模型建構(gòu)在高中化學(xué)大單元教學(xué)中的應(yīng)用

在高中化學(xué)教學(xué)中，大單元教學(xué)的優(yōu)勢(shì)明顯，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的整合與應(yīng)用。而模型建構(gòu)作為一種重要的教學(xué)方法，在大單元教學(xué)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。為此，高中化學(xué)教師應(yīng)轉(zhuǎn)變思維，在大單元教學(xué)中積極引入模型建構(gòu)，幫助學(xué)生更好地理解抽象的化學(xué)概念，直觀感受化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及變化規(guī)律，從而提高學(xué)習(xí)效率，提升化學(xué)綜合素養(yǎng)。

一、模型建構(gòu)在高中化學(xué)大單元教學(xué)中應(yīng)用的意義

（一）促進(jìn)知識(shí)整合應(yīng)用

高中化學(xué)知識(shí)具有復(fù)雜性和綜合性的特點(diǎn)，通過(guò)大單元教學(xué)，能夠?qū)⒂嘘P(guān)知識(shí)進(jìn)行整合與匯總，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中充滿積極性，有助于學(xué)生建立完整的化學(xué)知識(shí)框架。而模型建構(gòu)能夠把零散的化學(xué)知識(shí)連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的系統(tǒng)化，便于在實(shí)際生活中運(yùn)用。例如，教師教學(xué)“化學(xué)反應(yīng)原理\"大單元時(shí)，通過(guò)模型建構(gòu)，將吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、化學(xué)鍵的斷裂與形成等知識(shí)整合在一起，能夠發(fā)散學(xué)生的思維，指引學(xué)生從微觀、中觀、宏觀等多層面理解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。

（二）提升學(xué)生思維能力

在傳統(tǒng)化學(xué)課堂，學(xué)生過(guò)于依賴(lài)教師，不愿意進(jìn)行深入的思考和探究，使得思維能力發(fā)展緩慢。現(xiàn)如今，模型建構(gòu)打破了這一現(xiàn)狀，在建構(gòu)化學(xué)模型過(guò)程中，需要學(xué)生進(jìn)行觀察、分析、概括等思維活動(dòng)，樹(shù)立起正確的學(xué)習(xí)觀念，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如，在“分子結(jié)構(gòu)”大單元教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)分子結(jié)構(gòu)模型，針對(duì)原子的成鍵特點(diǎn)、空間構(gòu)型等因素，在課堂上進(jìn)行思考與設(shè)計(jì)，加深學(xué)生對(duì)分子結(jié)構(gòu)的理解，將抽象的理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維。

（三）增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性

化學(xué)教學(xué)需要?jiǎng)?chuàng)新與發(fā)展，改變傳統(tǒng)“填鴨式\"的教學(xué)方式，避免學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生感受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣與成就感。模型建構(gòu)為學(xué)生提供了一種充滿趣味的學(xué)習(xí)方式，通過(guò)動(dòng)手制作模型、小組合作探究等活動(dòng)，全體學(xué)生都能夠全身心投入學(xué)習(xí)中，在輕松、愉快的氛圍中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)。而且模型建構(gòu)過(guò)程比較直觀，有利于降低化學(xué)學(xué)習(xí)的難度，提升教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生素養(yǎng)。例如，教學(xué)“有機(jī)化學(xué)”大單元時(shí)，師生一起制作有機(jī)物分子的球棍模型，增強(qiáng)了師生互動(dòng)效果，確保學(xué)習(xí)效率的提升。

二、模型建構(gòu)在高中化學(xué)大單元教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一）明確單元主題，建構(gòu)核心模型

在高中化學(xué)大單元教學(xué)中，只有明確大單元主題，掌握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，才能建構(gòu)核心模型，從而提高教學(xué)質(zhì)量。化學(xué)教師應(yīng)深入鉆研教材，把握大單元的主題脈絡(luò)，科學(xué)規(guī)劃教學(xué)方向，幫助學(xué)生更好地理解化學(xué)的本質(zhì)和規(guī)律，為學(xué)生深入學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

例如，“化學(xué)反應(yīng)原理\"大單元涉及的知識(shí)點(diǎn)眾多，包括反應(yīng)類(lèi)型、反應(yīng)熱計(jì)算、反應(yīng)速率等。而化學(xué)平衡是化學(xué)反應(yīng)原理中的關(guān)鍵概念，將“化學(xué)平衡\"確定為核心主題具有重大意義。教師要引導(dǎo)學(xué)生圍繞這一主題建構(gòu)核心模型，系統(tǒng)地理解化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，以及影響這種平衡的各種因素，有效突破化學(xué)重難點(diǎn)，為后續(xù)的大單元學(xué)習(xí)做好鋪墊。在建構(gòu)化學(xué)平衡的概念模型過(guò)程中，教師要發(fā)揮引導(dǎo)者角色，引導(dǎo)學(xué)生自主思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)，使課堂教學(xué)更高效、更和諧。首先，分析化學(xué)平衡的建立過(guò)程。教師可以在教學(xué)中引入化學(xué)反應(yīng)實(shí)例，幫助學(xué)生了解反應(yīng)物與生成物如何趨于穩(wěn)定，從而達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。其次，探討化學(xué)平衡的特征。通過(guò)對(duì)比非平衡狀態(tài)和平衡狀態(tài)的化學(xué)反應(yīng)，學(xué)生能夠清晰地了解化學(xué)平衡的特點(diǎn)，體會(huì)化學(xué)平衡的價(jià)值。接下來(lái)教師可以組織學(xué)生分析溫度、壓強(qiáng)、濃度等因素，理解這些因素變化對(duì)化學(xué)平衡產(chǎn)生的影響，使學(xué)生建立起更加完整的化學(xué)平衡模型。最后，教師可以借助動(dòng)態(tài)圖像加深學(xué)生的印象，展示化學(xué)反應(yīng)從開(kāi)始到平衡的整個(gè)過(guò)程。教師要適時(shí)提出一些探究問(wèn)題，如\"溫度變化時(shí)圖像中的曲線會(huì)發(fā)生什么變化”，使學(xué)生逐漸掌握化學(xué)平衡的本質(zhì)。

（二）創(chuàng)設(shè)課堂情境，深入分析模型

創(chuàng)設(shè)生動(dòng)、有趣的課堂情境是模型建構(gòu)的重要方式，能夠激勵(lì)學(xué)生深入分析模型，抓住學(xué)生的注意力，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)模型的理解和運(yùn)用能力。化學(xué)教師要結(jié)合高中生的認(rèn)知特點(diǎn)，從大單元教學(xué)的目標(biāo)出發(fā)，讓學(xué)生在課堂情境中探索，使學(xué)生成為具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才。

例如，教學(xué)高中化學(xué)“原電池\"大單元時(shí)，這部分內(nèi)容與學(xué)生的生活息息相關(guān)，教師可以以手機(jī)電池的工作原理作為案例，創(chuàng)設(shè)生活情境，使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容充滿好奇和期待。手機(jī)是學(xué)生日常接觸頻繁的物品，其電池的工作原理自然會(huì)引起他們的關(guān)注。接下來(lái)，教師提出一系列問(wèn)題，如“手機(jī)電池為什么能夠持續(xù)為手機(jī)供電”“原電池中有哪些關(guān)鍵的組成部分”，引導(dǎo)學(xué)生思考原電池的構(gòu)成要素，并結(jié)合新的情境進(jìn)行分析，初步建立原電池模型，切實(shí)感受到化學(xué)知識(shí)的實(shí)用性。為了進(jìn)一步幫助學(xué)生理解模型，教師可以借助動(dòng)畫(huà)演示的方式，指導(dǎo)學(xué)生思考電子和離子的流動(dòng)方向，讓學(xué)生直觀地看到電子在導(dǎo)線中的流動(dòng)，以及離子在電解質(zhì)溶液中的遷移，從而實(shí)現(xiàn)變抽象為具體。在課堂情境中，每個(gè)學(xué)生都積極思考，他們將手機(jī)電池的工作原理與原電池模型相對(duì)應(yīng)，運(yùn)用已建構(gòu)的原電池模型做出分析，加深對(duì)正負(fù)極、電解質(zhì)溶液的理解。此外，教師也可以拓展一些知識(shí)，比如鼓勵(lì)學(xué)生思考如何提升原電池的性能，以獲得更大的功效。通過(guò)創(chuàng)設(shè)豐富的情境，能夠開(kāi)闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，使化學(xué)課堂充滿活力。

（三）開(kāi)展小組合作，共同完善模型

大單元教學(xué)與單一知識(shí)點(diǎn)教學(xué)不同，更考驗(yàn)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐能力。有些大單元知識(shí)較為煩瑣，僅憑學(xué)生一人難以理解，很容易打消學(xué)生的積極性。此時(shí)，教師可以開(kāi)展小組合作，通過(guò)分工合作、交流討論和質(zhì)疑問(wèn)難，讓學(xué)生共同完善模型，提高化學(xué)學(xué)習(xí)的效率。例如，教學(xué)“有機(jī)化合物”大單元時(shí)，教師可以建構(gòu)起“有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”模型，讓學(xué)生以小組為單位，根據(jù)學(xué)生的特長(zhǎng)和興趣進(jìn)行分工，使學(xué)生主動(dòng)地參與模型的建構(gòu)。在合作過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生都積極表達(dá)自己的觀點(diǎn)，不再被動(dòng)地接受知識(shí)，團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通能力得到鍛煉。對(duì)于擅長(zhǎng)收集資料的學(xué)生，教師讓他們查閱各種有機(jī)化合物的資料，尤其是結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等，使他們的學(xué)習(xí)興趣更加濃厚；對(duì)于邏輯思維能力強(qiáng)的學(xué)生，教師讓他們負(fù)責(zé)模型建構(gòu)的工作，根據(jù)收集到的資料，建構(gòu)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)模型，為合作提供重要的基礎(chǔ)；對(duì)于熱愛(ài)動(dòng)手實(shí)踐的學(xué)生，教師讓他們負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)一系列與有機(jī)化合物相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證模型的正確性在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要不斷地思考、嘗試和調(diào)整，進(jìn)一步了解有機(jī)化合物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型預(yù)測(cè)相符，就證明模型建構(gòu)成功；如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型預(yù)測(cè)不符，小組成員就需要共同分析原因，對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整和完善。這種團(tuán)隊(duì)合作能力不僅在化學(xué)學(xué)習(xí)中十分重要，而且會(huì)對(duì)學(xué)生的未來(lái)發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

（四）借助信息技術(shù)，動(dòng)態(tài)展示模型

當(dāng)今時(shí)代，信息技術(shù)迅猛發(fā)展，在教育領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在高中化學(xué)大單元教學(xué)中，信息技術(shù)為模型建構(gòu)提供了豐富的資源和工具，激發(fā)了學(xué)生的探究欲望。教師要善于運(yùn)用信息技術(shù)，不斷探索和創(chuàng)新教學(xué)方法，動(dòng)態(tài)展示化學(xué)模型，為學(xué)生創(chuàng)造更加優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高大單元教學(xué)的效率。

首先，教師可以利用多媒體軟件、虛擬實(shí)驗(yàn)室等技術(shù)手段，呈現(xiàn)出更加逼真、形象的模型。例如，教學(xué)“分子結(jié)構(gòu)\"大單元時(shí)，分子的立體結(jié)構(gòu)是非常重要的知識(shí)，但是傳統(tǒng)的教學(xué)方式往往依賴(lài)于圖片和文字，學(xué)生理解起來(lái)較為困難。此時(shí)教師可以借助信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示的方式，展現(xiàn)分子的三維空間結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生清晰地看到原子的排列方式、鍵角大小等，對(duì)分子的性質(zhì)形成全面、系統(tǒng)的認(rèn)知，幫助學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理。其次，學(xué)生可以利用信息技術(shù)工具進(jìn)行自主探究。在日常學(xué)習(xí)中，化學(xué)模擬軟件的使用頻率非常高，學(xué)生可以使用軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，不僅安全可靠，而且方便高效，有利于加深學(xué)生對(duì)化學(xué)模型的認(rèn)識(shí)。例如，教學(xué)“酸堿中和\"時(shí)，教師通過(guò)模擬軟件調(diào)整酸堿的濃度、體積等參數(shù)，鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真觀察反應(yīng)過(guò)程中pH值的變化、溶液顏色的改變等，對(duì)不同條件下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和規(guī)律有一個(gè)全面的了解。最后，教師可以為學(xué)生推薦豐富的在線資源，如在線化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)、教學(xué)視頻網(wǎng)站等，讓學(xué)生在這些平臺(tái)中認(rèn)識(shí)更多的化學(xué)模型，拓寬自己的知識(shí)面，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力。學(xué)生在平臺(tái)中與其他同學(xué)或教師進(jìn)行交流，分享自己在模型建構(gòu)過(guò)程中的心得，可以打破時(shí)間和空間的限制。

（五）利用實(shí)驗(yàn)探究，創(chuàng)新應(yīng)用模型

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)不僅是傳授知識(shí)的有效手段，更是學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用模型的關(guān)鍵。在高中化學(xué)大單元教學(xué)中，教師要充分利用實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與熱情，讓學(xué)生在實(shí)踐中創(chuàng)新應(yīng)用模型，提高教學(xué)效率和學(xué)生的綜合素質(zhì)。

以“物質(zhì)的制備與性質(zhì)”大單元為例，教學(xué)難點(diǎn)是眾多物質(zhì)的制備方法以及豐富的性質(zhì)。很多學(xué)生在學(xué)習(xí)這些內(nèi)容時(shí)都感到力不從心，所以化學(xué)教師應(yīng)該精心設(shè)計(jì)一系列與單元主題緊密相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生親身實(shí)驗(yàn)，探究不同物質(zhì)的制備過(guò)程，體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的奇妙。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生們紛紛活躍起來(lái)，有的觀察物質(zhì)的外觀，有的觀察物質(zhì)的狀態(tài)，還有的觀察物質(zhì)的顏色，真正實(shí)現(xiàn)了“理實(shí)”結(jié)合，深化了對(duì)模型的理解。學(xué)生運(yùn)用已建構(gòu)的模型進(jìn)行分析，對(duì)反應(yīng)原理、裝置原理和操作原理等方面有了了解，逐步養(yǎng)成舉一反三、觸類(lèi)旁通的能力。當(dāng)進(jìn)行氫氧化亞鐵的制備實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理建構(gòu)模型，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象和問(wèn)題。常用的方法是通過(guò)將鐵鹽和堿進(jìn)行反應(yīng)來(lái)制備，但是需要控制反應(yīng)條件，注意防止氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化。教師可以組織頭腦風(fēng)暴，讓學(xué)生暢所欲言，對(duì)模型進(jìn)行完善，思考如何采取措施防止氧化的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。此時(shí)有的學(xué)生提出在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師要表?yè)P(yáng)學(xué)生的主動(dòng)發(fā)言，然后讓學(xué)生嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)他們的批判性思維和創(chuàng)造力。

綜上所述，模型建構(gòu)在高中化學(xué)大單元教學(xué)中具有重要價(jià)值，有助于提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，促進(jìn)其創(chuàng)新精神的發(fā)展。在未來(lái)的教學(xué)中，化學(xué)教師應(yīng)該積極引導(dǎo)學(xué)生參與模型建構(gòu)，展現(xiàn)出大單元教學(xué)的整合性、系統(tǒng)性特點(diǎn)，幫助學(xué)生深入理解化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓每一個(gè)學(xué)生都能在大單元學(xué)習(xí)中受益，推動(dòng)高中化學(xué)教學(xué)不斷向前發(fā)展。

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（作者單位：江西省鷹潭市余江區(qū)第二中學(xué)）

本文系2023年度江西省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃中小學(xué)系列重點(diǎn)課題“新高考模式下化學(xué)教學(xué)策略的研究”（課題編號(hào)：23JZD043）的階段性研究成果。