基于“模型认知”构建化学素养进阶教学实践

刘志华 （甘肃武威市天祝藏族自治县第一中学）

高中化学教学中，模型的构建与应用为学生拓展化学思维、丰富化学知识结构、增强化学建模能力创造了条件。“模型认知”是对化学知识原型的概括与提炼，更是发展学生高阶思维力的有效途径。从化学教学层次性、选择性上，依托“模型认知”，打造层次化学科教学实践模式，便于学生感知、体验化学，形成高阶思维力。现结合SOLO 理论将化学学科素养分为五个层级，即前结构水平、单点结构水平、多点结构水平、关联结构水平、拓展抽象水平。以思维模型为教学实践，探讨其具体应用。

一、衔接化学知识点，促进前结构水平的形成

前结构水平是基础，结合化学知识点，让学生了解、认识、概括和判断化学知识，能够“套用”模型来提高认知水平。如在学习“氧化还原反应”时，引领学生构建“反应模型”。在反应模型中，哪些是氧化剂，哪些是还原剂，哪些是氧化产物，哪些是还原产物。根据“失－升－氧”，即失去电子，化合价升高而称为氧化剂，逐渐提升学生的化学知识应用能力。

二、建构简易模型，找到化学问题求解思路

在单点结构层次上，主要是考查学生运用化学知识、围绕化学问题找到求解思路的能力。该层级水平，着重对典型实例的概括，通过构建简易模型提升学生的知识迁移能力。在电化学学习中，以“回流模型”为例，对于很多学生而言，课堂上听得懂，但无法解题。只有构建正确的电流回流思维模型，才能帮助学生辨析电流回流方向。根据电极反应物化合价变化、电流电子方向、离子移动方向来构建“回流模型”，让学生通过模型来分析电子回路，解决相关问题。

三、注重分析与归纳，提炼多个解题思路

进入多点结构层次，面对化学问题时，需要围绕问题展开归纳与分析，探究不同的解题思路。对于碘的提取实验，其一般思路是将海带灰化，将之转化为碘化物，再萃取碘单质。在实验方法上，可以加入氯水用四氯甲烷进行萃取；也可以利用硫酸加入氯水。在教学设计上，需要结合碘的提取教学目标，优化实验仪器和试剂，确定实验方法和步骤，对实验结果进行测定和讨论。结合提取实验，我们可以引入“物质提取模型”，设计实验方案、细化提纯方法，根据提取物的性质优化提取流程图，并结合工业应用，对该提取模型进行概括，以解决化学问题。借助于化学模型，发展学生的模型认知素养。

四、展开多维化思考，促进对化学知识的综合应用

在关联结构层次上，学生不仅要能够对化学问题展开多个思路的求解，还要围绕化学模块知识点进行综合应用。化学方程式是高中化学教学重点，也是探究化学问题的基础。由于化学反应具有变化性，学生在面对该类题型时，往往无从下手。教师通过引入“模型认知”理念，引领学生透过化学模型来求解化学问题。如对于碳酸氢钠与氢氧化钙的反应，其离子方程式书写规则可以建立“酸式盐＋碱＝盐＋水”“盐＋碱＝新盐＋新碱”反应模型。由此，方便学生正确辨析化学方程式与离子方程式。

五、对问题进行抽象概括，促进拓展抽象能力的发展

在第五个层级，表现为拓展抽象能力。需要学生结合化学知识进行逻辑分析、综合概括、推理论证、创新构思，实现化学综合应用。如结合化学试题教学，建立“试题模型”，加强学生求解方法的指导。以平时的考试为例，对相关化学试题进行归类，分析并建立“试题解析”模型。针对实验简答题的求解思路，可以从三方面来贯穿。一是对实验步骤、操作规范进行合理化概括；二是对实验装置及安全性进行概括；三是对实验目标及相关化学反应进行概括，促进学生对化学实验的整体把握，发展学生化学高阶思维能力。

总之，“模型认知”背景下，在化学学科素养的进阶发展方面，教师还要考虑学生实际，整合教学资源，细化层级化目标，引领学生自主学习、合作探究、反思与总结，使每个层级学生都得到多元化发展，提高化学学习成就感。