基于整合課程資源聚焦核心素養淺析高中化學模型認知能力的培養策略

吳建軍

摘 要：模型認知是一種在化學解題過程中通過分析、推理掌握研究對象構成、本質等的科學方法。建構模型時，可以采用依據原型建模、從理論出發進行建模以及針對問題建模等方式。尤其是在高中化學課堂教學中，教師要更加重視培養學生們的化學模型認知能力，幫助他們樹立建模意識，并從中體會化學模型的價值，鞏固學生的化學思維及化學素養，從而達到促進學生核心素養發展的目的。

關鍵詞：模型認知;核心素養;培養策略

化學“模型”又分為物理模型與思想模型，其中化學方程式就是思想模型的代表，對思路以及框架的分析基本可構成化學“模型認知”。教師通過建模引導學生認識、分析、推理研究對象的本質與特征等要素，并借助符號、圖像、語言等包括數學表達式在內的表達方式建立模型認知，通過現象理解化學的本質與規律。模型認知主要涉及建立模型、研究模型、理解應用模型等過程。本文為了探尋高中化學教學中模型認知的培養策略，針對該維度給出了相關與建議。

一、建構化學模型的主要路徑

從今天來看，化學建模已經多多少少被運用在化學教學中，但是對建模的途徑依舊沒有形成一套系統的認知。現階段我們總結出的主要有根據原型建模，從問題出發或是從理論出發進行建模等路徑。

1.依據原型建模，此構成過程可以總結為“原型–模型–新型”，該過程是一個雙向性過程。也就是將某一客觀存在事物原型抽象模化為理論上的模型。研究者通過對建成模型的研究，發現該事物原型的構成以及特征。因此，在研究事物的性質時，根據原型建模途徑是常用的也是最典型的。

2.針對問題進行建模，可以將其的模型建構過程總結為“問題–模型–求解”，該過程同為雙向性過程。想要解決一個問題，必然要有一個針對問題進行思考的思維過程。通常解決問題包括了發現問題、提出問題、做出假設以及檢驗結果等過程，其中“作出假設”這個過程，就是利用理性邏輯根據已知條件推測問題解決方案的過程。在化學解題過程中，我們可以將之概括為建立一個解決問題的模型。建立一個具有功能性的模型，人們將其應用到具體問題的解決上，通過這個模型去檢驗和證實假設是否正確。例如：在解決電化學問題、解決化學能力問題中應用思維建模等，這些都是將模型作為解決化學問題的一種思維過程。

3.從理論出發進行建模，該路徑的建構過程可總結為：“理論–模型–實踐”，該過程依舊為雙向性過程，該過程中模型是理論與實踐之間的橋梁。一方面在實踐的基礎上，通過歸納、概括提出模型構建的一種假設，在對這種模型運用假設、演繹等多種科學方法進行檢驗和證實之后，包括該模型在內的這一假設就能夠上升為化學理論。例如在對“阿伏伽德羅定律”進行教學的過程中，可以引導學生對比同一溫度、氣壓下，1mol不同狀態物質所占體積;隨后歸納出該條件下氣體摩爾具有相同體積的模型，再通過分析能夠影響物質體積大小的因素，最終理解“阿伏伽德羅定律”的化學原理。

二、模型認知的培養策略

1.幫助學生樹立建模意識

在最初學習元素化合物的性質時，學生需要記憶大量物質的基本性質，牢記各種化學反應方程式的書寫方式。化學學習可以說是離不開化學模型的，是否能夠熟練的建立與應用模型會直接影響學生們的學習效率。除了不斷重復記憶的方式，如果教師引導學生建立模型認知，就能夠培養學生的高效化學學習技巧與能力。那么教師應該如何培養學生們的建模意識呢？例如我們可以采用邢紅軍教授的研究路線：“學科知識-學科方法-思維方法”，并通過綜合、抽象、比較、假設等內容及深刻性、獨創性等品質，構成“思維教學三維模型”。經過一段時間的訓練，學生們就能夠體會到建模在化學解題過程中的重要性，在無形中將自己的化學建模意識與能力應用到化學學習過程中。

2.引導學生采用適合的方式表達模型

在化學教科書編排中，為了提升學生的可接受性，對同一事物可以通過不同模型來表達。但在具體的化學課堂教學過程中，很多同學都會遇到自身認知水平范圍所不能掌握或牢記的模型表達能力。我們來看一個例子：可溶性鋁鹽與強堿溶液產生反應，關于Al（OH）3的沉淀量比值關系就能夠得出三種模型分別是數學模型、語義模型以及圖像模型。三種模型都能夠表達該化學反應，但是基于每個學生的個人能力不同，可以采用適合自己的模型表達式。以語義模型為例，如下圖所示。

結束語：

通過對化學建模路徑及價值等分析，能夠培養學生在化學領域中模型認知、理解、應用的能力。教師在化學教學過程中，應鼓勵學生運用自己適合的方式來表達化學模型，這樣既滿足了不同學生之間的水平差異，也使得學生們樂意接受并增加對化學模型的認知欲望。積極培養高中學生的建模意識與用模能力，從而提升他們在化學學科內的核心素養是十分重要的。

參考文獻

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