构建模型认知增强学科理解——以电解质溶液中微粒浓度的大小比较为例

□江苏省昆山市周市高级中学 储海燕

一、问题缘起

电解质溶液中微粒浓度大小比较一题，是每年高考化学卷中必不可少的一道题，该题要求学生从宏观层面利用图表、图像、数据等证据进行分析推理，从微观角度理解微粒的溶解、电离、水解、沉淀等变化，并会利用化学符号表征微粒的变化过程及微粒间相互关系等，体现了“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等化学学科的核心素养。

二、关于模型认知

在化学学习的过程中，为了认识物质的结构，了解其本质和规律，教师会借助一些简明扼要的符号表示出某个具体的实物或思维过程，如晶体结构模型、原电池模型、氧化还原反应模型等。“认知”是一个人从知觉、语言、记忆、思维等方面去认识客观事物、解决实际问题并获得新知和能力的过程。

“证据推理与模型认知”是《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出的五个核心素养之一，说明它在化学学科的教学中有着重要的地位和作用：借助“模型认知”，用精准的化学语言来描述物质的结构及变化过程；借助“模型认知”，发展学生证据推理、归纳对比、知识迁移等实际解决问题的能力，既可促进学生知识的生成，又能提升学生的思维品质，落实学科素养。

三、基于模型认知的教学策略

在化学的教学中，引导学生分析问题，建构知识的基本模型，应用这个基本模型去理解和分析新的问题，在分析推理的过程中不断修正和完善之前所建构的模型，得到新的更完善的模型。基于化学模型认知的一般教学策略如图1 所示。由此可见，模型认知的建构是学生对知识进行“认识—建构—再认识—再建构”的过程，是思维不断盘旋上升的过程。

图1 化学模型认知的建构过程

学习的目的不仅仅是所学习的知识本身，更是在探究新知的过程中所使用的科学方法和思维过程，所以基于模型认知的教学策略也应当如此。教师的备课即是研究教学内容和学生已有的知识，初步构思目标思维模型，在实施教学的过程中运用各种教学方法，引导学生建构思维模型，并且用具有真实情境的问题来验证模型建构是否合理。

四、基于模型认知的教学实践——以溶液中微粒浓度的大小比较为例

（一）关于“两个微弱”的模型构建

弱电解质的电离是微弱的，如在0.1mol ⋅L-1的氨水溶液中，存在着c(NH3⋅H2O)>c(OH-)>c(NH4+)>c(H+)；弱电解质离子的水解是微弱的（水解相互促进除外），如0.1mol ⋅L-1的碳酸钠溶液中，存在着c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(H+)。

（二）关于“三个守恒”的模型构建

在电解质溶液中总是存在在电荷守恒、物料守恒和质子守恒的关系。如在碳酸钠溶液中，根据三个守恒的关系可以分别写出数学关系式，如电荷守恒：c(H+)+c(Na+)=2c(CO32-)+ c(HCO3-)+ c(OH-)；物 料守恒：c (Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+ c(H2CO3)]；质子 守 恒：c(OH-)=c(H+)+ c(HCO3-)+ 2c(H2CO3)。在教学中，加强基础知识的模型建构，训练学生的思维，在综合性的题目中，不管是单一溶液还是混合溶液，都可以通过已有的知识模型来解决问题。

五、结语

在高中化学的教学课堂中以及化学测试中，模型认知受到了越来越多教师的关注，模型构建在化学教学中必定会占有更大的比重，引领着命题的趋势。以模型认知为导向，改革化学课堂的设计理念，培养学生模型认知的学科意识，提高学生模型认知的应用能力，促进学生升华化学学科思维，增强对化学学科的认识和理解。