建构模型认知 促进深度学习

吴风琴

摘要：模型认知是化学核心素养的重要组成部分。通过二轮复习中关于“实验方案的设计与评价”专题的复习，采用重视“原型”、优化风险以及角色体验等策略，指导学生完成“建模一完善模型一评价模型”的思维三进阶，促进学生的深度学习。

关键词：模型认知，建构模型，完善模型，评价模型，深度学习

文章编号：1008—0546（2020）05-0078-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.05.020

一、问题的提出

在传统的高三化学复习课堂中，学生的复习仅停留在对知识的简单回顾，这种基于知识回忆的浅层次复习会形成碎片的知识、肤浅的理解和僵化的思维。深度学习需要比较零散的知识点，应用系统及深入的分析方法，弄清知识之间的内在逻辑关系，运用推理、归纳、概括等逻辑思维对知识进行深度加工，通过交流、讨论、反思构建知识网络体系。

模型认知是化学学科核心素养五个维度的重要部分，要求学习者通过“分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律”。在化学课堂中，我们对真实问题情境中关键要素进行提取，通过观察客观实验事实，然后进行横向比较和纵向归纳，应用抽象和简化的方法建构认知模型，再将模型应用于新的情境中解决复杂问题并不断完善新的模型。

二、构建认知模型.促进深度学习

高考化学实验综合题一般以实际的工业生产为背景，情境新颖复杂，信息陌生多变，要求学生具有在短时间内提取和整合信息的能力，能从多视角考查学生化学核心素养的发展状况，故特别受高考命题人的“青睐”。在以往的高三复习中，由于实验知识点多而且缺乏系统性，教师在组织教学的过程中发现学生在复习之后难以提炼方法，尤其是在“实验方案的设计与评价”上更加缺乏思维方法的指引，在考试的有限时间内不能快速找到解决新情境的方法和思路。基于此题型的特点，可指导学生完成“原型建模、追问完善、实践用模”的思维三进阶。

1.重视“原型”，建构模型

“原型”建模主要有三个环节：原型→整合→建模。从近几年的江苏高考试题来看，都是以物质的制备为主要任务，其中包含着提取、分离提纯或是检验（定量或定性）等过程，试题的呈现形式包括流程图、物质性质的文字表述、实验装置图以及图像图表等信息。如2016年19题和2017年的19题分别考查了“从工业废渣回收制备MgCO₃·3H₂O”和“从光盘中回收少量金属银”。其实这些实验都源于课本实验或流程的“原型”，教材就是很多实验题的起始点。苏教版必修一课本详细介绍了“从海水中提取镁”和“從铝土矿中提取铝”的流程及实验“原型”。在复习过程中，首先重视课本“原型”的复习，将物质的性质的“个性”与分离提纯的“共性”巧妙地进行联结，对反应原理、性质反应等知识和方法进行整合，形成清晰的认识角度，初步搭建实验方案的设计的模型雏形。

学生通过题干信息的分析和提取，再结合物质的性质，将核心物质的转化过程建构成基本操作流程。归纳总结并提炼出“实验方案的设计”的认识角度为：明确实验目的，分析物质性质，结合题干信息，绘制操作流程。

2.追问分析，完善模型

通过追问完善模型的过程是：追问→理解→完善，即利用分析实验方案设计中出现的风险完善模型的建构，培养学生逻辑思维的严密性和深刻性。学生在做题时会出现以偏概全的经验型错误，在教学中以分离提纯为思考的原点，通过铁及其化合物为核心元素全面梳理实验原理。将试剂的添加顺序、试剂的用量、pH的控制以及温度的控制整合形成知识框架，通过追问或问题组的形式对实验中存在的风险进行评估，加深对模型的理解。学生在做题时也会出现忽视细节的思维固化型错误。不能及时准确地提炼出有用信息，如题目中会提供必须使用的试剂或装置。要通过分析试剂及装置的作用，思考方案中可能存在的副反应，有时也必须考虑污染气体的处理，使理解更为全面。学生还存在实际知识缺乏的想当然型错误，如不重视产物的纯度和产率。教学中必须培养学生有序的思维过程，形成从沉淀的完全，到沉淀的洗涤（包括洗涤剂的选择，洗涤温度的控制、洗涤干净的检验）以及有沉淀的干燥的一整套思维链接。工业生产中有时需要滤液，还应考虑洗涤液的回收等问题。为了解决学生的这些典型错误，我们的教学需要调整，从简单的事实性知识的传授发展到培养学生基本观念，从教师追问发展到学生自主发现问题，逐渐使分析问题的思路外显化，培养思维的系统性。通过不断的完善认知模型，帮助学生找到快速解决问题的方法和突破口，形成完整、有序的认识思路：分析原理，选择试剂，控制条件，产物纯度，尾气处理。

3.侧重体验，评价模型

角色体验运用模型的过程是：体验→用模→反思，学生在不同的角色中运用模型，不断体验和反思，获得感悟和认同，实现学习内容的自我建构。现在的高三复习课堂，教师反复强调知识点，学生忙着记笔记，大量习题巩固，这种教学行为学生的参与度低，基本看不到学生自主活动，也不能引发他们的反思过程，没有触动学生的“内核”，学生只是课堂的“听众”。我们在复习课上可以尝试让学生体验不同角色，从不同的视角用模、评价模、完善模型。我们可以设计两个角色（图1）：体验阅卷教师的角色，可以让学生清楚地了解评分的细则;试题讲评人的身份则让学生通过评价，与师生、生生、自我内心交流的过程中强化反思意识。

这种教学的模式可以用在高三的“一模”和“二模”的试卷讲评课上，结合试卷中的题目，教师可以先公布答案，然后在电脑上投影出部分学生的典型答案，让学生结合标准答案及前面复习中逐渐完善的模型去批改试题，打分，并阐述评分的标准。在这个过程中学生会反思自己模型中的一些遗漏点，发展自我批判精神，质疑能力得以提升。甚至在批改的过程中可以对比自己的语言表述与标准答案的差异，还对部分字迹潦草的试卷提出中肯的建议，在评价的过程中让大家懂得书写规范的重要性。教师在整个角色体验的过程中不能“袖手旁观”，需要设置合理的体验情境，对课堂进行充分的预设与合理调控，比如建议学生在批改时加入评语。还需要在试卷点评环节适当点拨和给予及时客观的评价。在整个过程中需要引导学生分析和评价，深入系统地理解认知模型，最终内化为一种稳定的认识方式（图2）。

三、反思总结

在构建模型认知的教学中，要注意启迪学生从物质性质的本身去分析问题，通过假设、预测等构建思维模型，不可脱离实际真实问题套用模型。一旦形成实验方案的设计和评价模型，就将各物质的性质与反应原理、实验的基本操作、分离提纯的方案以及题目中的信息等有机结合起来，形成知识的“螯合反应”，避免知识的过度遗忘以及模型的错误配用。基于模型认知的高三二轮复习，将零散而繁多的化学实验知识进行整合，合理优化学生的知识结构，培养学生的严谨思维方式，对学生科学伦理结论的形成大有裨益。我们教师也要提升自己的学科素养，在建模时遵循学生的认知规律，在建模的过程中给学生正确及有效的指导、启发和引领。只有这样，提升学生的核心素养才能落地生根。