模型建構在高中化學大單元教學中的應用研究

【摘" 要】隨著科學教育理念的不斷演進和社會需求的日益提高，高中化學教學也在不斷變革與創新。現階段，幾乎每本化學教材都涉及多個大單元，涵蓋廣泛而深刻的化學知識。化學的學習需要學生將這些分散的知識點整合起來，形成一個完整的知識體系。模型建構作為一種綜合性學習方法，能幫助學生將不同大單元的知識整合應用，通過將抽象的理論知識與實際問題相結合，更好地促使學生形成化學學科的綜合素養。基于此，本文將以人教版高中化學課本為例，主要從模型建構的內涵與特點、模型建構在高中化學大單元教學中的應用意義及模型構建在高中化學大單元教學中的教學策略三個方面進行分析。

【關鍵詞】模型構建；大單元教學；高中化學

現階段，高中化學人教版教材都涉及多個大單元，傳統的教學方法難以滿足學生對知識綜合運用的需求。模型建構的引入不僅有助于化學知識的整合，還能通過解決實際問題的過程，激發學生對科學的興趣。本文旨在探討模型建構在高中化學大單元教學中的應用研究，通過對其內涵、特點及在教學中的實際應用進行深入剖析，以期為提升化學教學質量、培養學生核心素養提供有益的啟示。

一、模型建構的內涵與特點

模型建構的核心是“問題”，建構的過程是“問題—模型—求解”，自始至終是一個思維的過程。它強調通過分析和解決實際問題構建模型，而不是單純地從理論知識中抽象出模型，問題導向性使學生能更好地理解和應用抽象概念，增強解決實際問題的能力。模型建構是一個綜合性的學科活動，通常涉及數學、物理等多個學科領域。學生需要運用所學知識，將不同學科的概念和方法有機地結合在一起，形成一個全面的解決方案。另外，模型建構還注重實踐操作的學習方式，學生需要通過調查、實驗、數據收集等手段獲取所需信息，然后運用科學原理構建模型，這使得學生能將理論知識應用于實際，培養學生實際解決問題的能力。

二、模型建構在高中化學大單元教學中的應用意義

（一）有利于幫助學生構建知識體系

模型建構在高中化學大單元教學中的應用能幫助學生構建知識體系。通過參與建模活動，學生不僅是被動地接受知識，更是積極地參與知識的構建過程。化學知識往往是相互聯系的，而模型建構可以幫助學生將零散的知識點聯系起來，形成更完整的知識體系。

（二）有利于幫助學生建立正確的思維方式

模型建構過程不僅是知識的學習，更是一種培養學生科學思維和解決實際問題能力的重要手段。學生在模型建構中需要提出假設，進行科學推理和猜想。通過提出假設，學生不僅能運用已有的理論知識，還能展示對問題的創新性思考。這一過程能激發學生對問題多元解決方案的探索欲望，培養學生獨立思考和判斷的能力。

（三）有利于培養學生的學科核心素養

化學模型建構作為一項涵蓋實驗設計、數據分析、模型構建等多個方面的綜合活動，不僅是對學科知識的簡單應用，更是對學生學科核心素養的全面培養。通過參與模型建構，學生能深入了解科學研究的方法和思維過程，逐漸形成對化學科學方法的理解與應用，從而提高學生在化學學科領域的素養水平。

三、模型建構在高中化學大單元教學中的應用策略

（一）結合教材，構建模型

在高中化學大單元的教學中，結合教材模型構建是確保學生深度理解和牢固掌握知識的關鍵步驟。教師應當仔細研讀教材，理解每個概念的內在關系及在整個單元中的連接，在教學中將這些概念組織成一個有機的結構。模型構建不僅能使學生更清晰地看到知識的脈絡，建立起對知識的整體認知，還能更好地引導學生理解化學的本質，培養其系統性思維。

例如，在學習“氧化還原反應”這一內容時。首先，教師可以詢問學生：大家知道生活中的哪些現象屬于氧化還原反應嗎？學生可能會回答：金屬生銹、食物腐敗等，通過引導學生回憶生活中的化學現象，激發學生對氧化還原反應的興趣。其次，教師為學生詳細講解氧化還原反應的定義、特點和規律，引導學生從電子互相轉移的角度理解氧化還原的過程。再次，教師結合教材，組織學生設計并完成銅與銀離子反應的實驗，引導學生結合實驗現象和理論知識，構建氧化還原反應的模型。通過圖示等形式，學生將抽象的概念具體化，形成氧化還原反應的模型，由各組展示不同的氧化還原反應，并讓其他同學分析反應過程，進一步拓展氧化還原反應的應用領域。最后，教師結合教材，開展氧化還原反應相關知識的講解、實驗、模型構建等，全面促進學生對知識的理解和應用。通過實驗和模型構建，培養學生的實際動手和抽象思維能力。

（二）創設情境，分析模型

在模型建構的基礎上，創設情境是將抽象的知識變得更為具體、生動的重要步驟。教師通過實際情境的引入，將所學知識應用到實際場景中，使學生更深入地理解模型的實際應用價值，提高學生對模型實用性的認知。在具體教學中，教師可以引入與學生生活相關的知識，使學生更好地理解和記憶抽象的概念，加深學生對化學知識的印象。

例如，在學習“電離平衡”這一內容時，教師可以創設情境引導學生分析化學模型。例如，學生作為調查者，受邀參觀當地某家化工公司，在參觀中，學生得知該公司正在研究一種新型酸堿反應的工藝，而這種反應涉及電離平衡的許多概念。為了更好地理解這個新型酸堿反應的機理，學生需要通過實驗和模型構建揭示其中的化學原理。接著教師引導學生在實驗室進行一系列酸堿反應，觀察反應過程中的變化，記錄反應前后的物質狀態和性質。并利用pH試紙或pH計測定反應后溶液的酸堿性，了解溶液的酸堿性質。學生通過分析實驗數據，構建這些酸堿反應在分子層面的模型，包括離子的生成、水的電離平衡常數等，并根據實驗結果，建立電離平衡方程，討論不同條件下反應的平衡移動。創設實際情境引導學生深入理解電離平衡中的酸堿反應，提高學生的實際應用能力和科學素養。

（三）小組合作，完善模型

小組合作是促使學生在模型建構中深度思考的有效手段。在小組合作中，學生可以分享各自的理解，討論概念之間的關系，并協同解決一些復雜的問題。通過小組合作，學生不僅可以不斷完善模型，將各自的見解融合，形成更為豐富和全面的認知，還能提升自己的表達和合作能力。

例如，在學習“鐵及其化合物”這一內容時，教師可以將學生分成幾個小組，每個小組代表一家虛構的鐵礦公司。這些公司受某地區的鐵路建設計劃啟發，希望深入了解鐵的性質及其在建筑和交通領域的應用。學生將扮演公司的化學團隊，負責研究并提出在某地區鐵路建設中可能用到的鐵及其化合物。學生需要進行一系列鐵的性質實驗，包括鐵的磁性、與酸反應等，同時通過實驗合成鐵的幾種常見化合物，比如氧化鐵、硫酸亞鐵等。每個小組根據實驗數據和知識構建有關鐵及其化合物的初步模型，模型中要包括鐵的性質、反應特點等。實驗結束后，教師可以引導學生小組之間進行交流，分享各組的模型，并在教師的引導下完善各自的模型，確保全面而深刻地理解鐵及其化合物的性質。學生通過模型的比較，分析不同鐵及其化合物在鐵路建設中的潛在應用。通過開展小組合作的教學方式，引導學生在實際問題中應用化學知識，培養學生團隊協作精神和實際解決問題的能力，也讓學生深刻理解鐵及其化合物在建設中的重要性。

（四）總結提升，應用模型

模型建構不僅是為了讓學生理解知識點，更要讓學生能將知識應用到實際問題中。因此，在構建模型后，教師應引導學生進行總結，通過提出問題、組織討論，學生可以更好地理解模型的應用范圍，掌握解決實際問題的方法。同時這一過程也是檢驗學生對模型理解程度的有效手段，幫助學生將模型內化為自己的知識。

例如，在學習“影響化學反應速率的因素”這一內容時，學生已經固定認識到化學反應有快有慢，知道外界條件對化學反應速率存在影響。因此，考慮到學生的認知發展規律。首先，教師可以組織學生進行實驗操作和實驗分析，從宏觀角度上引導學生總結現象產生的原因，并逐步認識濃度、溫度、催化劑等外界條件對反應速率的影響。接著，教師從“有效碰撞理論”，即微觀角度上對影響反應速率的相關因素加以解釋，從而實現學生由感性認識理性認識的升華。其次，教師引導學生梳理構建反應速率的模型，總結各種因素對速率的影響，并思考所學影響反應速率的因素對于實際問題的重要性。最后，為了拓展學生的視野，教師可以引導學生在實際生活中尋找更多與反應速率相關的應用場景，從而拓展所學知識。通過總結課程并進行實際應用，不僅能幫助學生鞏固所學知識，還能鍛煉學生運用模型解決實際問題的能力，提高學生對影響反應速率因素的深刻理解。

（五）拓展延伸，創新模型

在高中化學的教學實踐中，教師的責任不僅是傳授知識，更在于激發學生的創造性思維和應用能力。而拓展模型的過程既是一次知識的深度挖掘，也是學生綜合運用所學知識的機會，因此，通過引導學生思考如何將已有的模型應用于其他領域，可以有效激發學生的好奇心和探索欲望。

例如，在學習“蛋白質”這一內容時，首先，教師可以簡要為學生介紹蛋白質的基本結構，強調蛋白質結構與功能的密切關系。其次，教師為各小組學生提供蛋白質結構的模型，讓學生通過觀察、摸索，理解不同結構之間的聯系。同時要求學生在小組內合作，共同搭建一個大型的蛋白質結構模型，以加深對蛋白質結構的理解。最后，教師提出一個挑戰，將所學蛋白質結構模型應用到生物醫學領域。如學生可以考慮如何模擬特定蛋白質在人體中的功能，或者設計一種新型的蛋白質結構解決某種疾病。各小組學生展示他們設計的蛋白質模型，并解釋蛋白質模型在解決生物醫學問題中的應用。其他學生提出問題或建議，進行深入的討論。課程的最后，教師引導學生總結模型拓展與創新的過程，包括遇到的問題、解決問題的方法，以及小組協作的體會。教師鼓勵學生思考，為什么蛋白質結構對生物醫學如此關鍵，以及他們的模型如何推動這一領域的進步。通過拓展延伸所學知識，學生不僅深入理解蛋白質的結構和功能，還能鍛煉學生創新解決問題的能力，激發學生對化學學科的興趣。

四、結束語

高中化學大單元教學中應用模型建構能更好地滿足綜合素養的需求，培養學生科學思維，促進跨學科整合，并使學生能更好地應對實際問題。在具體的教學中，教師應當結合教材，構建模型，創設情境，引導學生分析模型，也要開展小組合作的教學模式，帶領學生完善模型，進行總結提升，將所學模型應用于實際問題，最后將所學知識拓展延伸，創新模型，不斷提升學生的創造性思維，培養學生的化學學科素養。

【參考文獻】

[1]王三華.模型認知與建構在高中化學中的價值探討[J].高考，2020（2）：78.