基于认知模型构建高中化学课堂教学探究

“模型认知”指的是借助构建直观且清晰的模型来展现复杂的化学知识与现象，从而辅助学生更高效地理解和把握化学概念、原理及规律。这一概念是化学核心素养的一个维度，对化学教学具有重要功能。作者开展“模型认知”研究，以帮助学生深度理解化学知识，培养学生的科学思维，实现深度学习，提升化学学科核心素养。

一、模型建构在高中化学教学中的重要性

一是简化抽象概念。化学中的许多概念和原理较为抽象，通过模型建构可以将其形象化、具体化，便于学生理解。二是促进知识整合。模型能够帮助学生将零散的化学知识整合起来，形成系统的知识结构。三是培养科学思维。在模型建构的过程中，学生需要进行观察、分析、推理和假设等思维活动，有助于培养其科学思维能力。

二、基于认知模型构建高中化学课堂教学的策略

（一）激发学生的前认知。在教学开始前，通过提问、讨论等方式了解学生已有的知识和经验，为后续的模型建构奠定基础。

（二）创造认知冲突，引导学生自主建构模型。在教学过程中，教师提供适当的素材和引导，创设情境，引发认知冲突，让学生自主思考和建构模型。

（三）组织小组合作交流。学生以小组为单位进行模型建构和交流，分享彼此的观点和想法，完善模型。

（四）运用模型解决问题。让学生运用建构的模型解决实际问题，加深对知识的理解和应用。

三、基于认知模型的高中化学课堂教学实践案例

以“铁盐和亚铁盐”教学设计为例。教师围绕“误食脱氧剂是否有毒”展开，通过四个问题“脱氧剂与胃酸的反应产物是什么？如何检验脱氧剂与胃酸反应后的产物？这些产物对人体是否有害？Fe3+和Fe2+相互如何转化？”引导学生讨论思考。在教学中，教师将铁盐性质，Fe2+、Fe3+的检验，Fe2+、Fe3+之间的转化，铁及其化合物的转化知识融入其中，引导学生自主构建“价—类—用”三维思维模型，并通过“脱氧剂中铁元素的加工回收再利用”，引导学生运用认知思维模型解决生活生产中的实际问题。

环节一：激发学生的前认知

情境导入，分析脱氧剂与胃酸反应的产物，并利用已有知识检验Fe2+和Fe3+。学生初步学会构建分析实际情景中化学问题的思维模型。从社会热点引入课题，通过创设真实问题情境，分析解决生活中碰到的实际问题，发展学生的社会参与意识，提高学生的学习兴趣，并利用已有知识检验Fe2+和Fe3+，为后续的模型建构奠定基础。

环节二：创造认知冲突，引导学生自主建构模型

学生讨论并利用已有知识得出检验铁盐、亚铁盐的方案：观察法、沉淀法，但在实际实验过程中发现通过观察法、沉淀法可以很快判断出氯化亚铁溶液、氯化铁溶液，但较稀的氯化铁溶液则较难检验出来。由此引起学生认知冲突，激发学生寻找检验三价铁离子新方法的求知欲望，从而引入新知，加深学生学习的印象。学生进行小组实验，合作探究，共同讨论和建构模型，记录实验现象，得出实验结论，主动构建检验Fe2+和Fe3+的实验思维模型。

环节三：组织小组合作交流

回归主题，教师提出问题：误食脱氧剂会不会中毒呢？学生思考、讨论。通过生活实例，我们经常通过食用红枣进行补血，红枣里面主要是含Fe3+，说明在人体中Fe3+和Fe2+是可以相互转化的。初步构建Fe3+和Fe2+相互转化的认知思维模型，并感受化学来源于生活，也服务于生活。教师再引导学生从铁的化合价角度思考，进行理论分析，学生分组实验验证，构建Fe3+和Fe2+相互转化的理论思维模型，总结出从物质性质、氧化还原反应角度分析和解决问题的认知模式，构建“价—类—用”三维图，进一步深刻理解铁盐、亚铁盐的性质和相互转换关系。通过构建认知模型，学生自主形成学习元素化合物方法，分享彼此的观点和想法，完善模型。

环节四：运用模型解决问题

教师设问：通常情况下，食品包装袋里的脱氧剂我们是怎么处理的？（丢掉）。那么，能不能将脱氧剂进行收集并回收利用，变废为宝呢？学生思考，并运用认知思维模型完成脱氧剂中铁元素的加工回收再利用实验方案。在模型应用中，评价学生的学习效果，锻炼学生迁移学习、使用学习工具的能力。

基于认知模型构建高中化学课堂教学是一种有效的教学方法，有助于学生把零碎的知识结构化，提高学生的思维能力和学习效果，促进学生形成高阶思维，实现深度学习。在实际教学中，教师应不断提升自身的专业素养，灵活运用教学策略，充分发挥认知模型的作用，为学生创造更优质的学习环境，提高高中化学教学质量。

责任编辑"钱昭君