基于認知模型構建高中化學課堂教學探究

“模型認知”指的是借助構建直觀且清晰的模型來展現復雜的化學知識與現象，從而輔助學生更高效地理解和把握化學概念、原理及規律。這一概念是化學核心素養的一個維度，對化學教學具有重要功能。作者開展“模型認知”研究，以幫助學生深度理解化學知識，培養學生的科學思維，實現深度學習，提升化學學科核心素養。

一、模型建構在高中化學教學中的重要性

一是簡化抽象概念?；瘜W中的許多概念和原理較為抽象，通過模型建構可以將其形象化、具體化，便于學生理解。二是促進知識整合。模型能夠幫助學生將零散的化學知識整合起來，形成系統的知識結構。三是培養科學思維。在模型建構的過程中，學生需要進行觀察、分析、推理和假設等思維活動，有助于培養其科學思維能力。

二、基于認知模型構建高中化學課堂教學的策略

（一）激發學生的前認知。在教學開始前，通過提問、討論等方式了解學生已有的知識和經驗，為后續的模型建構奠定基礎。

（二）創造認知沖突，引導學生自主建構模型。在教學過程中，教師提供適當的素材和引導，創設情境，引發認知沖突，讓學生自主思考和建構模型。

（三）組織小組合作交流。學生以小組為單位進行模型建構和交流，分享彼此的觀點和想法，完善模型。

（四）運用模型解決問題。讓學生運用建構的模型解決實際問題，加深對知識的理解和應用。

三、基于認知模型的高中化學課堂教學實踐案例

以“鐵鹽和亞鐵鹽”教學設計為例。教師圍繞“誤食脫氧劑是否有毒”展開，通過四個問題“脫氧劑與胃酸的反應產物是什么？如何檢驗脫氧劑與胃酸反應后的產物？這些產物對人體是否有害？Fe3+和Fe2+相互如何轉化？”引導學生討論思考。在教學中，教師將鐵鹽性質，Fe2+、Fe3+的檢驗，Fe2+、Fe3+之間的轉化，鐵及其化合物的轉化知識融入其中，引導學生自主構建“價—類—用”三維思維模型，并通過“脫氧劑中鐵元素的加工回收再利用”，引導學生運用認知思維模型解決生活生產中的實際問題。

環節一：激發學生的前認知

情境導入，分析脫氧劑與胃酸反應的產物，并利用已有知識檢驗Fe2+和Fe3+。學生初步學會構建分析實際情景中化學問題的思維模型。從社會熱點引入課題，通過創設真實問題情境，分析解決生活中碰到的實際問題，發展學生的社會參與意識，提高學生的學習興趣，并利用已有知識檢驗Fe2+和Fe3+，為后續的模型建構奠定基礎。

環節二：創造認知沖突，引導學生自主建構模型

學生討論并利用已有知識得出檢驗鐵鹽、亞鐵鹽的方案：觀察法、沉淀法，但在實際實驗過程中發現通過觀察法、沉淀法可以很快判斷出氯化亞鐵溶液、氯化鐵溶液，但較稀的氯化鐵溶液則較難檢驗出來。由此引起學生認知沖突，激發學生尋找檢驗三價鐵離子新方法的求知欲望，從而引入新知，加深學生學習的印象。學生進行小組實驗，合作探究，共同討論和建構模型，記錄實驗現象，得出實驗結論，主動構建檢驗Fe2+和Fe3+的實驗思維模型。

環節三：組織小組合作交流

回歸主題，教師提出問題：誤食脫氧劑會不會中毒呢？學生思考、討論。通過生活實例，我們經常通過食用紅棗進行補血，紅棗里面主要是含Fe3+，說明在人體中Fe3+和Fe2+是可以相互轉化的。初步構建Fe3+和Fe2+相互轉化的認知思維模型，并感受化學來源于生活，也服務于生活。教師再引導學生從鐵的化合價角度思考，進行理論分析，學生分組實驗驗證，構建Fe3+和Fe2+相互轉化的理論思維模型，總結出從物質性質、氧化還原反應角度分析和解決問題的認知模式，構建“價—類—用”三維圖，進一步深刻理解鐵鹽、亞鐵鹽的性質和相互轉換關系。通過構建認知模型，學生自主形成學習元素化合物方法，分享彼此的觀點和想法，完善模型。

環節四：運用模型解決問題

教師設問：通常情況下，食品包裝袋里的脫氧劑我們是怎么處理的？（丟掉）。那么，能不能將脫氧劑進行收集并回收利用，變廢為寶呢？學生思考，并運用認知思維模型完成脫氧劑中鐵元素的加工回收再利用實驗方案。在模型應用中，評價學生的學習效果，鍛煉學生遷移學習、使用學習工具的能力。

基于認知模型構建高中化學課堂教學是一種有效的教學方法，有助于學生把零碎的知識結構化，提高學生的思維能力和學習效果，促進學生形成高階思維，實現深度學習。在實際教學中，教師應不斷提升自身的專業素養，靈活運用教學策略，充分發揮認知模型的作用，為學生創造更優質的學習環境，提高高中化學教學質量。

責任編輯"錢昭君