基于“模型认知”的元素化合物教学实践研究

廖荣滔

摘 要：文章以高三一轮复习课“硫和硫的化合物”为例，从多个角度构建认知模型，提高复习效率，促进学生化学学科核心素养的发展。

关键词：元素化合物;认知模型;物质的类别与性质;价-类二维图;三重表征

“证据推理与模型认知”是2017 年版《普通高中化学课程标准》提出的高中化学学科核心素养之一，“模型认知”就是通过分析、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[1]。也就是说，学习化学要学会建构模型、应用模型。落实“证据推理与模型认知”化学核心素养，就是要将学科基础知识、学科學习能力和学科思想方法有机融合。

现行的元素化合物复习流程常常是“画物质转化图—回忆物质性质—书写化学方程式—习题训练—讲解习题”。以这种形式开展复习条理清楚，但物质间的脉络关系是教师直接给出，并不是学生自己逐步形成的，学生被动接受后很容易遗忘，掌握情况不理想。而化学认知模型作为一种有效的认知工具，可以帮助学生把化学知识高度浓缩，将次要的非本质的信息滤去，使重要的本质性知识形成清晰的知识框架，纳入学习者已有的知识体系中[2]。本文拟结合教学实践，探索“模型认知”在元素化合物教学中的应用。

一、从物质的类别和性质入手构建认知模型

高三元素化合物复习课我们可以从物质的通性、核心元素的化合价、物质的特殊性等角度认识物质的性质，构建认知模型。

教学片段1：

因此，物质的性质认识模型可归纳为如图1所示：

图1：物质性质认知模型

二、从“价-类二维图”入手构建认知模型

变价元素N、S、Cl等，化合价变化多，同价态的化合物种类多，可以以元素化合价、物质类别为线索构建物质的转化关系。可以以核心元素的化合价为纵坐标，物质的类别为横坐标，在二维平面内所绘制“价-类二维图”。“价-类二维图”从物质核心元素的价态变化和物质的分类两个视角，构建物质相互转化的知识网络，具有直观、线索清晰、引导性强等特点，突出同价态、不同价态物质间的相互转化规律。

教学片段2：

鼓励学生自主构建“价-类二维图”，活跃学生思维的同时，又调动学生的参与热情。遇到其他元素化合物的时候均可以自主构建“价-类二维图”，实现由“知识为本”向“观念为本”、“素养为重”的转变。下图构建元素化合物“价-类二维图”认知模型。

图2：元素及其化合物“价-类二维图”认知模型

三、从“三重表征”入手构建认知模型

化学知识的表征包括宏观表征、微观表征以及符号表征。化学学习过程需要引导学生研究三者间的关联，并进行有机融合，从而深化理解化学反应原理，建构科学合理的知识体系。

教学片段3：

在高三复习硫和硫的化合物知识的时候，通过教师设计任务驱动，引导学生利用动态平衡的观点，从微观的角度深入分析化学反应发生的原理、解释相关的实验现象，既可利用化学原理帮助学生认识元素化合物所发生的化学反应的实质，又能加深学生对原理性知识的理解、应用，有利于促使学生在原有的基础上进一步发展平衡观、微粒观。下图是化学“三重表征”认知模型。

图3：化学“重维表征”认知模型

基于“模型认知”的元素化合物教学，不仅教给了学生内在的、结构化的元化合物知识，还教会了学生用化学学科特有的思维方式认识物质的性质、物质的转化、化学反应规律等。随着新一轮课改的推进，“模型认知”作为一种科学方法和学习工具必将受到越来越多的重视和运用，是值得教师深入研究的重要课题。

参考文献：

[1]卓高峰，魏樟庆.基于“模型认知”的元素化合物教学认识[J].化学教学，2018（12）

[2]陈群，董军.高三化学复习中建模思想渗透的实践与研究[J].中学化学教学参考，2013，（4）