探析化學(xué)“認(rèn)知模型”思維的培養(yǎng)策略

丁濱鶯 姜紅輝

摘 ?要：“認(rèn)知模型”是高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成。教師可以從匹配知識(shí)表征、指導(dǎo)思維推理、揭示核心內(nèi)涵、引導(dǎo)深度加工等方面入手，層層遞進(jìn)的引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)認(rèn)知模型、運(yùn)用認(rèn)知模型、評(píng)價(jià)認(rèn)知模型、構(gòu)建認(rèn)知模型，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知模型思維，提高學(xué)生認(rèn)知模型能力。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);認(rèn)知模型;教學(xué)策略

【中圖分類號(hào)】G633.8 ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? ? 【文章編號(hào)】1005-8877（2020）36-0129-02

【Abstract】"Cognitive model" is an important component of high school chemistry core literacy.From the aspects of matching knowledge representation，guiding thinking reasoning，revealing core connotation，guiding deep processing，teachers can guide students to understand cognitive model，use cognitive model，evaluate cognitive model and construct cognitive model step by step，so as to cultivate students' cognitive model thinking and improve their cognitive model ability.

【Keywords】Senior high school chemistry;Cognitive model;Teaching strategy

高中生認(rèn)知模型思維的培養(yǎng)主要是由認(rèn)識(shí)、運(yùn)用、評(píng)價(jià)、構(gòu)建四個(gè)水平階段組成的，教師要加強(qiáng)化學(xué)課堂中認(rèn)知模型的滲透應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確把握認(rèn)知模型與化學(xué)知識(shí)原型間的具體聯(lián)系，深化學(xué)生化學(xué)知識(shí)理解，提高學(xué)生化學(xué)應(yīng)用能力，推動(dòng)學(xué)生認(rèn)知模型思維能力走向更高水平層次。

1.匹配知識(shí)表征，認(rèn)識(shí)認(rèn)知模型

教師立足學(xué)生化學(xué)認(rèn)知基礎(chǔ)，匹配知識(shí)表征，選擇恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)認(rèn)知模型投放到課堂教學(xué)中，幫助學(xué)生準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)認(rèn)知模型。化學(xué)模型是對(duì)化學(xué)物質(zhì)本質(zhì)特征高度抽象慨括后得到的，模型內(nèi)容必然與化學(xué)知識(shí)原型密切相關(guān)，教師可按照正向、逆向兩個(gè)思維方向，組織學(xué)生進(jìn)行化學(xué)說(shuō)理，梳理化學(xué)理論知識(shí)與化學(xué)模型的內(nèi)在聯(lián)系，提高學(xué)生化學(xué)知識(shí)建構(gòu)的完整性和系統(tǒng)性。高中化學(xué)教材分為必修教材和選修教材兩部分，教師提供的化學(xué)認(rèn)知模型要與學(xué)生化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)和認(rèn)知能力相匹配，選擇難度不同的認(rèn)知模型投放到化學(xué)課堂中，配合必要的啟發(fā)誘導(dǎo)，幫助學(xué)生順利認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)認(rèn)知模型，為認(rèn)知模型的實(shí)際運(yùn)用掃清障礙。

魯科版高中化學(xué)選修教材是對(duì)必修教材中特定知識(shí)的深入研究，涉及到的化學(xué)認(rèn)知模型更加復(fù)雜。例如，教學(xué)“氯化鈉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”相關(guān)知識(shí)時(shí)，必修階段構(gòu)建的化學(xué)模型為原子結(jié)構(gòu)模型，思維層次相對(duì)較淺，教師只需要展示化學(xué)模型的示意圖，進(jìn)行必要的語(yǔ)言指導(dǎo)，就能達(dá)到知識(shí)教學(xué)目標(biāo)。在選修階段，學(xué)生的認(rèn)知體系更加完善，認(rèn)知模型思維也有所提升，教師根據(jù)教材編排內(nèi)容，借助計(jì)算機(jī)教學(xué)軟件的支持，模擬氯化鈉的晶體模型，利用信息技術(shù)形象、直觀的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生觀察模型粒子的空間分布情況，幫助學(xué)生準(zhǔn)確把握氯化鈉晶體的空間結(jié)構(gòu)。在教學(xué)反饋較好的班級(jí)，教師可適當(dāng)提升認(rèn)知難度，讓學(xué)生進(jìn)行自主分析，培養(yǎng)學(xué)生正確匹配模型，分析化學(xué)物質(zhì)的思維習(xí)慣。

2.指導(dǎo)思維推理，運(yùn)用認(rèn)知模型

運(yùn)用認(rèn)知模型需要學(xué)生在理解化學(xué)模型具體含義的基礎(chǔ)上，熟練使用認(rèn)知模型解釋同一類型的化學(xué)物質(zhì)，并且能夠根據(jù)認(rèn)知模型，對(duì)化學(xué)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等特點(diǎn)進(jìn)行推測(cè)，完成化學(xué)認(rèn)知的正向遷移。物質(zhì)的化學(xué)特點(diǎn)都是些微觀、抽象的知識(shí)內(nèi)容，對(duì)高中生抽象思維和邏輯思維提出了較高的要求，教師應(yīng)加強(qiáng)課堂教學(xué)的思維指導(dǎo)，為學(xué)生明確深度探究的具體方向，引導(dǎo)學(xué)生圍繞認(rèn)知模型的核心體系展開推理，提高學(xué)生認(rèn)知模型的應(yīng)用能力。教師可以在思維推導(dǎo)過(guò)程中設(shè)置一些層層遞進(jìn)的問(wèn)題鏈，從認(rèn)知模型的基本認(rèn)識(shí)入手，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知模型的一般思維。

例如，在“甲烷”知識(shí)的初步學(xué)習(xí)中，教師利用多媒體演示和課堂示范等形式，組織學(xué)生建構(gòu)正確的球棍模型，要求學(xué)生理解掌握甲烷的原子分布和成鍵情況。隨著化學(xué)學(xué)習(xí)的不斷深入，等到學(xué)生掌握了“雜化軌道理論”的相關(guān)知識(shí)后，教師提供鍵長(zhǎng)、鍵角、鍵能等化學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析成果，輔助學(xué)生認(rèn)知理解碳原子的成鍵類型、雜化方式，并且把乙炔、乙烯等化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)知模型帶到課堂中，以這些基礎(chǔ)的化學(xué)物質(zhì)作為思維立足點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用認(rèn)知模型，推理烷烴、烯烴、炔烴的化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)的一般規(guī)律，教師根據(jù)學(xué)生回答內(nèi)容，進(jìn)行總體評(píng)價(jià)和個(gè)別指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知模型運(yùn)用能力，也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本化學(xué)觀點(diǎn)。

3.揭示核心內(nèi)涵，評(píng)價(jià)認(rèn)知模型

化學(xué)模型能夠揭示化學(xué)定理、化學(xué)規(guī)律的核心內(nèi)涵，但并不意味著化學(xué)模型就是“真理”。相反，大部分化學(xué)模型都存在局限性，有其特定的使用條件和適用范圍。教師在認(rèn)知模型教學(xué)中要對(duì)化學(xué)模型進(jìn)行深度剖析，組織學(xué)生分析化學(xué)模型的研究對(duì)象，使學(xué)生能夠深刻理解化學(xué)模型與化學(xué)原型之間的關(guān)系特點(diǎn)，對(duì)化學(xué)模型進(jìn)行正確評(píng)價(jià)和合理改進(jìn)。教師要提高認(rèn)知模型教學(xué)的開放性，發(fā)散學(xué)生認(rèn)知模型思維，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度看待化學(xué)模型的理論屬性和實(shí)際應(yīng)用，使學(xué)生客觀認(rèn)識(shí)化學(xué)模型的局限性，再利用這些教學(xué)契機(jī)，組織學(xué)生展開更加深入的探究學(xué)習(xí)，分析化學(xué)模型的使用條件和適用范圍，思考這些模型框架之外的化學(xué)問(wèn)題，拓寬學(xué)生化學(xué)認(rèn)知視野，發(fā)展學(xué)生化學(xué)認(rèn)知能力。

勒夏特列原理是分析很多化學(xué)可逆反應(yīng)的重要理論依據(jù)。

例如，分析N2+3H2?2NH3這一可逆反應(yīng)時(shí)，可以根據(jù)勒夏特列原理，調(diào)整溫度、壓強(qiáng)等因素，提高反應(yīng)平衡時(shí)NH3的含量。但勒夏特列原理的研究維度局限于化學(xué)熱力學(xué)，在討論NH3的工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，需要以更加高效、有力的反應(yīng)方式進(jìn)行生產(chǎn)，提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，僅靠勒夏特列原理進(jìn)行思考是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到勒夏特列原理在分析工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題中的局限性，啟發(fā)學(xué)生綜合考慮化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論和勒夏特列原理，從溫度、壓強(qiáng)、催化劑等角度切入思考，構(gòu)建NH3工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)認(rèn)知模型。最后，教師詳細(xì)解釋我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)NH3時(shí)采取的高溫、加壓、利用催化劑等具體方式，提高學(xué)生認(rèn)知理解的準(zhǔn)確性。

4.引導(dǎo)深度加工，構(gòu)建認(rèn)知模型

相比于化學(xué)模型的直接運(yùn)用，構(gòu)建認(rèn)知模型對(duì)學(xué)生認(rèn)知模型思維能力要求更高，需要學(xué)生深度分析化學(xué)問(wèn)題、化學(xué)情境，從中提取出核心信息，以這些關(guān)鍵的化學(xué)要素為切點(diǎn)，自主構(gòu)建化學(xué)認(rèn)知模型，利用認(rèn)知模型解決化學(xué)問(wèn)題。教師要整體把握化學(xué)課堂教學(xué)內(nèi)容，梳理課堂教學(xué)線索，循序漸進(jìn)的培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知模型核心素養(yǎng)。特別是處理一些知識(shí)內(nèi)容較為繁瑣、知識(shí)點(diǎn)相互交織的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，教師要根據(jù)學(xué)生化學(xué)認(rèn)知規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生按照合理的思維線展開學(xué)習(xí)，同時(shí)做好化學(xué)課堂的類比教學(xué)，使學(xué)生在模型建構(gòu)過(guò)程中，理解和掌握不同維度的化學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的應(yīng)用能力。

SO2是高中化學(xué)學(xué)科教學(xué)中的重要化學(xué)物質(zhì)，需要學(xué)生掌握SO2具備氧化性與還原性并存、SO2可以用作漂白劑、吸入SO2會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害、SO2具有毒性、SO2與酸雨的形成密切相關(guān)等知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生記憶過(guò)程中容易出現(xiàn)認(rèn)知偏差、概念混淆等問(wèn)題。教師按照元素化合物教學(xué)的一般方法，細(xì)致梳理SO2學(xué)習(xí)的思維線索，引導(dǎo)學(xué)生按照“元素價(jià)態(tài)—理化性質(zhì)—常見反應(yīng)—操作實(shí)驗(yàn)—深度探究—社會(huì)價(jià)值”的認(rèn)知主線展開學(xué)習(xí)。并將“鈣基固硫法”整合到教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合SO2→CaSO3→CaSO4的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，對(duì)SO2的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)梳理，建構(gòu)組織化、結(jié)構(gòu)化的化學(xué)認(rèn)知體系。

在高中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的模型構(gòu)建能力，是非常有效的學(xué)習(xí)方法。高中生認(rèn)知模型思維的培養(yǎng)是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，教師要從自身做起，深入研究各類化學(xué)模型的形成和發(fā)展過(guò)程，明確化學(xué)模型的功能、價(jià)值認(rèn)識(shí)，在綜合把握各項(xiàng)教學(xué)要素的基礎(chǔ)上，盡可能的以整體性的眼光開展認(rèn)知模型教學(xué)，關(guān)注各模塊化學(xué)知識(shí)的有效聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知模型教學(xué)內(nèi)容的立體化、多維化呈現(xiàn)，提升學(xué)生化學(xué)思維品質(zhì)，推動(dòng)學(xué)生“認(rèn)知模型”核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

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