论高中化学核心素养“模型认知”思维在教学中的培养

康凯

摘 要：模型认知是培养学生核心素养的方法之一，它作为一类重要的科学方法，在教学中通过分析、推理等方法引导学生认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，从而建立模型认知；运用模型认识化学现象，理解现象本质的规律，从而达到促进学生核心素养的发展的教学目的。

关键词：模型认知；核心素养；教学

高中化学课程标准修订组根据“中国学生发展核心素养”和高中化学课程特点，提出包含“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神和社会责任”等五个要素的高中化学核心素养（简称“化学核心素养”）。培养学生的化学核心素养是高中化学新课程的总目标，本文主要探究模型认知在教学中的培养。

一、模型认知的概念

化学“模型”包括两大类：物理模型（如球棍模型、晶体结构等）和思想模型（如化学方程式、电子式等）。化学“模型认知”包括化学认识思路和化学分析框架。就是使学生通过分析、推理等方法认识研究对象的本质属性和特征、构成要素及其相互关系；借助语言、图像、符号、包括数学表达式等来建立模型认知，理解化学现象的本质和规律，如电子式、化学方程式、碰撞理论、平衡曲线图、PV=nRT等。

模型认知过程一般为：研究原型、建立模型、研究模型、理解和应用模型。

二、模型认知的理解应用

1.元素及化合物教学中建构模型认知

学习元素化合物的内容，学生需要大量识记物质的性质，书写化学反应方程式，不断重复记忆。若引导学生建立模型认知，就可以快速高效地在学会知识的同时掌握学习方法。

高一的学生在初中已经学习了化学知识，具备建立模型认知的基础。所以首先引导学生思考物质的物理性质主要有哪些？学生通过思考、交流，可以归纳总结出物质的物理性质主要有颜色、状态、气味、熔点、沸点、密度、溶解性、挥发性等。

通过研究初中物质物理性质（原型），建立模型认知（从八个方面考虑物理性质）。那么，如何获得这些知识（研究模型）呢？通过观察现象、查阅资料、实验探究等手段就可获得。如碳的物理性质，颜色、状态可通过观察得到；因碳是固态，一般挥发性很弱，没有气味；熔点、沸点、硬度、密度、溶解性等可通过查阅资料获得。经过这些学习过程，从而建立学习物质物理性质的模型认知，为高中学习其他物质的物理性质打下基础（应用模型）。

同样，学生归纳整理出物质的化学性质主要有：①与单质的反应，②与氧化物的反应，③与酸的反应，④与碱的反应，⑤与盐的反应，⑥其他如热稳定性、电解等。建立模型后，通过实验探究、合作讨论、查阅资料来进一步验证是否具备这些性质（研究模型）。由此实现在掌握性质的基础上拓展学习的方法。

通过教学实践，模型认知的发展，既帮助学生完成了对物质的性质、制法和用途由未知到感知，由感知到熟悉，再由熟悉到熟练的应用过程，使其提高学习效率；又为学生的后续学习建构了很好的模型，促进学生化学素养的提升。

2.化学反应原理学习中建构模型认知

人教版高中化学选修4《化学反应原理》的绪言第4段阐述，“合理简化的概念模型，是学习和研究化学反应原理的基础，有了这些基础，就可以初步掌握探究化学反应的基本方法和思路。”这说明学习《化学反应原理》模型认知法是一种行之有效的方法。所以在教学中引导学生建立简单合理的模型，可达到事半功倍的学习效果。例如影响化学反应速率的因素、化学平衡的建立、酸碱盐在水溶液中的反应、原电池、电解池等都可用思想模型法学习。

3.有关化学计算的学习中建构模型认知

如在硝酸的学习中，有一种题型是金属与硝酸反应的计算。

（1）建立模型认知

（2）理解模型认知：根据金属M与硝酸的反应

④离子方程式计算法：金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO-3在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应。故此类题目应用离子方程式来计算：且溶液中要符合电荷守恒。

总而言之，模型认知本身体现为对客体已有认识的总结，是科学认识的一种阶段性成果。因此，在教学实践中，运用建立模型认知的教学能够使学生易于接受教学内容，为学生后续的自主学习提供了思维引导和支撑，提高了学生的可持续发展能力和科学素养。

参考文献：

[1]杨梓生.对高中化学学科核心素养的认识[J].中学化学教学参考（上半月），2016（8）：1-2.

[2]王宝斌.发展学生化学核心素养的三大策略[J].中学化学教学参考（上半月），2016（9）：10.

注：本文系甘肃省教育科学规划2017年度课题“基于发展学生核心素养的高中化学课堂教学策略研究”成果之一，课題编号：GS[2017]GHB0481。