关于培养“模型认知”的化学核心素养的探索

尤丽君

摘 要：高中化学实验题是高考的重点也是一大难点。这一类试题概括的知识点多，综合性强，学生解题过程中很容易不知从哪下手，往往是耗费了大量时间还得不到高分。通过培养“模型认知”能让学生形成一套科学理念，能有逻辑的去分析实验题题干，能有效的缩短学生回答实验题的时间，和提高得分率。

关键词：高考化学;模型认知;实验题;核心素养

在高考化学中，对实验题的考察一直是重点。实验题具有综合性强，思维量大，复杂性强的特点，它可以从仪器设备、操作程序、实验原理、实验评价、误差原因、废气处理等方面综合考核，它们之间系统性强，又具有独特性，让实验题考查的灵活性大大提高。正是因为如此，让高考出题老师爱不释手。但对于学生来说，化学实验题是他们又爱又怕，失分严重的存在，是他们跨向大学的“拦路虎”。

所以在高三复习的过程中，教师应该怎样在教学中攻克这个“拦路虎”，学生应该怎样在考试中轻松面对这个难题，不丢分。是所有高三的师生共同关心的话题。

一、模型认知的简介

高中化学新课标有明确指出，化学核心要素为微宏结合、变化平衡、模型认知、实验探究、科学精神等。其中“模型认知”是构成高中化学核心素养的重要要素。模型是人们为了达到某种特定目的而对认识的对象所表现出来的一种可以达到简单操作的描述。它是一种代表和反映原型的方式。构成模型的认知功能的主要要素有描述、解释、预见、判断。

“模型认知”是指利用模型达到认识某个或某种复杂的事物或通过建构某个模型来解决某个问题的方法。在化学课程中，分子和原子之类的事物，是人的肉体所不能接触到的存在。也就是说当人们需要处理或解决的某种问题的原型在时间和空间上人不能肉眼所见，或者感触到。例如原型太渺小、太巨大、速度太快、时间太久、距离太遥远或结构太复杂等，它的结构与和运行过程中在外界难以外显，这个时候就需要借助模型认知。

化学这门课程是在原子和分子水平上的学科，甚至还有比分子更小的颗粒。在做化学实验题或者教师在上课过程中经常要运用多种模型来解释现象以及这些现象可能发生的结果，用简单而明了的信息来建造模型，来建立可以解决复杂的思维框架。因此，模型认知是化学学习过程中和化学研究途中必不可少的方法。

二、模型認知的培养

“模型”包括实物模型和形式模型两种，形式模型又包括数学模型、图像模型和语义模型。

实物模型是用具体的事物制造的模型，例如比例模型和球棍模型等以具体的实物表现的模型;形式模型是指利用公式或者方程等专业术语所构建的模型中，例如化学反应速率方程，质量守恒定律等;图像模型是指用二维或三维的坐标方程式中的图像所表现或描述的模型，例如反应速率与时间关系的曲线;语义模型是指用词语词汇所描述的模型，大多数都是定律和概念等，例如教材中的元素周期律、盖斯定律等语义模型。

模型认知的能力包括“建立模型”和“运用模型”两个方面。建造模型是运用模型的前提，运用模型是建造模型的目的与结果。在建造模型的过程中教师要认清楚学生才是主体，教师只是一个为学生服务的人员。教师要鼓励学生自己去做，大胆尝试，去动脑思考、动手操作、用嘴表达，鼓励学生去多参与、多尝试、多听、多看、多写、多问，让学生在建造模型的过程中一直处于主体地位。例如，在“原电池”的模型建造中，把学生作为主体，让学生自己动手做铜锌原电池的实验，让他们自己去比较导线连接前后所反应出来的现象有什么差异，并主动去分析反应出来的现象涉及到了什么样的反应原理。在学生主动动手操作和探索的过程中，教师要不断启发、引导学生，但不能主动告诉其答案，而是旁敲侧击的引导学生，渗透建模的思想。最后由教师和学生共同探讨，建构起原电池模型。

下面已高考试题中的选修课程中的“卤代烃”为例，告诉教师应该如何去指导学生运用模型认知的方法进行学习。

1、收集证据，提出假设并让学生去验证。在卤代烃中，取代反应是一类模型。因为卤素原子的吸引电子的能力大，会使得卤代烃中的C-X键具有极性，在遇到其他具有极性的原子或原子团，卤素原子容易被其他原子或者原子团取代，这就是取代反应。教师可以列出一系列方程式，然后给学生看，学生就会有所疑问，并提出假设“卤代烃中，卤素原子在遇到其他极性原子是否存在被取代现象。”

2、在证据的基础上进行分析推理。教师向学生展示关于卤素原子的键能，在学生以往的认知中，共价键能越大，其共价键就也越稳定。从而学生可以发现，在卤代烃碰到其他极性分子时，C-X键键能不稳定，所以卤素原子容易被取代。然后让学生通过计算与模拟和进行类比，最后得出结果。取代反应中，容易断裂的是卤素原子所在的C-X键。在学习过程中，建造起关于取代反应的模型，而且由学生自己得出的结论所建造起的模型，学生记忆的更加深刻与清楚。

3、通过实验，进行证实。在学生得到上述结果后，准备好实验材料，让学生进行实验。在实验的过程中，让学生不断观察和记录关于实验的现象，最后让学生对于记录下的结果进行分析。以达到证实上述结论的结果。

4、让学生进行回顾与总结。在结束实验后，教师应询问学生，发生的现象是否符合他们的假设。让学生进行回顾与总结，在这个过程中学到了什么，了解到了关于什么的知识，让学生加深印象，并熟练掌握所建造的模型。

模型认知是培养学生核心要素的方法之一，它在化学课程教学过程中是一种重要的科学方法。在教学过程中，通过分析与推理等方法，让学生认识到应该如何去研究一个对象的本质特征、构成要素和他们之间存在什么关系，从而建造起关于这个对象的模型认知。也从而达到促进学生核心素养的发展的教学目标。

综上所述，在高考化学中，模型认知占了很大的一版块，学生应该主动去了解和学习关于模型认知的知识，并构建起关于化学实验题的模型。

参考文献

[1]吴意，《高考化学核心素养“模型认知”》[J];阳光出版社;2016年

[2]李佳月，《基于化学实验题建造模型》[J];人民月报;2017年

[3]周宇轩，《高中化学教育研究》;湖北大学出版社;2017年