基于模型建構(gòu)的化學(xué)教學(xué)研究

李舒麗 李鳳

【摘要】基于對“氯水”已有教學(xué)研究，基于化學(xué)三重標(biāo)準(zhǔn)視角建構(gòu)了“氯水”模型，并基于SOLO分類理論對模型發(fā)展層級進行劃分。通過促進認(rèn)識模型建構(gòu)的認(rèn)識性任務(wù)和素材，進行模型建構(gòu)教學(xué)，并在SOLO分類理論下對模型建構(gòu)教學(xué)效果進行檢驗。

【關(guān)鍵詞】SOLO 分類理論? ?模型建構(gòu)? ?化學(xué)教學(xué)

【中圖分類號】G633.8

【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】1992-7711（2020）31-227-02

模型和模型建構(gòu)不僅是科學(xué)理論體系的重要內(nèi)容，也是認(rèn)識科學(xué)世界的重要工具。科學(xué)是模型建構(gòu)的過程，而學(xué)習(xí)是建構(gòu)知識的過程。在實際的教學(xué)中，科學(xué)課程雖然以強調(diào)模型建構(gòu)的教學(xué)策略，但教師卻常將模型以靜態(tài)的科學(xué)事實方式教給學(xué)生，而很少要求學(xué)生主動建構(gòu)或修正模型，關(guān)注學(xué)生模型如何構(gòu)建和改變。

1.模型建構(gòu)教學(xué)的已有研究

國內(nèi)研究者對模型和建模的已有研究集中在以下這些方面：（1）探討模型建構(gòu)歷程;（2）研究模型建構(gòu)的教學(xué)模式;（3）研究教師和學(xué)生對對模型和建模的理解;（4）建模能力的評價;（5）對教科書的模型進行分析;（6）模型教學(xué)研究。

研究者對建模理解的共同之處體現(xiàn)在：都基于模型建構(gòu)過程，認(rèn)為模型建構(gòu)是學(xué)生心理模型不斷建構(gòu)與修正的過程;都主張模型建構(gòu)是一個不斷循環(huán)的過程。都關(guān)注前概念在模型建構(gòu)過程的作用。

其中，近幾年的國內(nèi)文獻主要集中在模型建構(gòu)教學(xué)上，但是研究者主要是將模型以靜態(tài)知識教給學(xué)生，并通過建模過程進行教學(xué)，較少關(guān)注學(xué)生在模型建構(gòu)過程中建構(gòu)的模型是什么？建構(gòu)的模型質(zhì)量如何。

2.“氯水”的認(rèn)識模型及發(fā)展層級

《富集在海水中的元素——氯》是選自人教版高一化學(xué)必修1第四章《非金屬及其化合物》第二節(jié)的內(nèi)容，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中有著非常重要的地位和作用。通過氯氣的性質(zhì)、用途以及Cl-的檢驗，可以學(xué)生讓了解典型非金屬單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)，形成研究事物的一般思路和方法，并遷移到其它非金屬元素及其化合物的學(xué)習(xí)中，對學(xué)生化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)具有重要的學(xué)習(xí)價值。本文對《氯水》模型建構(gòu)教學(xué)的展開深入研究，研究的問題主要包括以下幾點：

（1）建構(gòu)氯水的模型;

（2）通過SOLO分類理論深入分析氧化還原反應(yīng)的教學(xué)定位，明確模型的發(fā)展層級;

（3）基于模型建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計及實施，通過前后測調(diào)查檢驗教學(xué)效果。

2.1 “氯水”的認(rèn)識模型

化學(xué)是在分子和原子的基礎(chǔ)上研究事物性質(zhì)、變化、規(guī)律的科學(xué)。原子和原子是不可見的，科學(xué)家需要通過建構(gòu)模型進一步認(rèn)識。科學(xué)家可以在三水平表征上建構(gòu)科學(xué)模型。科學(xué)模型是科學(xué)家基于特定的目的對現(xiàn)象客觀事物、系統(tǒng)、事件、過程等的簡化表達，從而對認(rèn)識對象實體形成特定的解釋方式，并能夠成功預(yù)測事物在一系列情形下的運動變化。

本節(jié)課需要建構(gòu)的化學(xué)基本觀念主要包括微粒觀、變化觀、實驗觀。核心知識包括氯氣與水的反應(yīng)、氯水成分的探究和氯氣漂白性的研究，結(jié)合知識點內(nèi)在的聯(lián)系，基于化學(xué)三重表征的建構(gòu)的模型如圖1所示。

2.2 “氯水”的模型的發(fā)展層級

根據(jù)普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)對本節(jié)內(nèi)容的要求：“結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識物質(zhì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響” 。

結(jié)合學(xué)生的已有知識儲備，在先前的學(xué)習(xí)，學(xué)生對氯氣有一定的了解，知道氯氣具有強氧化性，能與金屬和非金屬反應(yīng)。本研究在分析學(xué)生原有水平的基礎(chǔ)上，結(jié)合SOLO層級進行模型建構(gòu)各層級表現(xiàn)分析，將學(xué)生認(rèn)知表現(xiàn)劃分為3個水平，具體內(nèi)容見表1.

3.基于模型建構(gòu)的《氯水》的教學(xué)思路

結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，通過一系列問題情境，設(shè)計 “推理假設(shè)——尋找證據(jù)——方案設(shè)計——實驗證實”的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過促進認(rèn)識模型建構(gòu)的認(rèn)識性任務(wù)和素材，進行模型建構(gòu)教學(xué)，促進學(xué)生知識建構(gòu)和認(rèn)知發(fā)展。

4.結(jié)果與討論

為了檢驗?zāi)Ｐ徒虒W(xué)的有效性，編制SOLO試題對學(xué)生進行測試。通過學(xué)生的答題表現(xiàn)，了解《氯水》模型建構(gòu)過程中學(xué)生的思維水平及模型發(fā)展層級的具體情況。其中，為了更好觀察實驗班在《氯水》模型發(fā)展過程，將實驗班學(xué)生各個水平分布匯總為表3.

氯水的成分和化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過多重表征的活動，探究氯水的成分。在學(xué)習(xí)過程，學(xué)生需要整合所學(xué)知識，進行知識的遷移，并由此發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理的思維能力，從氯水成分的探究過程中提高科學(xué)探究能力，形成研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思維模型。由學(xué)生不同的作答情況，學(xué)生基本能夠系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化氯水的知識。

從模型的觀點分析學(xué)生的答題表現(xiàn)，在教學(xué)前，實驗班有90.24%的學(xué)生處于水平1，知道氯氣是具有強氧化性，能夠和多種金屬進行反應(yīng)。在進行模型建構(gòu)教學(xué)后，其中有29.27%的實驗班學(xué)生處于水平3，了解氯水的成分及性質(zhì)，能描述、預(yù)測氯水與其他物質(zhì)反應(yīng)的實驗現(xiàn)象，并運用離子方程式或者其他形式進行解釋。另外，有29.27的學(xué)生處于水平3，能將氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)類比遷移到與其他物質(zhì)的反應(yīng)。

但是，有較多學(xué)生處于原來的水平一。其原因?qū)W生觀察、記錄、分組討論后，原有的模型來不及進一步的修改與整合，便繼續(xù)參加其他的促進學(xué)生模型進階的建模活動，從而導(dǎo)致學(xué)生模型進階失敗。

在核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課程教學(xué)，可通過分層設(shè)置任務(wù)，以知識——情境——問題三條教學(xué)線索驅(qū)動學(xué)生思考。并結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計核心問題鏈，循序漸進，不斷提高學(xué)生的思維水平，促進學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

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