總結。在結束實驗后，教師應詢問學生，發生的現象是否符合他們的假設。讓學生進行回顧與總結，在這個過程中學到了什么，了解到了關于什么的知識，讓學生加深印象，并熟練掌握所建造的模型。

模型認知是培養學生核心要素的方法之一，它在化學課程教學過程中是一種重要的科學方法。在教學過程中，通過分析與推理等方法，讓學生認識到應該如何去研究一個對象的本質特征、構成要素和他們之間存在什么關系，從而建造起關于這個對象的模型認知。也從而達到促進學生核心素養的發展的教學目標。

綜上所述，在高考化學中，模型認知占了很大的一版塊，學生應該主動去了解和學習關于模型認知的知識，并構建起關于化學實驗題的模型。

參考文獻

[1]吳意，《高考化學核心素養“模型認知”》[J];陽光出版社;2016年

[2]李佳月，《基于化學實驗題建造模型》[J];人民月報;2017年

[3]周宇軒，《高中化學教育研究》;湖北大學出版社;2017年