运用角色体验深化模型认知

台雪梅

摘要：通过铜及其化合物的主题复习，分析真实情境中的关键要素，主动建构复分解反应条件的认知模型，并将模型应用于新的情境中解决实际问题。从而促使学生形成高阶思维、必备品格与关键能力。

关键词：角色体验;模型认知;复习

文章编号：1008-0546（2022）02x-0066-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02x.018

一、问题的提出

伟大的教育家苏霍姆林斯基曾经说过“在人的灵魂深处，都有一种根深蒂固的需要，就是希望感到自己是一个发现者、研究者、探索者。”中考二轮复习的课堂中，不能将学生的学习停留在对知识的浅层次回顾上，一味地“炒剩饭”会导致学生疲于学习、思维僵化。教师应该在对知识进行深度加工[1]的同时，调动学生的积极性，让他们在体验发现者、研究者、探索者等不同角色中，实现学习内容的自我建构[2]。

模型认知是普通高中化学课程标准（2017年版）提出的化学学科核心素养的重要组成部分，要求学生可以通过分析、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[3]。如何通过真实复杂的问题情境，抽象简化出认知模型，再将模型应用于新的情境中，是广大一线教师较为困惑的地方。

二、教学主题内容与现状分析

铜及其化合物在初中教材中，虽只是零星的分散在各章节中，没有设置相关的专题，但在中考试卷中经常以核心内容出现。复分解反应的条件是人教版化学九年级下册内容，酸、碱、盐之间并不是都能发生复分解反应。因此，应用复分解反应的定义和复分解反应的条件，判断复分解反应能否发生，是初中化学教学的重点和难点，也是中考的高频考点。

查阅文献发现，关于复分解反应条件的教学研究多集中于学科观念培育和三重表征的视角展开教学。例如严春建[4]从活动设计要凸显学科观念、课堂教学要凸显生本理念、学情反馈要凸显多元理念等方面对复习课进行反思;唐雪云[5]围绕“皮蛋”创设主题情境组织教学，学生从宏观、微观、符号三重表征角度全方位认识复分解反应。总的来看，对于如何帮助学生建构复分解反应条件的认知模型，并应用模型解决实际问题，研究者关注较少。在此背景下，有必要通过分析銅及其化合物搭建的真实情境中的关键要素，主动建构复分解反应条件的认知模型，并将模型应用于新的情境中解决实际问题。该教学实践对于促使学生形成高阶思维、必备品格与关键能力意义深远。

三、创新亮点

1.基于真实情境，体验不同角色

真实、具体的问题情境是学生化学学科素养形成和发展的重要平台，为学生化学学科核心素养提供真实的表现机会[3]。本课选择铜及其化合物为主线开展教学，先结合学生的最近发展区，充分运用分类法进行归纳与整理，创设真实的问题情境，引发学生思考，促使他们在体验发现者、研究者、探索者等不同角色中，建构主体知识。

2.数字化实验

传统的酸、碱、盐之间相互滴加实验，只能让学生通过肉眼观察到宏观现象，本节课的立意是带领学生探究复分解反应宏观现象背后的微观本质。因此本节课探究性实验借助数字化实验，通过准确测定电导率变化，将微观粒子的浓度变化以图像形式呈现，增加了说服力，拓宽了学生参与科学研究与创新学习的道路，提高了化学学科核心素养。

3.构建认知模型

证据推理与模型认知是化学学科核心素养的重要组成部分，要求学生能基于证据进行分析推理，能解释证据与结论之间关系，能认识化学现象与模型之间联系，能运用多种认知模型来解决新情境下的陌生问题[3]。本节课我们可以构建以下认知模型（见图1），从宏观辨识到微观探析，逐步揭示复分解反应的本质。

四、教学目标

参照《义务教育化学课程标准（2011年版）》的相关要求，结合二轮复习的现状及对教材的具体整合分析，将本节课的学习目标确定为以下四个方面：

1.通过书写初中化学所有含铜物质的化学式等研讨活动，运用物质的分类观，体验发现者的乐趣;

2.通过设计氢氧化铜的制备方案，构建含铜元素物质转化的关系图，提炼认知模型，在应用模型的过程中发现问题，重新审视复分解反应的条件，体验研究者的乐趣;

3.以数字化实验为载体，通过测定复分解反应中溶液电导率的变化，揭示复分解反应的微观实质，搭建认知模型，体验探索者的乐趣;

4.通过真题演练环节，调动学生的兴趣，促进学生积极参与课堂，在分析问题-建构模型-应用模型的过程中，形成学科思维方法，培养学生学科观念和学科核心素养。

五、教学流程

教学设计流程（见图2）。

六、教学实录

环节一：运用物质的分类观，体验发现者的乐趣

【情境1】铜元素属于微量元素还是常量元素？这种元素在人体中有哪些主要功能？（PPT展示图片、资料卡片）

资料卡片1：在人体中，铜的主要功能是参与造血过程;增强抗病能力;参与色素合成。铜含量在体内减少时，会影响铁的吸收，导致铁的利用障碍，最终发生缺铁性贫血。

问题1：我们学过哪些含有铜元素的物质，将它们的化学式写在学案上？

学生：尽可能多的写出含有铜元素的物质化学式。

问题2：它们分别属于哪种物质类别？

学生：完成学案上的分类图。

教师：展示学生列举的含铜物质分类图，并在不断研讨中修正和补充完善，形成图3。

设计意图：课堂教学中通过问题引领，让学生在实践、研讨等活动中自主发现物质分类之美。学生通过自己的努力（而非教师直接给出），将原本分散在教材中各个角落的零散知识，系统的呈现在眼前。通过对含铜元素的物质进行分类的思维加工过程，使学生的化学学科思维变得更加有序。

环节二：构建含铜元素物质之间的转化模型，体验研究者的乐趣

问题3：这些含铜元素的物质间可以相互转化吗？

学生观点1：单质铜可以转化为氧化铜、氧化铜可以转化为盐;

学生观点2：铜盐可以转化为氢氧化铜;

学生观点3：单质铜也可以转化为铜盐，比如铜在潮湿的空气中生成铜绿。

教师：同学们归纳总结的很好，我们可以将刚刚的观点初步整合为图4。

【情境2】如何由铜丝制得氢氧化铜呢？

问题4：现提供以下三种试剂：铜丝、稀硫酸、氢氧化钡溶液，请设计实验完成Cu、Cu（OH）2的转化，并指出每一步反应的基本反应类型？

学生活动：小组讨论，设计实验方案，每个小组选一名代表汇报，展示方案。

教师：引导学生思考正确的转化路线，最终带领学生画出如下转化关系图5，从而将零散的知识点串起来，变得立体化、网状化，建构知识体系。

合成路线中涉及的化学方程式如下：12Cu+O22CuO化合反应2CuO+H2SO4CuSO4+H2O复分解反应3CuSO4+Ba（OH）2Cu（OH）2↓+BaSO4↓复分

解反应

设计意图：教师通过问题驱动引领学生复习相关反应，建构物质类别转化模型，并在真实情境中应用模型解决问题，过程中学生主动交流、积极发言，通过小组合作学习探讨实验方案的设计，充分体验研究者的角色。

环节三：再探复分解反应的本质，体验探索者的乐趣

問题5：上述复分解反应能发生，是因为符合什么条件？

学生回答：1生成物中有气体;2生成物中有水;3生成物中有沉淀。

教师：同学们分析的很好，教材中说“只有当两种化合物互相交换成分，生成物中有沉淀或气体或水时，复分解反应才能发生”。我们也是一直根据这句话判断物质间能否发生复分解反应。那同学们有没有考虑过为什么呢？以硫酸铜溶液与氢氧化钡反应为例，宏观现象是：有沉淀生成。如果从微观的角度分析，又有什么变化呢？

问题6：为什么复分解反应要求有沉淀或有水或有气体生成呢？请尝试从微观角度分析。

学生：不清楚如何回答。

【情境3】如何通过实验使不可感知的微观属性可视化呢？

教师：这个问题可能不太好回答，现在老师给你们演示一个实验。

【提出问题】溶液中离子间的反应是否可以通过实验实现可视化呢？

【查阅资料】电导率传感器用于测量溶液的导电性强弱;一定条件下，电导率的大小能反映离子浓度的大小。

【实验探究】向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钡溶液，测定反应前后溶液电导率的变化（图6）。

【实验数据】

教师：请同学们认真观察该曲线，思考并回答以下问题：

1.AB段溶液的电导率为什么下降？

2.B点的电导率最小，说明什么？

3.BC段溶液的电导率为何上升？

【分析数据】学生先小组讨论，教师引导，最后教师总结归纳如下：

原硫酸铜溶液中存在Cu2+、SO2-，滴加氢氧化4钡溶液后产生沉淀，从电导率曲线看，溶液中离子浓度减小，直至电导率值最小，两者恰好完全反应。后来电导率数值增加，是因为继续滴加了过量的氢氧化钡溶液，溶液中Ba2+、OH-浓度增加，电导率增大。

【实验结论】复分解反应的微观本质，是溶液中离子浓度明显减小。

教师：其实无论是产生沉淀，还是生成水，或是产生气体，其本质原因都是，溶液中的离子浓度明显减小，由此我们可以建构复分解反应条件的认知模型。

设计意图：通过问题驱动，激励学生找到问题的突破口，应用数字化实验，使原本肉眼看不到的离子浓度变化，以电导率图像的形式呈现，让学生清晰的看到复分解反应的微观实质，形成知识系统，提高思维建模能力。

环节四：真题演练，应用模型

教师：下面我们可以从模型应用的角度，来重新审视中考原题。

【例1】向等体积、含等碳原子数的碳酸氢钠和碳酸钠溶液中，分别逐滴加入一定浓度的盐酸，根据图像分析碳酸钠与盐酸反应的过程，可以依次用以下两个化学方程式表示：。

教师：巡视、关注学生完成的情况。用希沃将学生完成的题目投在电脑桌面，集中讲评。

【情境4】通过今天的复习，相信你对铜及其化合物的相互转化、复分解反应的本质更清楚了。下面请你帮助“探险队员”硫酸铜完成山洞探险（图7）吧，我们小组比试一下，看看谁完成的又快又好。

设计意图：本环节由2017年南京中考题开始，检验学生应用模型解决实际问题的能力，又创设帮助“探险队员”硫酸铜完成山洞探险的真实情境，激活学生思维，促使其深度思考。从当年中考反馈的数据来看，很多学生即使通过数字化曲线分析得出第一步方程式是碳酸钠与盐酸生成碳酸氢钠与氯化钠，也不敢写出：Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl，根本原因是“复分解反应需要生成沉淀或气体或水”的这句话已经根深蒂固，学生只知其然，而不知其所以然。这就要求我们在平时的教学中，教师要不断深挖教材，结合学生的实际情况，运用多种手段，建立认知模型，讲透宏观现象背后的微观本质，促进学生的深度学习。

七、结语

本节课选择铜及其化合物为主线开展教学，借助数字化实验将复分解反应的微观本质可视化，注重宏微结合，成功的帮助学生建立正确的模型认知，有效地提升了学生的化学学科核心素养。综上，在设计中考二轮复习课时，教师应该充分发挥自己的智慧，将零散的化学知识进行有机整合，在认真钻研教材、解读中考真题的过程中，帮助学生体验不同角色，为课堂教学增加一些创新性、趣味性，从而促使学生形成高阶思维、必备品格与关键能力。

参考文献

[1]申燕.“模型认知”视域下高三化学实验复习策略研究[J].中学化学教学参考，2018（1）：62-64.

[2]吴风琴.建构模型认知，促进深度学习[J].化学教与学，2020（5）：78-79.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[4]严春建.基于学科观念培育的复习课教学设计[J].化学教与学，2020（6）：26-29.

[5]唐雪云.构建“主题情境线”贯穿教学始终[J].化学教与学，2019（7）：68-70.

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