模型认知思维在高中化学教学中的培养研究
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摘 要：模型认知思维是学习化学知识的必备素养，高中化学教师在教学中需要着重培养学生的模型认知思维，进而提高高中化学授课质量，提高学生的化学学科核心素养。文章在分析模型认知思维内涵的基础上，探讨基于“模型认知”的高中化学课堂教学策略和教学案例。
关键词：高中化学教学;核心素养;模型认知思维;培养
中图分类号：G421;G633.8 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2020）23-0058-02
在贯彻新课改精神的背景下，“模型认知”思维模式应运而生。这种思维模式使原本枯燥的化学知识有了清晰的逻辑关系，能让学生对化学产生更浓厚的学习兴趣，从而显著提升化学学习质量。模型认知思维是学习化学知识的必备素养，高中化学教师在教学中需要着重培养学生的模型认知思维，进而提高高中化学授课质量，提高学生的化学学科核心素养。
一、高中化学核心素养之模型认知思维的内涵
模型认知，简而言之就是将自己理解的抽象的事物在头脑中形成一个清晰的框架。化学问题涉及面较为宽泛，而且有些概念过于抽象，模型认知思维则有助于学生更好地理解。新课改对化学素养有明确的规定，要求注重对思维模式的培养。化学知识涵盖宏观和微观两方面，教师培养学生的模型认知思维时，要将宏观和微观结合起来。模型认知方法在化学模型中难度最大，尤其在启蒙学习阶段。化学模型是在学生积累大量感性经验后，再进行理性的逻辑思维，将抽象、琐碎的化学知识构成一个完整的体系。
化学模型一般分为两类。一类为物理模型，包括晶体结构、球棍模型等。另一类为思想模型，包括化学方程式等。高中化学的模型认知包括化学分析的思路及对学习化学的认知。教师授课时要进行有意引导，让学生通过对化学知识的自主分析探究和思维逻辑推理过程，整理归纳出学习内容的大体模型。学生学习化学时，可以通过具体生动的语言或结构清晰的图像，建立数学关系式来构建自己头脑中的模型认知，从而推出它们之间的关系，理解化学的本质及规律。如平衡曲线的建立，就是对化学模型认知的充分利用。
二、基于“模型认知”的高中化学课堂教学策略
模型认知是化学教学过程中的核心，发挥着不可替代的作用。首先，其具备预见性功能，能够使学生对未知的研究成果进行提前预测。模型认知对理论有预测功能，会使学生根据所学知识进行理论推测。例如，理解浓度对化学平衡移动的影响这一知识时，学生就可以采用类比建模的思想。由于化學平衡移动原理研究的对象是达到平衡的可逆反应，与连通器的原理相似，所以教师可以引导学生建立模型，以连通器为模型来探讨。教师要善于通过直观模型让学生理解抽象难懂的原型，以培养学生的模型认知思维。这样，学生就会对化学知识有较为系统的认知。
（1）从学生对“模型认知”思维内涵理解入手。建立化学模型需要做大量准备工作，教师培养学生的模型认知思维时，首先要让学生对化学基础知识有大体的掌握。建立模型时，教师的引导比较重要。如学习化学元素时，教师必须在学生掌握元素周期表知识的基础上，引导学生建立模型。教师可以对学生有目的地进行提问，以强化学生对元素的存在形式的理解与记忆，从而帮助学生建立模型认知思维。
（2）对学生建模的想象思维进行强化训练。建立模型时，要根据学生对大自然中各种元素的认知来决定。教师在教学过程中，要加强对学生假设建立模型思维的培养，如在学习弱电解质的电离知识时，教师应该对学生进行定向引导，让学生根据学过的化学反应方程式来建立模型，以加深对新知识的理解。
（3）建立模型后，对其匹配性进行检验。在学生建立模型之后，教师要引导学生检验模型的匹配性。教师要对学生建立的模型提出质疑，引发学生的思考。学生要对自己建立的模型进行实践探究，检验其合理性和科学性。之后，教师要引导学生完善建立模型的思维体系。同时，还要让学生对检验模型正确性的信息进行整理分析，使学生对所建模型有更加深刻的认识。
（4）对模型的具体应用。在学生建立和完善化学模型后，教师要引导学生将总结好的模型用在新知识的学习上。学生利用模型认知思维理解新知识，既可以节省时间，又可以提高学习效率。例如，在探究浓氨水挥发性的实验中，教师要准备好实验用具。由于浓氨水具有腐蚀性，所以本实验要采取教师演示的形式。实验时准备两个烧杯，一个烧杯中放入浓氨水，另一个烧杯中放入滴有酚酞的蒸馏水，并用一个大烧杯将两个小烧杯罩住，然后观察实验现象。由于本实验观察是重点，所以教师应该将实验装置放置于学生容易观察的位置。经过一段时间后，学生观察到装有蒸馏水的烧杯中的颜色由无色变为红色。这是因为浓氨水挥发，导致滴有酚酞的蒸馏水变色。这时，教师要引导学生从微观角度来思考问题，想象浓氨水挥发后，氨分子通过运动，进入滴有酚酞的烧杯中，进而使其颜色发生变化。这样，学生就利用模型认知思维模式，进一步理解和掌握了化学知识。
三、基于“模型认知”的高中化学课堂教学案例
（1）元素化合物的性质。元素化合物的知识多数需要学生进行记忆，学生可以利用模型认知思维将其简化后再进行理解和记忆。首先，教师提问：物质的物理性质一般包括哪些方面？学生回答有颜色、状态、气味、密度、挥发性等。接着，教师让学生收集相关材料，总结物质的物理性质需要用什么方法来验证，如气味、状态和颜色可以通过观察得到，熔点和沸点需要进行测试。在学生做好常规物质归纳后，教师要举出特殊例子引发学生思考。学生经过细致分析，就会对物质的物理性质有清楚的模型认知，为以后学习此类知识做好铺垫。学习完元素化合物的物理性质后，教师需引导学生对元素化合物的化学性质进行探究。元素化合物的化学性质只能通过实验来探究，所以教师先带领学生总结物质的化学性质的分类，再根据具体的化学性质提出假设，并设计实验进行验证探究。学习完整个元素化合物的性质后，学生在脑海中就会形成模型认知框架，而且会将其应用到其他知识的学习中。学生在建立模型意识后，就会自觉运用模型认知思维来学习化学知识，从而降低化学学习难度，增强学习自信心。 （2）物质分类。研究物质分类时，教师可以结合数学中集合的概念进行引导。教师可以在黑板上基于集合进行画图，让学生看到各种物质在同一个分类标准上的关系。对于物质分类，不同的标准会有不同的分类结果。教师可以以最简单的酸、碱、盐分类为例来讲解图示法，因为学生在初中阶段已接触过酸、碱、盐相关知识，所以以其为例易于理解。教师要重点让学生理解交叉部分的含义。讲解完例子后，教师可以给学生留一个类似问题，让学生动脑进行分类，如可以以盐的种类为标准进行分类，如硫酸盐、碳酸盐等。
（3）化学计算。化学计算题考查的知识点较多，思考角度直接影响着解题思路，需要具备一定的审题技巧。所以，讲解化学计算时，教师可以结合模型认知思维方法进行指导，培养学生自行寻找已知条件、自行解决问题的能力。例如，进行金属与酸反应的相关计算时，教师要指导学生从离子方程式入手，找到其中发生重要反应的离子，写出离子反应方程式。教师要引导学生运用以往选择的化学方程式计算的模型来建立离子方程式模型。
四、结束语
综上所述，模型认知思维是学习化学知识的必备素养。学生在应用模型认知思维解决问题的时候，可以快速排除干扰条件，找到其本质所在，提高化学学习效率。教师在课堂上引导学生养成建模意识，形成模型认知思维，有利于学生更好地预习新知识和复习旧知识，从而减轻学生的学习负担，提高学生的学习效率。
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作者简介：王巍（1981-），女，吉林白山人，一级教师，从事高中化学教学与研究。
Research on the Cultivation of Model Cognitive Thinking in High School Chemistry Teaching
Wang Wei
（Shishi No.1 Middle School， Fujian Province， Shishi 362700， China）
Abstract： Model cognitive thinking is an essential quality for learning chemistry knowledge. High school chemistry teachers need to focus on cultivating students' model cognitive thinking in teaching， so as to improve the quality of high school chemistry teaching and students' core literacy of chemistry. Based on the analysis of the connotation of model cognitive thinking， this paper discusses the high school chemistry classroom teaching strategies and teaching cases based on "model cognition".
Key words： high school chemistry teaching; core literacy; model cognitive thinking; training
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