促進學生認識發展的模型方法教學實踐研究

崔靜嫻

【摘要】 模型方法的教學，讓學生主動接近科學探究的過程，更好地理解化學反應的本質，對促進學生認識發展起到積極作用。以“鹽類的水解”一節為例，利用微粒模型引導學生對鹽類水解原理進行剖析，形成解決相關問題的思路，提升化學學習能力。

【關鍵詞】 認知發展 模型方法 高中化學教學 問題解決

【中圖分類號】 G633.8

【文獻標識碼】 A

【文章編號】 1992-7711（2020）01-118-010

一、模型含義和類型

《美國國家科學教育標準》中的表述，“模型”是與真實物體、單一事件或一類事物相對應的而且具有解釋力的試探性體系或結構。學術界普遍認同“模型”是人們按照科學研究的特定目的，在一定的假設條件下，用物質形式或思維形式再現原型客體的某種本質特征。因此，模型類型主要分為物理（實物）模型和思維模型。

二、化學模型的功能

1.從認知的角度認識模型的功能

模型的功能主要用來對未知物體的結構或過程做出描述或預測。作為教育者，我們關注的不僅是模型的科學功能，更重要的是模型和建模對教學的作用和意義。隨著課程改革的深入，課堂教學從“知識為本”到“認知發展為本”的模式轉變。認知心理學主張，學習是來自于學習者的主動建構，學習者本身是通過構建不同形式的內在表征去認識這個世界，而模型是學習者了解這個世界構建的一種外在的表征形式。模型方法的教學就是以學生認識發展為核心的教學，通過引導學生提出疑問、建模剖析、凝練思路的方式實現科學知識認識功能，是培養學生“做科學”的教學行為，對促進學生核心素養發展具有重要意義。

2.從解題的心理機制認識模型的功能

有學者研究指出，高中學生在解決陌生問題時，首先想到的解題策略就是模型匹配策略。當遇到問題時，學生首先搜索知識儲備中相似的已有模型，并將模型的分析思路應用于解題。若遇到陌生、復雜的問題時，學生需要通過主動建構模型，辨析問題的本質，梳理和凝練思路，建立一個新的模型分析思路。由此可見，模型方法，不是解決一個問題的方法，而是解決各種問題的思維角度。在高中化學教學中，引導學生建構模型并應用模型解決問題，有利于梳理化學知識和規律，使化學知識模型化，規律化，提升化學學習的實效性。

圖1 模型匹配法的心理機制

三、模型方法的教學設計舉例

人教版的內容相當精華，很多概念呈現的方式是宏觀現象和宏觀現象的解釋或相關的數學計算，再以化學方程式等符號表征。往往缺乏通過呈現粒子的存在與變化來說明化學反應的實質，這使得“宏—微—符”中的中心環節微觀表征得以缺失。

《鹽類的水解》一節的核心目標是促進學生借助“微粒模型”構建從微觀視角分析水溶液思維方法，從本質上理解鹽類水解的原理和規律，并凝練分析思路，應用模型解決問題。主要教學環節如下：

環節一：根據宏觀事實引發思考

【學生活動】分組實驗，用pH試紙檢測NaCl、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、Na2SO4、CH3COONa、（NH4）2SO4 7種鹽溶液的酸堿性。分析實驗結果，得出結論。

【設計意圖】通過探究實驗讓學生感受鹽溶液的酸堿性，獲取鹽溶液有的是呈堿性、有的呈酸性而有的呈中性的感性認知。與原有認知產生“思維沖突“，激發學生探索原理的愿望。

環節二：借助模型從微觀角度剖析本質

【學生活動】以CH3COONa溶液為例，利用自制微粒模型從微觀角度進行分析。

分組思考和討論以下問題：

1.醋酸鈉溶液存在的電離反應過程？溶液中有什么粒子？

2.造成溶液中c（H+）、c（OH-）不等的原因？（什么離子可以相互結合？）

3.離子的結合對水的電離平衡有什么影響？平衡后溶液中c（H+）和c（OH-）的大小關系如何？

【匯報分析】學生到黑板上邊操作微粒模型邊回答上面的3個問題。用微粒模型模擬醋酸鈉溶液中微粒移動和變化過程。用化學語言（符合表征）表示以上過程。

【學生活動】利用自制微粒模型從微觀角度進行分析NH4Cl的水溶液顯酸性、NaCl溶液呈中性的原因，小組討論后上臺講解。

【設計意圖】用問題引導學生從微觀角度分析，促進學生有意識地借助“模型”，剖析鹽溶液中微粒的存在和變化等，從而更清楚地認識鹽類溶液呈酸堿性的本質。

環節三：凝練分析思路，

【學生活動】通過CH3COONa、NH4Cl、NaCl三種鹽溶液的微粒活動分析，歸納：

（1）分析電解質溶液的思路;

物質類別——存在的微粒——微粒間作用——宏觀結果——符號表征

（2）鹽類的水解規律：有弱才水解，無弱不水解，誰強顯誰性

【設計意圖】通過實驗、模型分析、問題討論等環節，學生對鹽類的水解本質有了深刻的認識。將其分析思路整理外顯化，形成思維模型，在解決類似問題時能快速找到匹配策略。

環節四：模型的應用

【學生活動】運用上述分析思路預測FeCl3、NaClO、NaF、Al2（SO4）3、CuSO4、Na2S鹽溶液的酸堿性。并判斷鹽中能發生水解的離子。

【設計意圖】鹽類的水解問題解決關鍵在于把握水解的原理，建立正確的分析思路。這個環節的設計是促進學生利用模型分析和解決問題，鞏固在解決問題過程中的分析思路方法。促進學生能夠應用模型方法解決相對抽象、復雜的化學問題。

四、教學效果和反思

這節課后，學生總體認為利用微粒模型讓他們對鹽類的水解的原理更加清晰了，明晰了思考問題的角度和維度，思維更加有序和系統。模型方法能有效地幫助學生理解化學問題的本質，形成解決問題的的思路，這是一種以化學觀念統領具體知識的教學，值得嘗試應用到其他內容的教學中去繼續研究。

項目課題：本論文為廣州市第九十七中學教育科學規劃課題“促進學生認識發展的模型方法在高中化學教學的應用研究”（編號：2018JS004）研究成果。

[ 參? 考? 文? 獻 ]

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