建構模型認知 促進深度學習

吳風琴

摘要：模型認知是化學核心素養的重要組成部分。通過二輪復習中關于“實驗方案的設計與評價”專題的復習，采用重視“原型”、優化風險以及角色體驗等策略，指導學生完成“建模一完善模型一評價模型”的思維三進階，促進學生的深度學習。

關鍵詞：模型認知，建構模型，完善模型，評價模型，深度學習

文章編號：1008—0546（2020）05-0078-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.05.020

一、問題的提出

在傳統的高三化學復習課堂中，學生的復習僅停留在對知識的簡單回顧，這種基于知識回憶的淺層次復習會形成碎片的知識、膚淺的理解和僵化的思維。深度學習需要比較零散的知識點，應用系統及深入的分析方法，弄清知識之間的內在邏輯關系，運用推理、歸納、概括等邏輯思維對知識進行深度加工，通過交流、討論、反思構建知識網絡體系。

模型認知是化學學科核心素養五個維度的重要部分，要求學習者通過“分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律”。在化學課堂中，我們對真實問題情境中關鍵要素進行提取，通過觀察客觀實驗事實，然后進行橫向比較和縱向歸納，應用抽象和簡化的方法建構認知模型，再將模型應用于新的情境中解決復雜問題并不斷完善新的模型。

二、構建認知模型.促進深度學習

高考化學實驗綜合題一般以實際的工業生產為背景，情境新穎復雜，信息陌生多變，要求學生具有在短時間內提取和整合信息的能力，能從多視角考查學生化學核心素養的發展狀況，故特別受高考命題人的“青睞”。在以往的高三復習中，由于實驗知識點多而且缺乏系統性，教師在組織教學的過程中發現學生在復習之后難以提煉方法，尤其是在“實驗方案的設計與評價”上更加缺乏思維方法的指引，在考試的有限時間內不能快速找到解決新情境的方法和思路。基于此題型的特點，可指導學生完成“原型建模、追問完善、實踐用模”的思維三進階。

1.重視“原型”，建構模型

“原型”建模主要有三個環節：原型→整合→建模。從近幾年的江蘇高考試題來看，都是以物質的制備為主要任務，其中包含著提取、分離提純或是檢驗（定量或定性）等過程，試題的呈現形式包括流程圖、物質性質的文字表述、實驗裝置圖以及圖像圖表等信息。如2016年19題和2017年的19題分別考查了“從工業廢渣回收制備MgCO₃·3H₂O”和“從光盤中回收少量金屬銀”。其實這些實驗都源于課本實驗或流程的“原型”，教材就是很多實驗題的起始點。蘇教版必修一課本詳細介紹了“從海水中提取鎂”和“從鋁土礦中提取鋁”的流程及實驗“原型”。在復習過程中，首先重視課本“原型”的復習，將物質的性質的“個性”與分離提純的“共性”巧妙地進行聯結，對反應原理、性質反應等知識和方法進行整合，形成清晰的認識角度，初步搭建實驗方案的設計的模型雛形。

學生通過題干信息的分析和提取，再結合物質的性質，將核心物質的轉化過程建構成基本操作流程。歸納總結并提煉出“實驗方案的設計”的認識角度為：明確實驗目的，分析物質性質，結合題干信息，繪制操作流程。

2.追問分析，完善模型

通過追問完善模型的過程是：追問→理解→完善，即利用分析實驗方案設計中出現的風險完善模型的建構，培養學生邏輯思維的嚴密性和深刻性。學生在做題時會出現以偏概全的經驗型錯誤，在教學中以分離提純為思考的原點，通過鐵及其化合物為核心元素全面梳理實驗原理。將試劑的添加順序、試劑的用量、pH的控制以及溫度的控制整合形成知識框架，通過追問或問題組的形式對實驗中存在的風險進行評估，加深對模型的理解。學生在做題時也會出現忽視細節的思維固化型錯誤。不能及時準確地提煉出有用信息，如題目中會提供必須使用的試劑或裝置。要通過分析試劑及裝置的作用，思考方案中可能存在的副反應，有時也必須考慮污染氣體的處理，使理解更為全面。學生還存在實際知識缺乏的想當然型錯誤，如不重視產物的純度和產率。教學中必須培養學生有序的思維過程，形成從沉淀的完全，到沉淀的洗滌（包括洗滌劑的選擇，洗滌溫度的控制、洗滌干凈的檢驗）以及有沉淀的干燥的一整套思維鏈接。工業生產中有時需要濾液，還應考慮洗滌液的回收等問題。為了解決學生的這些典型錯誤，我們的教學需要調整，從簡單的事實性知識的傳授發展到培養學生基本觀念，從教師追問發展到學生自主發現問題，逐漸使分析問題的思路外顯化，培養思維的系統性。通過不斷的完善認知模型，幫助學生找到快速解決問題的方法和突破口，形成完整、有序的認識思路：分析原理，選擇試劑，控制條件，產物純度，尾氣處理。

3.側重體驗，評價模型

角色體驗運用模型的過程是：體驗→用模→反思，學生在不同的角色中運用模型，不斷體驗和反思，獲得感悟和認同，實現學習內容的自我建構。現在的高三復習課堂，教師反復強調知識點，學生忙著記筆記，大量習題鞏固，這種教學行為學生的參與度低，基本看不到學生自主活動，也不能引發他們的反思過程，沒有觸動學生的“內核”，學生只是課堂的“聽眾”。我們在復習課上可以嘗試讓學生體驗不同角色，從不同的視角用模、評價模、完善模型。我們可以設計兩個角色（圖1）：體驗閱卷教師的角色，可以讓學生清楚地了解評分的細則;試題講評人的身份則讓學生通過評價，與師生、生生、自我內心交流的過程中強化反思意識。

這種教學的模式可以用在高三的“一模”和“二模”的試卷講評課上，結合試卷中的題目，教師可以先公布答案，然后在電腦上投影出部分學生的典型答案，讓學生結合標準答案及前面復習中逐漸完善的模型去批改試題，打分，并闡述評分的標準。在這個過程中學生會反思自己模型中的一些遺漏點，發展自我批判精神，質疑能力得以提升。甚至在批改的過程中可以對比自己的語言表述與標準答案的差異，還對部分字跡潦草的試卷提出中肯的建議，在評價的過程中讓大家懂得書寫規范的重要性。教師在整個角色體驗的過程中不能“袖手旁觀”，需要設置合理的體驗情境，對課堂進行充分的預設與合理調控，比如建議學生在批改時加入評語。還需要在試卷點評環節適當點撥和給予及時客觀的評價。在整個過程中需要引導學生分析和評價，深入系統地理解認知模型，最終內化為一種穩定的認識方式（圖2）。

三、反思總結

在構建模型認知的教學中，要注意啟迪學生從物質性質的本身去分析問題，通過假設、預測等構建思維模型，不可脫離實際真實問題套用模型。一旦形成實驗方案的設計和評價模型，就將各物質的性質與反應原理、實驗的基本操作、分離提純的方案以及題目中的信息等有機結合起來，形成知識的“螯合反應”，避免知識的過度遺忘以及模型的錯誤配用。基于模型認知的高三二輪復習，將零散而繁多的化學實驗知識進行整合，合理優化學生的知識結構，培養學生的嚴謹思維方式，對學生科學倫理結論的形成大有裨益。我們教師也要提升自己的學科素養，在建模時遵循學生的認知規律，在建模的過程中給學生正確及有效的指導、啟發和引領。只有這樣，提升學生的核心素養才能落地生根。