淺談核心素養視域下高中化學建模能力*

張小瓊

（福建省古田縣第一中學 福建古田 352200）

引言

化學教師如果想要針對學生的化學建模能力進行培養，就要從建模案例的特征入手，并結合化學核心素養的相關內涵進行授課，以此來提升學生的學習質量和效果。同時，在授課的過程中，教師還要充分地堅持學生的主體地位，通過采用多樣化的教育手段，更好地幫助學生掌握相應的化學理論知識，從而提高學生的化學核心素養[1]。

一、高中階段化學建模能力簡析

在高中化學課堂上，教師要結合高中階段學生的思想認知、學科育人目標，有效地開展多樣性的教學指導活動，促使學生在教師的指導與幫助下，提高實踐學習技能與水平，為學生多元化開展化學知識、深度挖掘活動、做好鋪墊工作。教師要科學地應用趣味、前沿、新穎的教學理念，將化學知識進行有效整合，全面培養學生的化學建模意識，提高其化學建模能力，幫助學生深度開展對化學知識的分類、探究、應用、總結等綜合能力，從而提升教學的質量與水平。

1.化學建模能力的特點分析

為確保學生的建模水平可以在高中化學教學平臺上獲得有效提升，在課堂教學之前，教師必須做好對建模技巧的合理闡述與說明，并根據學生當前的能力水平，提高教學的效果，以此確保學生的建模水平有效提升。建模技能是高中化學中的新概念學習的主要部分，是對學生今后成長影響較為深遠的一項關鍵的素養。在建模過程中，教師還要幫助他們提高對化合物構成信息的理解，從而利用抽象化的化學建模來掌握具體概念的結構性質信息。在當前高中化學的基礎課程上，不但要對學生展開相關知識的學習，而且還必須幫助他們在頭腦里形成完整的化學知識系統。所以，在當前對學生教育的過程中，化學教師也就必須更加加強對學生模型技能的有效培養，提高教育的質量和效率。在對學生進行建模技能培養的過程中，不僅可以在對學生知識點訓練方面得到了巨大的效益，而且也可以同時擴展學生的知識視野，從而通過對學生化學專業的模型教育，也可以增加對學生化學專業素養的有效培養，從而體現了化學課程的有序化與針對性。所以，在當前高中化學的基礎課程中，所培養的知識建模技能是十分關鍵的，同時教師也應以這一基礎教學任務為主要的切入點，來使基礎課程順利開展，以便于更充分地調動學生思維，引導他們更加高效地訓練模型技能[2]。

2.高考對化學建模能力的具體考察要求

在學生基礎能力培養體系中，高中化學中的建模知識是其中的一項重要內容，要求教師以簡練的語言，輔助學生理解和認知化學反應的本質，讓學生獲得理想的學習成效。在全國有機化學高考中的內容說明：有機化學課程，為了檢驗考生對有機化學理論知識與基本技能掌握水平及其對建模技能的掌握，通過運用建模技能來解決實際問題，注重于理論聯系實際，同時強化了對學員的科研素質的有效考核。在這一課程概念的作用下，教師們需要嚴格按照國家考核大綱中所要求的教學目標，基于有機化學專業的特性，對學生的建模能力展開全方位的培養工作。另外，在課堂學習的過程中，化學教師也應該做好與學生之間的互動與溝通工作，對學生展開更具針對性的指導，以這種方式培養學生的綜合實力，有利于達成課堂教學的目標，使學生能夠在學習中深化建模技能。因為化學是研究物質微觀世界本性的范疇，所以能夠讓學生在平時復習的過程中進一步了解化學的一些本質特征知識點，從而加強對其他化學知識點內涵的理解。在后續教育的進程中，教師應要求學生掌握化學微觀的一些知識點，使學生可構建更為完備的化學知識框架。也正由于在目前的化學知識體系中，所涉及的知識點通常具有高度綜合性的特征，使得學生在復習中常常會存在著許多的問題與困惑，亦或存在認知上的問題。所以，在當前高中化學的教育進程中，教師應加大對學生建模技能的訓練力度，使學生可以通過從某些知識點中發現化學知識背后的某些內涵，并以此提升學生的復習效能。在有機化學知識體系中，空間建模實力的培養，是一種有效地鍛煉學生實踐技能的方法，需要使其形成完整的化學空間思想，并進行概念與相應知識點之間的合理連接和交互，有助于在契合于考試大綱提出新要求的條件下，促進學生學習效能的提升。在化學教學實踐中，教師更要強化學生對建模方面的理解，以便于為學生今后的教學打下更加扎實的基礎[3]。

二、核心素養視域下高中化學建模能力的培養策略

良好的教學策略對于提升高中生的化學學習核心競爭力，具有積極的影響。教師要在實踐育人的過程中，結合核心素養視域，全面培養學生的化學建模意識，借助豐富多樣的化學教學手段，鍛煉學生的化學建模能力，使學生根據自身的實際需求與不足，有效開展化學能力提升活動，積極形成良好的課程學習思想，從而創新課堂學習形式和方法，激發學生的化學建模潛力，使學生在具體化學實驗、習題等磨練過程中，增強對知識要點與重點的掌握技能，彰顯出學生建模能力提升的價值和作用[4]。

1.優化建模能力的培養條件

現階段的化學教學活動中，教師應致力于營造良好的教學環境，使學生的建模能力培養條件得到完善，為學生今后進行建模練習埋下了伏筆。首先，在實際教學過程中，教師應科學、靈活地運用信息技術，讓教學中較為抽象的內容，變得更加具體、直觀，便于學生對知識進行理解與內化。例如，學生們在中學階段學習微觀化學問題時，常感到困惑，其主要原因在于學生的思維能力有限。在實際教學的過程中，教師們可充分地使用電子設備，并帶領學生參與到實踐活動中。這樣不但能夠增加課堂的生動性，還可以使每位同學都可以投入到課堂學習中。其次，在班級教育的過程中，教師還可以運用三維虛擬現實仿真技術，來使學生比較積極深入地完成對化學基本類型重要知識點的理解。例如，高中化學教材課本最常見的一個實驗方法就是讓鈉溶于水中，但也正是因為在鈉溶于水中后基本類型變化往往是十分激烈的。許多教師也不會在教學實踐中，為學生提供這一觀察實驗，不過正是因為這些實驗知識內容都是相對抽象的，使得學生在日常掌握時往往會面臨著許多的問題。所以，想要克服這一狀況，教師通常要在班級教學活動的過程中，要靈活使用虛擬仿真技術，以建立三維立體模型的方式，完成對整個實驗的模擬，不僅可顯示出化學科目自身的魅力，還可以給學習者比較生動形象地介紹相應的知識內涵，使整個課堂顯得比較富有開放性和合作性的特點。教師也要懂得在提升自身素養與教學水平的同時，充分利用現代信息技術的優勢，實現構建高效課堂的目標。

2.創設生動的教學情境

教師應該創設活潑且富有趣味的教學情境，能夠讓學生強化對知識要點的認知。教師應該通過借助已有的課堂環境，向學生更加生動地展示有關的內容，從而使他們獲得非常直接化的感受。因此，在課堂的環境中，當教師不斷向他們引入有關元素周期律這樣一種觀念后，才能在接下來的教學活動中，以第三周金屬為基礎內容，為學生提供教學服務；或者也可在教學活動中，為學生介紹金屬鎂與冷水化學反應時是十分激烈的，再釋放出氫氣。鎂與冷水進行化學反應時速率是很慢的，與沸水進行化學反應時速率則很快。而教師在給學生介紹這些內容時，就必須使學生根據在實驗中所介紹的內容，來分析第三周期中金屬性強弱間的關系，讓他們根據自己的化學知識和認知水平開展自主性探討和研究，以便在他們心中形成良好的認識系統和掌握知識的模式，有助于他們建模水平的有效提升[5]。

通過在具體教學情境中，那學生提供良好課堂學習體驗，并能給予學生積極向上的側面學習心態推動，從而引導學生對化學知識內容產生探究和討論心理，在一定程度上，有利于教師對高中階段化學知識的講解與相關教育工作的開展，并能夠對學生個人化學知識建模能力進行有效促進提升。所以與學生在教學情境的加持下，對課堂內容進行實時轉化，將課本中的文字變得靈活生動起來，結合教師的有效引導，為學生營造“耳邊響起課文定義，腦中浮現具體實驗操作”的良好學習狀態。教師可以從貫徹新課改教育目標，結合信息技術，運用新型教育手段，幫助學生理解知識，豐富課堂學習范圍，增加教育素材層次，從而良好利用互聯網，提升個人知識狀態以及價值觀念。也可以從與學生增加對知識的溝通頻率，或者是展開就知識為探討主題的自由討論環節，對學生個人思維進行有效促進養成，幫助學生在討論化學知識的過程中，在腦海中形成具體模型，有益于對學生個人化學知識建模能力的培養，同時達成培養學生綜合發展，全面推進的教育目標。

3.有效提問強化學生思維意識

高中時期的學生正處在身心成長的關鍵階段，由于自身的社會約束力不足，且易于接受外部的干擾，社會適應能力以及自主學習意識也亟待培養。因此，作為學校教學的特殊媒介，教師應該發揮自己的主導作用。課堂提問是課堂教學中發展主導作用的主要手段，但怎樣在有限的課堂教學時間里發揮孩子們最大的認知潛能，卻有賴于課堂問題的實效性。而所謂高效的課堂問題，就是指在教學上能夠引導孩子認真思考，讓學生由此展開討論，是一種能夠確保學生教學參與程度的方法。教師可考慮在實際教學中，采用層次遞進型教學提問方式，遵循由表及里、由淺入深的原則，使學生的基礎知識、解決問題的能力有所提高，從而引導學生在積累知識點的同時，也掌握了解題的方式。教師也可以從提問流程中，直接地體會到學生對所學知識點與方法的領會狀況，并由此來調控課堂教學節奏，從而掌握課堂的時間與深度。另外，合理的課堂問題也可以增強學生對知識點的了解與記憶。嚴肅的上課學習氣氛，使得學生們在解答題目時會充分地調動自身的現有化學知識經驗，在經過深入思考、科學分析后，可得到較為合理的答案。在此期間，學生會聚焦自身的目光，對答題時所用的知識點印象更加深刻，從而加強了對知識點的掌握與記憶。學生樹立化學建模意識，是一項長期工程，也具備循序漸進的特點。創設問題情境是一種符合現代教育思想的可行之計，有利于深化學生的建模思維。教師可在教學過程中，以安排難度適宜問題的方法，指引學生在建模知識應用之時，解決實際的問題，切身體會建模知識的作用。例如，在講解電化學基礎方面，其中主要包括了原電池、電解質的基本特性，也涉及了其工作原理等內容。該部分知識內容繁多復雜，對于學生來講，具有較強的挑戰性。如果教師此時按照傳統教學模式，向學生以直接講解的方式傳遞知識，可能會出現教學氛圍沉悶等問題，容易增加學生的學習壓力，也不利于激發學生的熱情。教師此時可選用構建問題情境的方法，讓學生逐步理解電化學的知識內容，可利用建模思想解決具體問題，也能使學生達到學以致用的境界[6]。

4.理解并實踐化學建模能力

通過對學生化學建模能力的初步培養，可幫助其對建模知識擁有的一定認知，但仍有學生存在理解偏差或停留在表面，如基本形態結構，未能將建模知識得以深化，以至于無法靈活運用建模知識，對今后遇到的問題進行解釋說明[7]。教師應在培養學生建模能力過程中，指引其對已經掌握的建模知識，展開更深層次的使用，使學生的建模能力得以形成。對于化學建模能力培養來講，其本質在于要求學生在認知建模知識的條件下，經過教師的有效解釋與合理引導，使其可以更加深刻地認識化學建模的功能、含義、范圍與局限性。具體體現為，認識實物建模的基本構造和特性、思維模式的基本內容和外延，以及用符號模式所描述的化合物的構成、微粒的排列，以及各種化合物之間量的相互關系等。但不管學生對化學建模掌握到何種程度，都必須通過運用化學建模來加強與深化學生的化學建模思維能力[8]。化學建模的運用，可理解為學習者在了解化學建模知識之后，再利用建模去說明或者闡釋已獲得證明的化學反應理論，或是預言未知的物理化學事件。利用建模思想，對化學反應過程進行說明，或闡釋物理化學現象和變化規律、預言物質的變化規律以及可能產生的化學性質[9]。也因此，對于元素周期律的研究內容，我們先要了解各主族的各周期元素的分子間半徑距離、電離能和電負度的變化規律等，對元素周期律有一個初步了解之后，利用此思維模式，去做出相應比較、分析與推論。內容上主要涉及到了，元素金屬與非金屬性的比較、氧化性和還原作用，以及氣態氫化物的化學穩定性的強弱、最高價氧化物的水化物酸堿性、判斷某元素在周期表中的地位、預測元素以及化合物的化學特性等。又如，對于有機物質的化學學習，學生們首先要了解有機物質的主要結構特性，如有機物質的分子式、結構式、化學結構和官能團等。之后，應當以上述內容為主要參考依據，判斷有機化合物的關鍵化學性質，即化合物同其他物質能夠發生的反應，也可對反應的現象加以描述、解釋，其中，包括氧化反應、酯化反應、加成反應、取代反應等。比如，在甲烷和乙烯兩種物質中，因前者的分子結構中只含有C-H單鍵，便可判斷其能夠同鹵素單質發生接觸后，能夠發生取代反應。后者則在分子結構中除了含有C-H單鍵以外，還包含C=C雙鍵，學生可以此確認其能夠同鹵素單質，產生加成和取代反應。由此可見，掌握和使用建模知識，可輔助學生鞏固化學基礎知識體系，深化對化學規律的認識，有利于將建模知識同問題的解決進行掛鉤，使學生擁有良好的建模知識應用體會。教師要在指引學生加強對建模知識學習的基礎上，讓學生可以認清其本質，促使學生擁有良好的化學建模能力[10]。

5.提升學生的自主探究能力

學生建模能力的提高和培養，通常要依賴于自主訓練，對建模知識要點加以掌握和記憶，使其逐步成為自身知識框架中的一份子，促進對學生建模能力的高效訓練。所以，在當前高中階段的化學教育課程中，教師必須提高對學生獨立探索能力的有效訓練，使其可通過靈活地運用自身的認知能力，不斷充實化學思維，增強對建模能力的充分鍛煉[11]。因此，在班級中，給學生講述“原子核的組成”等這些有機化學基礎課程時，教師除了要鍛煉學生的化學建模能力，也應當在實際教學中，對本課教學內容進行認真設計，做好相應的備課工作。首先，教師可考慮為學生傳遞文化方面的知識，如講解化學的歷史等，幫助學生能夠先行對相關知識點有足夠的理解，又通過把相對電子數重新轉移到了原子質量與相對質量中，并從中給出了相對分子與質量數之間的定義，再通過積極引導，輔助學生可以對同位素、核素間的關系，獲得新的認知[12]。通過層次化的教學結構設計，學生可更加充分地利用主動探究能力，加深了對相關基礎知識點內容的印象，能夠充分提高自身的化學建模能力。

通過在課堂講解過程中，對學生進行知識的傳授與個人能力的培養，教師也應當利用課余時間，為學生布置一些實踐性作業，從而達到對學生個人能力進行教育與思維觀念促進養成的教育目標。促使學生在課余時間內，通過復習教師在課堂中講解知識所用的微課，或是在網絡中搜尋相關的重點內容講解視頻，進行多方面、多角度的學習，找到最適合自己的記憶方式，實現對課堂重點知識的復習與鞏固，對自己的知識脈絡進行查缺補漏，有益于學生構建知識模型，也能夠保證學生在這一學習過程中的自主性，針對學生不同情況，促使學生在更充足的學習時間里，進行知識理論與實踐操作的有效融合，提高學生個人學習能力的同時，保證課堂教育效果，對學生的化學知識建模能力進行促進養成，提升學生解決綜合生活實際問題的意識[13]。

結語：

在高中化學教學過程中，訓練學生的建模能力具有現實意義。這就要求教師應精心開展教學設計工作，通過優化建模培養條件、創設生動教學情境、提出適合學生當前學情的問題、輔助學生理解和實踐建模能力、提高學生自主探究能力等手段的應用，將建模能力的培養，貫穿于課堂的各環節中，進而帶動我國高中化學教育事業的長遠發展。