高中化学核心素养教学研究

季春旭

【摘 要】高中化学教学十分重视学生核心素养的培养。而“模型认知”思维作为化学学科核心素养的重要组成部分备受关注。本文将分析高中化学核心素养“模型认知”思维在教学中培养的有效途径，阐述化学模型在化学学科中的重要地位与价值，引导学生对该模型的理解、应用、构建三个层次。了解“模型认知”素养的形成路径，从而提升学生的探索能力、知识形成能力及分析能力。

【关键词】高中化学；核心素养；模型认知；化学教学

高中化学课程对学生未来的发展方向有着特殊意义，故修订时提出的化学学科的核心素养包括宏观辨识与微观探析，变化观念与平衡思想，以及实验探析与创新意识等方面。在化学学科核心素养中，证据推理与模型认知是核心，也是我国化学教育的根本目标。“模型认知”一词在实际教学过程中较为少见，因此，如何培养学生的模型认知思维成为当前化学教师的重要任务。

一、“模型认知”核心素养综述

化学学科的发展创新过程中，其所积累的不仅仅是学科知识，更是一种对世界的思考，以及认识世界的新思维。化学学科具有较强的基础性与迁移性，以及强大的概括能力与理解能力。学生能够从化学的角度，重新认识世界。教师在教学过程中，应引导学生从掌握化学知识转移到将其作为一种思维方式，为“模型认知”的培养奠定基础。

Buckley·Boulte认为，教师能够通过视觉观看到事物建立在外部与内部之间的共性，因此，可以更好的利用模型。模型思想在众多学科领域中均提供了不同程度的帮助。Ainsworth的研究中，也对最佳模型培养方式进行了研究，他认为不同层次的学生需要根据自身需求，选择合适的研究方法与学习方法。学生要建立属于自己的思维模型，为今后的学习提供帮助。

而我国教育部对于模型认知的研究，主要体现在对学生发展培养所提出的计划。其要求明确学生应有的品格与关键能力，并在课程改革的基础上，充分突出化学的核心观念，重视化学的思维方式，并增强对化学内涵的理解能力。在培养学生核心素养的过程中，需不断促进学生思维的形成。凌启群认为化学模型是通过对客观物质的观察、实验所获取的实时性材料进行概括后，利用抽象、想象、类比等不同的方法建立的反映客观事实的模型。王彤、韩晓丽等人对化学实时性知识进行了有关描述，解释了其中的本质规律。可见，国内外对化学模型认知的研究十分广泛，为化学模型认知思维提供了理论指导。

二、培养学生“模型认知”思维的路径

（一）模型认知在教学内容中的应用

模型方法主要以简化与直观的形式来揭示复杂事物或繁杂过程，对原型的形态、特征、以及本质进行研究。教材中可以继续完善对模型方法的使用，如：增加球棍模型的数量，并在教学过程中引导学生形成模型思维，只有在现有的教学方式的基础上，拓宽教学资源，才能保证模型认知思维的逐渐形成。

为实现模型认知思维的培养目标，无论在教材编排，还是知识的呈现形式上，都要保证在适应学生现有认知发展水平的同时，能够促进学生形成核心素养。此外，对教材的编排也应充分考虑到教学的时效性，以及学生的学习过程与特点。

（二）模型认知与教学策略的相互融合

教学策略要随着教学情境以及学生的需要而随时变化，不仅要涉及如何精炼课程内容，还应将方法融合在教学策略中。尝试在发挥化学模型的教育功能时，让学生自行制作化学模型，培养学生的想象力与创新力，帮助学生培养问题之间的转换能力。利用模型法进行教学，可有效区分不同学科之间的联系与区别。例如：以模型认知思维理解离子反应的内容，进而了解其理论与实践知识。

（三）模型认知与化学习题的补充

模型认知思维能够帮助学生解决特殊的问题，并将此思维集中体现在化学学科中。化学思维方式对学生的化学思维深度提出了要求，在平时的练习与学习过程中，应有意识的强化自身的模型认知思维，切实领会模型认知思维的使用方式，并有效提升学生的思维能力，促进其核心素养的形成。

三、案例分析

（一）图标模型案例分析

人教版高中化学所接触到的物质，都在学生有一定感官认知的基础上初步形成。但抽象的微观世界对于高中生而言，仍存在一定难度。金刚石的化学结构直接将学生拉回了现实，直观的感受到化学就在身边。利用图标模型，在教学环节中形成模型认知思维，利用表格将知识系统化，继而便于教师抓住学生对物质的好奇心理进行教学。

借助布鲁姆的分类教学原理，将图标按照教学活动、学生活动、学生认知发展能力等几个模块进行区分。具体的化学问题转化为图标模型，知识就直观的展现在学生面前。

例如：讲授金刚石的化学成分。

教学目标：了解元素与物质之间的关系，通过碳原子的排列方式了解物质的结构、性质、用途等内容。

教学过程：展现一幅历经几百年的绘画作品，詢问学生该作品色泽鲜艳的原因。回归课堂，带领学生了解碳的性质、元素结构等基础知识。展示玻璃刀的金刚石、钻石等图片，询问金刚石具有怎样的特点，并以图表的形式将金刚石的性质、用途进行展现。由此，学生通过教师所提供的图表模型，掌握了联想与类比能力。在教学过程中，需不断渗透新的思想及思维方式，结合化学学科的基本特点，充分调动学生的主观能动性，以及学科思维的引导性，促使学生在日常学习过程中，有意识地培养模型认知素养。

（二）符号模型案例分析

符号模型是化学学科所具有的基本特点之一，化学符号是化学工程式的基础，也是化学元素、原子结构示意图、离子结构示意图、化学反应等众多表达形式之一。对于高中生而言，良好的化学语言有助于其养成化学思维与化学核心素养，可为规范地学习化学知识打下良好的基础，并保持对化学的学习兴趣。

以“原子核外电子的排布”为案例进行分析。

教学目标：了解不同元素与物质之间的关系，了解与原子核外电子分布的有关知识。

教学过程：利用多媒体教学设备，为学生展现原子核外电子分布的特点，并将其利用化学符号表示。根据初中所学的基础知识，利用化学性质表示原子结构示意图。

符号模型的培养并不十分困难，主要目标是锻炼学生独立思考的能力，利用初中所学的相关知识，在高中学习阶段进一步升华，了解更多化学符号的表现形式。在逐渐的学习过程中，加深化学符号的使用难度。例如：化学方程式：KMnO+FeSO+HSO=Fe（SO）+MnSO+KSO+HO。方程式中直接显示了锰的变化，以及硫酸铁的变化。在教学过程中，让学生先感知化学符号，再对其进行深入研究，将抽象的知识具体化、形象化，并将该模型的构建融入到学生自己的思维中，进而构建符号模型。

（三）代数模型案例的分析

代数模型即利用字母、数字、化学符号等建立其化学方程式，是化学学习过程中的重要表达方式。其中，不仅包含了化学分子的变化，还是化学计算的重要组成与基础，包括原子质量的计算、化合价的计算等。对于高中生而言，需在日常化学课堂中，培养良好的代数模型认知思维，利用代数模型解答问题，规范化学用语的使用。

以质量守恒定律为案例进行分析。教学目标：了解质量守恒定理，利用该定理反映出生物之间质与量的关系。因化学方程式的形成需要一定条件，故此结合白板或多媒体教学设备，演示化学实验的操作方式。根据化学情境，引导学生利用化学符号，列出该反应的化学方程式。在这一过程中，便培养了学生的化学思维，以及代数模型的认知思维。

结论

综上所述，本文以高中化学基础知识为案例，分析了在教学过程中培养模型认知思维的有效途径。利用代数模型、图标模型、以及符号模型这三种思维方式，引导学生在学习过程中能够逐渐培养此类思维模式，并将模型认知思维方式充分运用到学习中。只有不断强化学生的化学核心素养以及化学思维，才有利于学生未来的发展，使得他们不断增加对化学兴趣，提升化学学习的能力。

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