基于“模型認知”的元素化合物教學(xué)實踐研究

廖榮滔

摘 要：文章以高三一輪復(fù)習(xí)課“硫和硫的化合物”為例，從多個角度構(gòu)建認知模型，提高復(fù)習(xí)效率，促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：元素化合物;認知模型;物質(zhì)的類別與性質(zhì);價-類二維圖;三重表征

“證據(jù)推理與模型認知”是2017 年版《普通高中化學(xué)課程標準》提出的高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，“模型認知”就是通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律[1]。也就是說，學(xué)習(xí)化學(xué)要學(xué)會建構(gòu)模型、應(yīng)用模型。落實“證據(jù)推理與模型認知”化學(xué)核心素養(yǎng)，就是要將學(xué)科基礎(chǔ)知識、學(xué)科學(xué)習(xí)能力和學(xué)科思想方法有機融合。

現(xiàn)行的元素化合物復(fù)習(xí)流程常常是“畫物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖—回憶物質(zhì)性質(zhì)—書寫化學(xué)方程式—習(xí)題訓(xùn)練—講解習(xí)題”。以這種形式開展復(fù)習(xí)條理清楚，但物質(zhì)間的脈絡(luò)關(guān)系是教師直接給出，并不是學(xué)生自己逐步形成的，學(xué)生被動接受后很容易遺忘，掌握情況不理想。而化學(xué)認知模型作為一種有效的認知工具，可以幫助學(xué)生把化學(xué)知識高度濃縮，將次要的非本質(zhì)的信息濾去，使重要的本質(zhì)性知識形成清晰的知識框架，納入學(xué)習(xí)者已有的知識體系中[2]。本文擬結(jié)合教學(xué)實踐，探索“模型認知”在元素化合物教學(xué)中的應(yīng)用。

一、從物質(zhì)的類別和性質(zhì)入手構(gòu)建認知模型

高三元素化合物復(fù)習(xí)課我們可以從物質(zhì)的通性、核心元素的化合價、物質(zhì)的特殊性等角度認識物質(zhì)的性質(zhì)，構(gòu)建認知模型。

教學(xué)片段1：

因此，物質(zhì)的性質(zhì)認識模型可歸納為如圖1所示：

圖1：物質(zhì)性質(zhì)認知模型

二、從“價-類二維圖”入手構(gòu)建認知模型

變價元素N、S、Cl等，化合價變化多，同價態(tài)的化合物種類多，可以以元素化合價、物質(zhì)類別為線索構(gòu)建物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系。可以以核心元素的化合價為縱坐標，物質(zhì)的類別為橫坐標，在二維平面內(nèi)所繪制“價-類二維圖”。“價-類二維圖”從物質(zhì)核心元素的價態(tài)變化和物質(zhì)的分類兩個視角，構(gòu)建物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的知識網(wǎng)絡(luò)，具有直觀、線索清晰、引導(dǎo)性強等特點，突出同價態(tài)、不同價態(tài)物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律。

教學(xué)片段2：

鼓勵學(xué)生自主構(gòu)建“價-類二維圖”，活躍學(xué)生思維的同時，又調(diào)動學(xué)生的參與熱情。遇到其他元素化合物的時候均可以自主構(gòu)建“價-類二維圖”，實現(xiàn)由“知識為本”向“觀念為本”、“素養(yǎng)為重”的轉(zhuǎn)變。下圖構(gòu)建元素化合物“價-類二維圖”認知模型。

圖2：元素及其化合物“價-類二維圖”認知模型

三、從“三重表征”入手構(gòu)建認知模型

化學(xué)知識的表征包括宏觀表征、微觀表征以及符號表征。化學(xué)學(xué)習(xí)過程需要引導(dǎo)學(xué)生研究三者間的關(guān)聯(lián)，并進行有機融合，從而深化理解化學(xué)反應(yīng)原理，建構(gòu)科學(xué)合理的知識體系。

教學(xué)片段3：

在高三復(fù)習(xí)硫和硫的化合物知識的時候，通過教師設(shè)計任務(wù)驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生利用動態(tài)平衡的觀點，從微觀的角度深入分析化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的原理、解釋相關(guān)的實驗現(xiàn)象，既可利用化學(xué)原理幫助學(xué)生認識元素化合物所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)，又能加深學(xué)生對原理性知識的理解、應(yīng)用，有利于促使學(xué)生在原有的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展平衡觀、微粒觀。下圖是化學(xué)“三重表征”認知模型。

圖3：化學(xué)“重維表征”認知模型

基于“模型認知”的元素化合物教學(xué)，不僅教給了學(xué)生內(nèi)在的、結(jié)構(gòu)化的元化合物知識，還教會了學(xué)生用化學(xué)學(xué)科特有的思維方式認識物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)規(guī)律等。隨著新一輪課改的推進，“模型認知”作為一種科學(xué)方法和學(xué)習(xí)工具必將受到越來越多的重視和運用，是值得教師深入研究的重要課題。

參考文獻：

[1]卓高峰，魏樟慶.基于“模型認知”的元素化合物教學(xué)認識[J].化學(xué)教學(xué)，2018（12）

[2]陳群，董軍.高三化學(xué)復(fù)習(xí)中建模思想滲透的實踐與研究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（4）