基于宏微结合、模型认知核心素养探索高中化学课堂新路径

刘美玲

(云南省曲靖市会泽县实验高级中学校 654200)

1 解读：高中化学核心素养之宏微结合、模型认知

“宏观辨识与微观探析”要求学生从不同层次认识物质多样性，学生从元素、原子、分子水平认识物质的组成、结构与性质、变化，建立“结构决定性质”概念，才能真正应用化学知识解决实际问题.而“证据推理与模型认知”，是学生解决化学问题的重要过程，基于在宏观辨析与微观探析中掌握的化学概念和实践证据假设事物可能在结构、组成、性质方面发生的变化，随后根据已知证据对假设展开推理验证，讨论观点、证据与结论之间的逻辑关系，通过科学推理明确化学学科中事物变化的本质特征与基本规律，学生发展“证据推理与模型认知”素养，为继续通过证据推理和模型认知探究化学现象奠定基础，有助于其“宏观辨识与微观探析”素养的进一步提升.

2 研析：宏微结合、模型认知视角下化学课堂

2.1 通过夯实宏微基础积累模型认知证据

实现模型认知，学生首先需要掌握推理证据，而这一“证据”，需要在宏微结合的概念等学习中获得，只有夯实了学生宏微结合的学习“证据”，才能促进其证据推理与模型认知的达成.

2.1.1 课堂宏微教学生活化

宏微结合下的高中化学课堂生活化教学，教师可以先将教材化学知识联系生活实际，在生活实际中探寻与之存在相似特征的内容，进而，通过形象比喻、文字类比等手段，让宏观辨识、微观探析向生活化方向展开.这一由“教材理论化学习”到“迁移生活化学习”的转变，较比传统高中化学宏微结合方式更加符合学生心理和认知发展规律，能够让他们在微观世界中更准确地发掘知识生长点，从而让“宏微结合、模型认知”教学起到事半功倍的效果.

比如，人教版《化学反应与能量》之“第二节 化学反应的速率与限度”课堂教学，由浅入深从微观原子反应的视频动画抽象出有关的概念和原理，并通过宏观表格数据为载体，从简单到复杂，完成科学探究过程.在“生活”与“化学”间建立模型，也便提升了“宏微结合”与“模型认知”核心素养，增强了概念理解，夯实了深度推理、论证化学的基础.

再比如，在人教版“原子结构与性质”课堂教学中，部分教师向学生讲解“在原子核外相对有个很大的空间”这一原子核结构特征，而“很大”，是个并不具体的表达方式，学生对“很大”的想象很难达成统一.此时，基于生活宏观形象解释化学原子核结构特征，将“原子核外空间”比作海洋，将“原子核”比作海洋中的一条小鱼，空间差异直接体现在学生脑海中，促进其对化学微观原子的理解，也促进其模型建构与认知发展.

2.1.2 课堂宏微教学情境化

情境化的课堂“宏微结合”教学不仅具有营造愉悦课堂氛围的作用，还可以促进化学微观知识的宏观呈现，让学生在直接的观察中捕捉“证据”，促进其推理学习与模型建构，使其认知能力在基于宏观情境、指向微观知识的证据推理中得到提升.因此，高中化学“宏微结合”与“模型认知”课堂教学新路径，教师可以根据情境进行教学.并且，研读“宏微结合”下的高中化学课堂教学要求，理解“通过观察能辨识一定条件下物质的形态及变化的宏观现象”目标内容，思索部分宏观现象无法在课堂直接进行展示和阐述，教师也应将情境应用在课堂教学活动中，通过情境还原化学变化的宏观现象.

比如，在人教版“离子反应”课堂教学中，离子属于微观概念，离子反应是微观变化过程，但其反应过程与影响可以在宏观现象中体现，如H2SO4、NaOH、H2CO3等电解质的电离现象.于是，教师在“离子反应”课堂教学中，可以通过多媒体或希沃白板先播放与“电离”相关的化学反应动画，让学生对动画展开观察，提取动画中的化学反应证据.而后，使其对所获得“证据”展开推理，通过“证据”解释动画中离子的反应过程.学生根据情境宏观现象说出离子的微观反应过程，在情境启发和变化分析中构建离子方程模型，“模型认知”与“宏微结合”核心素养得到发展.

2.2 通过建立化学模型促进宏微认知转化

高中化学课程中，“宏微结合”与“模型认知”是相辅相成的两部分，并且“模型认知”是联系高中化学宏观与微观思维方式的重要桥梁.不仅基于宏观与微观结合的化学证据推理能够促进学生知识模型的建立，基于模型建构的化学分析也能促进学生对化学宏观现象与微观反应的认识，加速其“宏微结合”核心素养的发展.所以，“宏微结合”融合“模型认知”的高中化学学习，学生其次需要参与到化学模型的建构中，在模型建构中转化关于知识的宏观、微观认知.对此，实物教具具有简单、便捷、规范的使用优势，自制材料具有激活学生创新思维和动手能力的功能，用来表征微粒的符号能够将微观抽象知识形象化，三者均可被应用起来.

2.2.1 建构化学实物模型

在新课程改革环境下，高中化学课程凭借着科学内涵在众多学科之中占据重要地位，学校加大资金投入构建更加符合现代化教育需要的高中化学教学环境，多种实物教具丰富了师生构建模型的选择，教师在课堂若能为学生提供足够的实物教具，那么学生自然能够灵活运用实物素材构建化学模型，再通过模型理解、描述、解释物质的结构、性质和变化，提升其微观探析与宏观辨识效率.

2.2.2 自制化学探究模型

每一次化学课堂学习都是高中生积累学习经验的过程，这提升了他们的思维逻辑水平，使其能够在学习中做出一定创新，如自制化学探究模型.并且，该“自制”主要体现在两个方面，即自制材料、自制模型建构方案.就前者而言，教师引导学生运用生活中常见的材料如橡皮泥、牙签等制作知识探究模型，既能够降低课堂师生动手实践难度，也可以降低学生微观知识理解难度.就后者而言，自制实验方案并根据实验方案构建化学模型，通过实验模型推理实验原理、反应过程和影响，学生思维得到更深层次的锻炼，同样能够促进其“模型认知”与“宏微结合”核心素养的发展.但是由于自制材料与方案均易出现严谨性不足的问题，教师为更好地引导学生在自制化学探究模型中辨识、探析宏微观知识，需加强对学生自制行为、自主思维的引导，充分发挥教师专业引导效用，提升学生模型构建严谨性.

2.2.3 表征化学符号模型

化学式、化学方程式、电子式、原子结构示意图、电子排布式以及上文提及的结构式，是高中化学中用来表征微粒的符号，也可用在模型建构中.学生借助表征符号构建化学模型，让化学反应、变化以稍显形象的状态，同样有助其理解化学反应内涵，有助其宏观辨识与微观探析.因此基于“模型认知”与“宏微结合”相关性，教师可以利用化学表征符号建构模型，并借此模型引导学生推理化学反应原理与变化.

2.2.4 模型的构建与检验

化学核心素养是学科化学对高中生的基本要求，宏观辨识与微观探析与化学核心概念所具有的构建性具有相互促进的作用.宏观视野、微观分析和符号表征能力是高中生所应具备的化学核心素养重要要素之一.综上所述，在对学生建模假设进行引导建设后，教师应进一步加强培育力度，督促学生顺利完成知识的迁移，促使模型认知思维体系能够得到进一步完善.通过这样的方式，能够使思维模式的检验得到有效强化，帮助学生开辟出问题解决的更多途径.

以人教版高二化学选择性必修2《物质结构与性质》“分子结构与物质的性质”为例，在本课学习中，学生利用摩擦带电玻璃棒接近水流，在实验中发现水流方向有所改变，从宏观角度分析论证了“水是极性分子”这一基本原理.接下来，同样为论证四氧化碳的分子构造，教师可带领大家共同构建模型，并对所构建的模型进行实践检验，由极性分子构成的物质易溶于极性溶剂中，这样的溶剂反应也被称为“相似相溶规则”.在此基础上，引导学生从微观角度分析这一现象，促使大家思考该如何分析分子有无极性.教师可利用化学式的两种异构体导入,从宏观角度观察分子电荷分布的不均匀，这样的分子被称作极性分子.极性键结合的多原子视分子空间结构情况而定.为促使学生的思维能力实现发展，教师也可抛出问题，鼓励大家观察顺式反式结构，判断哪一种在水中的溶解度最大.通过这样的方式能够帮助学生深刻理解分子空间构型与物质性质的关系，进一步落实学生化学核心素养的培育.

2.3 通过建构思维模型发展宏微认知素养

高中化学“模型认知”素养视角下的模型建构，不仅包括以化学实验、应用、符号等为主的知识模型，还包括指向深层思维的思维模型，学生最后应在思维模型的建构中推理解决实际问题的基本方法，将所积累“证据”加以运用，让微观知识在宏观的社会实践环境中发挥作用，以此提升“模型认知”思维水平，同时加深“宏微结合”思维认知，从而显著增强核心素养的融合发展效果.而从基于最近发展区的问题设计，到难度层次递进的问题提出，均有促进学生深度思考之作用，可以锻炼其深层思维.因此教师在高中化学“宏微结合”与“模型认知”核心素养为主导的课堂上，需优化问题互动环节.

在高中化学课堂教学中通过宏微结合与模型认知的融合培养学生核心素养，是立德树人教育背景下高中化学课堂教学的必然选择，是素养为本教学视角下高中化学培养学生核心素养的必然趋势.