基于宏微結合、模型認知核心素養探索高中化學課堂新路徑

摘 要：作為落實立德樹人根本教育任務的重要教學載體，新課程改革背景下的高中化學提倡以素養為本的教學，通過課堂教學培養學生核心素養，使其獲得學化學、用化學、將知識服務于生活的關鍵能力和品質，能夠有效促進立德樹人教育在高中化學教學中的實現.通過人教版教材探索了宏微結合、模型認知核心素養下的高中化學課堂新路徑，提出了有效教學建議.

關鍵詞：宏微結合;模型認知;路徑;高中化學

中圖分類號：G632?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2022）24-0113-03

收稿日期：2022-05-25

作者簡介：劉美玲（1985.2-），女，云南省曲靖人，本科，中學一級教師，從事高中化學教學研究.

1 解讀：高中化學核心素養之宏微結合、模型認知

“宏觀辨識與微觀探析”要求學生從不同層次認識物質多樣性，學生從元素、原子、分子水平認識物質的組成、結構與性質、變化，建立“結構決定性質”概念，才能真正應用化學知識解決實際問題.而“證據推理與模型認知”，是學生解決化學問題的重要過程，基于在宏觀辨析與微觀探析中掌握的化學概念和實踐證據假設事物可能在結構、組成、性質方面發生的變化，隨后根據已知證據對假設展開推理驗證，討論觀點、證據與結論之間的邏輯關系，通過科學推理明確化學學科中事物變化的本質特征與基本規律，學生發展“證據推理與模型認知”素養，為繼續通過證據推理和模型認知探究化學現象奠定基礎，有助于其“宏觀辨識與微觀探析”素養的進一步提升.

2 研析：宏微結合、模型認知視角下化學課堂

2.1 通過夯實宏微基礎積累模型認知證據

實現模型認知，學生首先需要掌握推理證據，而這一“證據”，需要在宏微結合的概念等學習中獲得，只有夯實了學生宏微結合的學習“證據”，才能促進其證據推理與模型認知的達成.

2.1.1 課堂宏微教學生活化

宏微結合下的高中化學課堂生活化教學，教師可以先將教材化學知識聯系生活實際，在生活實際中探尋與之存在相似特征的內容，進而，通過形象比喻、文字類比等手段，讓宏觀辨識、微觀探析向生活化方向展開.這一由“教材理論化學習”到“遷移生活化學習”的轉變，較比傳統高中化學宏微結合方式更加符合學生心理和認知發展規律，能夠讓他們在微觀世界中更準確地發掘知識生長點，從而讓“宏微結合、模型認知”教學起到事半功倍的效果.

比如，人教版《化學反應與能量》之“第二節 化學反應的速率與限度”課堂教學，由淺入深從微觀原子反應的視頻動畫抽象出有關的概念和原理，并通過宏觀表格數據為載體，從簡單到復雜，完成科學探究過程.在“生活”與“化學”間建立模型，也便提升了“宏微結合”與“模型認知”核心素養，增強了概念理解，夯實了深度推理、論證化學的基礎.

再比如，在人教版“原子結構與性質”課堂教學中，部分教師向學生講解“在原子核外相對有個很大的空間”這一原子核結構特征，而“很大”，是個并不具體的表達方式，學生對“很大”的想象很難達成統一.此時，基于生活宏觀形象解釋化學原子核結構特征，將“原子核外空間”比作海洋，將“原子核”比作海洋中的一條小魚，空間差異直接體現在學生腦海中，促進其對化學微觀原子的理解，也促進其模型建構與認知發展.

2.1.2 課堂宏微教學情境化

情境化的課堂“宏微結合”教學不僅具有營造愉悅課堂氛圍的作用，還可以促進化學微觀知識的宏觀呈現，讓學生在直接的觀察中捕捉“證據”，促進其推理學習與模型建構，使其認知能力在基于宏觀情境、指向微觀知識的證據推理中得到提升.因此，高中化學“宏微結合”與“模型認知”課堂教學新路徑，教師可以根據情境進行教學.并且，研讀“宏微結合”下的高中化學課堂教學要求，理解“通過觀察能辨識一定條件下物質的形態及變化的宏觀現象”目標內容，思索部分宏觀現象無法在課堂直接進行展示和闡述，教師也應將情境應用在課堂教學活動中，通過情境還原化學變化的宏觀現象.

比如，在人教版“離子反應”課堂教學中，離子屬于微觀概念，離子反應是微觀變化過程，但其反應過程與影響可以在宏觀現象中體現，如H2SO4、NaOH、H2CO3等電解質的電離現象.于是，教師在“離子反應”課堂教學中，可以通過多媒體或希沃白板先播放與“電離”相關的化學反應動畫，讓學生對動畫展開觀察，提取動畫中的化學反應證據.而后，使其對所獲得“證據”展開推理，通過“證據”解釋動畫中離子的反應過程.學生根據情境宏觀現象說出離子的微觀反應過程，在情境啟發和變化分析中構建離子方程模型，“模型認知”與“宏微結合”核心素養得到發展.

2.2 通過建立化學模型促進宏微認知轉化

高中化學課程中，“宏微結合”與“模型認知”是相輔相成的兩部分，并且“模型認知”是聯系高中化學宏觀與微觀思維方式的重要橋梁.不僅基于宏觀與微觀結合的化學證據推理能夠促進學生知識模型的建立，基于模型建構的化學分析也能促進學生對化學宏觀現象與微觀反應的認識，加速其“宏微結合”核心素養的發展.所以，“宏微結合”融合“模型認知”的高中化學學習，學生其次需要參與到化學模型的建構中，在模型建構中轉化關于知識的宏觀、微觀認知.對此，實物教具具有簡單、便捷、規范的使用優勢，自制材料具有激活學生創新思維和動手能力的功能，用來表征微粒的符號能夠將微觀抽象知識形象化，三者均可被應用起來.

2.2.1 建構化學實物模型

在新課程改革環境下，高中化學課程憑借著科學內涵在眾多學科之中占據重要地位，學校加大資金投入構建更加符合現代化教育需要的高中化學教學環境，多種實物教具豐富了師生構建模型的選擇，教師在課堂若能為學生提供足夠的實物教具，那么學生自然能夠靈活運用實物素材構建化學模型，再通過模型理解、描述、解釋物質的結構、性質和變化，提升其微觀探析與宏觀辨識效率.

2.2.2 自制化學探究模型

每一次化學課堂學習都是高中生積累學習經驗的過程，這提升了他們的思維邏輯水平，使其能夠在學習中做出一定創新，如自制化學探究模型.并且，該“自制”主要體現在兩個方面，即自制材料、自制模型建構方案.就前者而言，教師引導學生運用生活中常見的材料如橡皮泥、牙簽等制作知識探究模型，既能夠降低課堂師生動手實踐難度，也可以降低學生微觀知識理解難度.就后者而言，自制實驗方案并根據實驗方案構建化學模型，通過實驗模型推理實驗原理、反應過程和影響，學生思維得到更深層次的鍛煉，同樣能夠促進其“模型認知”與“宏微結合”核心素養的發展.但是由于自制材料與方案均易出現嚴謹性不足的問題，教師為更好地引導學生在自制化學探究模型中辨識、探析宏微觀知識，需加強對學生自制行為、自主思維的引導，充分發揮教師專業引導效用，提升學生模型構建嚴謹性.

2.2.3 表征化學符號模型

化學式、化學方程式、電子式、原子結構示意圖、電子排布式以及上文提及的結構式，是高中化學中用來表征微粒的符號，也可用在模型建構中.學生借助表征符號構建化學模型，讓化學反應、變化以稍顯形象的狀態，同樣有助其理解化學反應內涵，有助其宏觀辨識與微觀探析.因此基于“模型認知”與“宏微結合”相關性，教師可以利用化學表征符號建構模型，并借此模型引導學生推理化學反應原理與變化.

2.2.4 模型的構建與檢驗

化學核心素養是學科化學對高中生的基本要求，宏觀辨識與微觀探析與化學核心概念所具有的構建性具有相互促進的作用.宏觀視野、微觀分析和符號表征能力是高中生所應具備的化學核心素養重要要素之一.綜上所述，在對學生建模假設進行引導建設后，教師應進一步加強培育力度，督促學生順利完成知識的遷移，促使模型認知思維體系能夠得到進一步完善.通過這樣的方式，能夠使思維模式的檢驗得到有效強化，幫助學生開辟出問題解決的更多途徑.

以人教版高二化學選擇性必修2《物質結構與性質》“分子結構與物質的性質”為例，在本課學習中，學生利用摩擦帶電玻璃棒接近水流，在實驗中發現水流方向有所改變，從宏觀角度分析論證了“水是極性分子”這一基本原理.接下來，同樣為論證四氧化碳的分子構造，教師可帶領大家共同構建模型，并對所構建的模型進行實踐檢驗，由極性分子構成的物質易溶于極性溶劑中，這樣的溶劑反應也被稱為“相似相溶規則”.在此基礎上，引導學生從微觀角度分析這一現象，促使大家思考該如何分析分子有無極性.教師可利用化學式的兩種異構體導入，從宏觀角度觀察分子電荷分布的不均勻，這樣的分子被稱作極性分子.極性鍵結合的多原子視分子空間結構情況而定.為促使學生的思維能力實現發展，教師也可拋出問題，鼓勵大家觀察順式反式結構，判斷哪一種在水中的溶解度最大.通過這樣的方式能夠幫助學生深刻理解分子空間構型與物質性質的關系，進一步落實學生化學核心素養的培育.

2.3 通過建構思維模型發展宏微認知素養

高中化學“模型認知”素養視角下的模型建構，不僅包括以化學實驗、應用、符號等為主的知識模型，還包括指向深層思維的思維模型，學生最后應在思維模型的建構中推理解決實際問題的基本方法，將所積累“證據”加以運用，讓微觀知識在宏觀的社會實踐環境中發揮作用，以此提升“模型認知”思維水平，同時加深“宏微結合”思維認知，從而顯著增強核心素養的融合發展效果.而從基于最近發展區的問題設計，到難度層次遞進的問題提出，均有促進學生深度思考之作用，可以鍛煉其深層思維.因此教師在高中化學“宏微結合”與“模型認知”核心素養為主導的課堂上，需優化問題互動環節.

在高中化學課堂教學中通過宏微結合與模型認知的融合培養學生核心素養，是立德樹人教育背景下高中化學課堂教學的必然選擇，是素養為本教學視角下高中化學培養學生核心素養的必然趨勢.

參考文獻：

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[3] 陳敏捷.核心素養下“宏微結合、模型認知”相融合的高中化學課堂教學實踐[J].新課程導學，2021（20）：21-22.

[責任編輯：季春陽]