基于化學核心素養“證據推理與模型認知”構建課堂教學模型

彭明鋒 陳學敏

摘 要：化學學科作為高中教育的基礎學科，是中學教學的重點學科，在我國自然學科發展領域占據重要地位。教育部在2014年頒布了《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》提出“教育部將組織研究提出各學段學生發展核心素養的體系”。因此，在化學學科教學中，如何提高學生化學學科的核心素養是目前教育改革的重要任務。“證據推理與模型認知”屬于化學核心素養五個維度之一，是化學核心素養的思維核心。本文基于化學核心素養“證據推理與模型認知”簡述課堂教學模型的構建。

關鍵詞：核心素養;“證據推理與模型認知”;教學模型;構建

化學學科核心素養培養要求方面同其他一些理論學科方面是有很大的區別的。目前教師進行化學教學時實驗探究教學比較少。在化學科學探究學習中實驗探究是非常重要的組成部分，其對于學生化學知識學習和掌握非常重要。學生化學必修知識和選修知識兩方面都具有很多需要實驗探究的知識存在。我們在對化學科學進行科學探究過程中，首先要對所研究的問題進行假設猜想，然后通過“證據推理”來論證假設猜想的正確性，通過證據推理能夠幫助學生提高其核心素養，對于學生化學核心素養培養非常重要。

化學核心素養也是非常重要的學科素養，其是根據化學學科特點來指定的，是高中化學教育通過教學讓學生培養的核心素養。“化學核心素養”在知識和技能方面需要教師在教學中做好實驗探究教學、生活化教學和模型教學，要求教師加強化學教學中的實驗室教學，提高學生的動手能力，避免傳統教學中的重理論輕實踐的問題出現，讓學生明白化學學科學習中分數只是學習目標的一部分，重點還是提高自身進行化學實驗的能力;在過程和方法方面要突出學生的學習主體地位，教師要從傳統的教學主導者角色轉換成教學的引導者和參與者，指引學生完成學習任務;在情感和價值觀方面要鼓勵學生進行科學探究，培養學生攻堅克難的科研精神，為國家科學技術水平的提高貢獻力量，由于科研工作枯燥、難度高，教師要通過合理的教學方式來培養學生的科研奉獻精神。

高中化學的特點是化學知識體系繁雜、知識面廣，因此導致學生對于教師的教學內容理解起來比較難，對于化學知識的掌握比較困難。為了解決這種問題的存在，教師在教學中要將模型教學方法合理的融入進去。通過模型能夠幫助學生更好的認識其需要認知的對象，模型也具有較強的詮釋性、相似性和直觀性。化學學科中許多概念以模型作為傳輸的載體，常見模型有形象模型、符號模型和數學模型（圖表、三維圖、等式等）等，這些模型能幫助學生更好的掌握和理解物質結構、物質性質以及化學的思想方法，從而切實降低了學習難度，減輕了學生化學學習的壓力，幫助學生更加主動積極的學習化學，學生化學核心素養也會有明顯的提高。所以，教師在化學教學中要培養學生的模型意識，通過教學讓學生掌握模型建立的方法，更好的將模型運用到解題中去。模型思維法進行問題解決不但能夠幫助學生更好的學習化學，還能夠將這種方法運用到其他科目學習中去，比如，在物理題目解答的時候，學生也可以進行解題模型建立，然后運用物理思維法來分析和解決問題。同時，為了實現良好的教學效果，達到教學目標，教師在備課時，要對在教學過程中可能用到的模型做到成竹在胸，只有這樣才能高效的引導學生形成建模解決問題的思想意識，而且教師要考慮到學生在開始學習建模解決問題時，會存在這樣那樣的問題，教師要給學生留出充裕的時間讓學生建模，隨著學生對于建模越來越熟悉，并形成建模思維，教師的模型教學就會變得容易起來。模型教學對于學生的學習起到事半功倍的效果，為了模型教學的順利開展教師應從下面幾點策略著手：

一、以實驗探究為基礎構建證據模型

化學的本質是“在原子、分子的微觀水平上研究物質及其變化”，是一門以實驗為基礎的自然科學。在高中化學教學中，化學實驗是最基礎的教學方法，教師利用化學實驗能夠幫助學生更好的了解物質本身的特點，并且化學實驗教學法也和學生學習需要相符，能夠幫助學生更好的了解科學研究的整個過程，從而進行化學科學學習思維的建立。比如，在進行苯教學時，為了激發學生學習欲望，教師可以在上課前給學生播放一些視頻，比如進行漂亮住房和豪華裝修的展示，這樣學生也能夠真正的感受到生活的舒適度。然后再讓學生找到其中包含的大氣污染。這種情況下，學生學習興趣很容易得到激發，學生也很容易提到甲醛污染以及苯污染等。接著在學習苯的分子結構時，先給出苯的分子式C6H6然后讓學生根據前面所學烷烴、烯烴、炔烴的結構特點，鼓勵學生進行苯分子結構的推測，這種情況下，學生也能夠發揮自己的想象力。教師應該鼓勵學生將自己認為的苯分子結構寫出來。又如在教學Na2O2的性質時，先演示“滴水生火”的實驗，激起學生的好奇心，學生腦中同時會產生疑問：水一般是用來滅火的，為什么在這里卻能生火呢？隨著疑問的產生學生的思維又得到培養。主動探索新知識的愿望就會越來越強。

二、以化學史構建智慧模型

我國著名化學家傅鷹教授曾說過：“化學給人知識，化學史給人智慧”。化學史可以激發學生的學習興趣，加深對化學知識的認識，開拓學生的思維，掌握科學研究方法，對學生進行愛國主義教育和激發學生的愛國熱情，使之發奮學習報效祖國。例如“元素周期表的發現”對元素周期表發現和完善的過程進行介紹，能夠將歸納方法和分類方法體現出來，能夠展示科學家的奮斗精神，以及從相對原子質量到原子序數認識周期表的科學認識過程等，幫助學生更好的了解科學發展的整個規律，從而更好的理解事物的本質，激發學生的科學探究精神，幫助學生掌握正確的學習方法。比如，在進行氯氣介紹的時候，教師可以通過氯氣發現來進行引入，這樣學生能夠更好的了解氯氣發現的整個過程，感受到科研工作的不容易;因些在課學教學中利用化學史構建模型有利于從科學觀念、科學方法、科學態度與創新精神等方面發展學生的學科核心素養。

三、以簡化為導向構建結構模型

模型是為了研究人員解決復雜抽象的問題而構建出的簡單方式，多數情況下，模型同原型之間存在一定的相似性的，但有的時候模型只是為了方便研究，同原型之間不存在相關性，例如：元素周期表中的元素符號，它是瑞典化學家貝采里烏斯對化學符號進行整理提出的一種命名方式，它是一種人工模型，但是卻沒有對應的原型，只是為了方便學生進行化學元素的記憶，將其現實意義體現出來。并且模型制作的時候，比較重視其特征的模擬，能夠和原型接近，不能夠替代原型。比如，有機化學中球棍模型代表甲烷分子，球棍模型只是為了形象的表示甲烷分子的分子結構，模型中原子的大小不能代表原子的實際大小，原子之間的棍長也不是分子的實際鍵長，甚至C、H分子之間的棍只是為了形象的表示原子結構，在原型中其實是不存在的。

四、以選擇為導向構建最佳模型

模型往往比較直觀和具體，能夠幫助學生更好的掌握相關的理論，受到了廣大師生的的熱烈歡迎。當學生用模型思維解決化學問題時，可以針對同一個化學問題建立多種模型來分析和解決問題，然后在對多種模型解題思路和過程進行對比，找出最優的解題模型。比如，在進行鋁三角問題解決的時候，我們課題通過兩種模型建立來進行問題的分析。首先可以進行數學模型的建立，將氫氧化鈉溶液加入到鋁鹽中去，從而出現沉淀，沉淀便是氫氧化鋁，這種情況下鋁離子與氫氧根滿足1：3的數學關系，若是繼續進行氫氧化鈉的滴加，那么其也會和氫氧化鈉發生反應，從而生成偏鋁酸根，此時鋁離子與氫氧根滿足1：4的數學關系，若是顛倒滴加溶液的順序，那么鋁離子與氫氧根首先滿足1：4的數學關系，不產生氫氧化鋁沉淀產生，當繼續添加氫氧化鋁溶液此時偏鋁酸根與鋁離子滿足3：1的數學關系，產生氫氧化鋁沉淀。中學生對于這兩種模型都非常熟悉，但考慮到“鋁三角”題目的變型比較多，學生應該對不同的模型進行分析，選擇最優的解題模型，更好地理解題意，提高學生建立和使用模型的意識和能力。

五、案例分析——以人教版必修二“元素周期率”為例

1.史話點題，探究發現歷程

[情境導入]同學們，英語有26個英文字母，這些字母組成了單詞，單詞組成句子，句子組成文章，在化學學科中也有自己的基礎語言字母，就是化學元素符號，在每一冊化學教材最后一頁都附有元素周期表，你們知道元素周期表是誰編排的嗎？

[學生回答]門捷列夫

[史話支持]展示化學家門捷列夫在進行元素整理時的工作圖片，弘揚化學研究精神。

2.結構猜想、證明推理

[實驗探究]根據需要將學生分成四個小組，讓四個小組的學生分別進行探究實驗，每一組探究一種元素遞變性質。第一組進行“原子序數與最外層電子數及元素化合價”的關系探究，第二組進行原子序數和原子半徑關系探究，第三組進行原子序數和金屬性關系探究，第四組進行原子序數和非金屬關系探究，每一組同學在實驗前先對其規律進行假設性推論，然后通過實驗進行驗證。

“原子序數與最外層電子數及元素化合價”的關系，第二組探究“原子序數與原子半徑的關系”，第三組探究“原子序數與金屬性”的關系，第四組探究“原子序數與非金屬”的關系。

[實驗探究1]以第三周期金屬元素Na、Mg、Al元素為例，通過四個方面探究元素的金屬性變化規律。

[實驗探究2]以第ⅦA族為例，驗證F2、Cl2、Br2、I2與氫氣化合的劇烈程度，觀察實驗現象，得出結論。

[結論分析]通過對四組實驗結果的探究對比得出元素性質的遞變規律，讓學生們體會到實驗的成就和樂趣。

在教育體制改革不斷深入的今天，高中化學的教學目標要符合國家新課標的要求。高中化學教學要把提高學生化學學科的核心素養作為根本的教學目標，通過不斷改進教學方式，運用“證據推理與模型認知”的教學方式來對學生進行化學教育，幫助學生提高其實驗能力和核心素養，從而給我個自然科學更好的發展做出應有的貢獻。

參考文獻

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[2]韓雅娟.應用基于核心素養的問題串突破化學教學難點——以化學必修為例[D].閩南師范大學碩士學位論文，2017.

[3]常聰、譚學才.證據推理與模型認知核心素養的教學案例研究[J].中學化學，2017（9）：9～10.

（本文系嶺南師范學院創建國家教師教育創新實驗區建設2018年校級教育教學改革項目“網絡環境下高中化學微課教學資源的開發與利用”的研究成果，項目編號：LSJGJC1831）