基于发展学生模型认知能力的高三教学策略

谢加庆

【摘要】化学工艺流程图题有情境新、综合性强的特点，它是近几年高考常考的典型题型之一，本文以高考常考化学工艺流程图题的教学为例，阐述化学工艺流程图题的“模型构建——模型匹配——问题解决”的化学问题解决的思维过程，体验 “证据推理与模型认知” 的化学核心素养要素意义所在，并为课堂教学提供范式。

【关键词】认知模型;构建;匹配;化学工艺流程图题;教学策略

【中图分类号】G633.6【文献标识码】A【文章编号】1992-7711（2020）24-046-02

在高三紧张的复习教学中，很多教师为炼“学霸”极易走入“狂刷题”的费时费力但不见成效的不当教学策略中。笔者在教学中探索引入模型认知的思想方法，帮助学生构建模型并形成用类似方法解决同类化学工艺流程图题型的模型认识方法，避免误用题海战术，达到举一反三、触类旁通的教学效果。下面具体谈谈在化学工艺流程图题的教学中如何实践模型构建——模型匹配——问题解决的实际思维、分析流程。

一、化学工艺流程图题模型构建的思路

（一）教师要树立运用认知模型解决同类化学问题的教学意识。研究表明，发展模型认知能力有利于提高学生分析并解决复杂的化学问题。因此，化学教学中教师应树立模型意识，指导学生构建解决问题的模型并学会用模型解决同类化学问题，促使学生逐渐将模型认知固化为自己学习的一种重要方式，从而达到提高学生模型认知能力。

（二）熟悉构建认知模型及匹配的思维流程。在实际的教学中，我们经常发现，如果学生对某个实际的化学问题没有形成相关的认知模型时，在要求解决相关问题时，学生会感到束手无策，学生给出的问题解决方案会毫无逻辑可言。例如，2018年全国高考1卷第27题（1），生产Na₂S₂O₅通常是由NaHSO₃过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_______。若学生没有建立化学反应基本规律相关问题解决模型认知方法，即便是简单题，由于情境陌生很多学生也难于正确完成。若学生构建了化学反应的分类及利用守恒规律书写化学反应方程式的认知模型（会据题给信息找反应物、找生成物并利用守恒配平），则可顺利写出本反应的化学方程式：2NaHSO₃=Na₂S₂O₅+H₂O.也就是在解决实际化学问题时学生会结合问题表征与已有的认知模型匹配，然后顺利地解决相关问题，若已构建的认知模型不能和问题表征完全匹配，则要进行认知模型的适当修正再实施问题的解决。上述教学情景可用图 1 来描述，该图示揭示了模型认知的的构建、匹配与修正的关系。

二、化学工艺流程图题的认知模型构建

模型的建构有根据原型进行建模、针对问题解决建模和从理论出发建模等路径。为避免误入题海，提高教学效率，高三化学工艺流程图题的教学中，老师可以指导学生从原型进行建模、针对问题解决建模和从理论出发建模等三个方向构建成模型并应用到实际化学问题解决中。

（一）帮助学生构建工艺流程的常见呈现模型。梳理近几年高考试题出现的工艺流程图题具有相似的模型，如图2. 图2

对模型进行分解，不难发现突破好原料预处理、核心反应、分步除杂及条件控制这些基础关，就能很好的解决工艺流程题相关问题。

（二）从问题解决步骤出发，指导学生掌握以下工艺流程图题解题的步骤模型。一是先快速审题，明确实验目的，解决“干什么”;二是“怎么做”：迅速把握文字材料和方框中有效信息并会对比（前后比、左右比）、根据发生的反应仔细分析（猜想推理验证）每一步反应得到的产物，把产物或得到的滤液、滤渣等成分写在流程图相应位置上;三是遇到不懂的问题可以跳过去，解决其他问题后，后面有些信息有利于助理解;四是可以在问题中寻找一些相对独立的问题作答，节约审题时间。

（三）从相关化学原理出发，指导学生重视以下高频知识规律的认知模型的构建。

1.构建常见无机物的知识网，掌握常见金属及非金属元素的单质及其化合物性质，并能结合元素周期律猜想出不熟的元素及其化合物相关知识。

2.构建陌生化学反应方程式的认知模型，如指导学生掌握据题给信息找出反应物、找出生成物、会据守恒配平的认知模型。

3.构建运用化学反应速率、化学平衡、电解质溶液及电化学等相关理论知识解析常见化学问题的认知模型。如：①化学原理要可行（化学反应原理）;②成本要低（原料的选取使用、设备的损耗等）;③原料的利用率要高（利用好副产品、循环使用原料）;④化学反应速率要快;⑤产率要高——化学平衡;⑥产品要纯——产品的分离、提纯;⑦环保问题——反应物尽可能无毒无害无副作用，“三废”的处理 。

4.构建化学计算认知模型，即会据量的关系完成基本的化学计算。

5.构建物质的分离与提纯（原料处理→分离提纯→获得产品）的认知模型。

（1）原料处理阶段的常见考点有：①加快反应速率;②溶解（酸溶、水浸、碱溶;③灼烧、焙烧、煅烧（改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解）;④控制反应条件的方法;⑤熟记常用实验仪器。

（2）分离提纯阶段的常见考点有：①调pH值除杂; ②试剂除杂 ③加热;④降温;⑤萃取。

（3）获得产品阶段的常见考点：①洗涤（冰水、热水、醇洗）洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗;②蒸发浓缩、冷却结晶、过滤：如最后所得晶体带结晶水;③蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3;④重结晶。

三、工艺流程图题的认知模型匹配策略

指导学生解题时，要引导学生结合题给信息分步进行模型匹配。

首先按工艺流程图呈现形式完成第一步模型匹配。从近几年高考中化学工艺流程圖的呈现形式来看主要有单线型结构的工艺流程题及除杂+制备型的工艺流程题两种类型。当遇到多线型的工艺流程题时，可分解为单线型问题来解决;而遇到除杂+制备型工艺流程题可分解为除杂（侧重于分离和提纯）和制备（侧重于反应原理）两个思路进行。当学生能够迅速并准确地判断工艺流程题的类型时，即能结合题给信息进行模型匹配，再下笔答题就能更好地解决问题。

其次按工艺流程图题解题的步骤模型匹配。本步是解题的关建，也相对耗时，速度会慢点，当学生完成了这一步的模型匹配，就抓住了题目的关键。

最后就是学生运用必备的化学基础知识规律按题给设问匹配。工艺流程题中的设问常常是非相关设问，这就告诉考生工艺流程题中的某些设问不看流程完全可以答题得分，因此，大可不必被复杂的工艺流程所吓倒。

总之，通过构建认知模型来解答化学工艺流程题的方法，具有一定的普遍意义，可以推广到其他化学问题的教学中去，不仅可以提高备考效率，也可为发展学生模型认知能力提供更优的范式。

【参考文献】

[1]左香华. 工艺流程题—2007年高考化学试题的新亮点 [J].中学化学.2007：（10）29.

[2]张 华.论核心素养的内涵 [J].全球教育展望. 2016：（4）345.