高中化学核心素养“模型认知”思维在教学中的培养试论

蒋安诚

高中化学核心素养“模型认知”思维在教学中的培养试论

蒋安诚

（陕西师范大学教育学院,陕西西安710061）

模型认知思维的养成，是为了提高学生的知识认知水平。高中阶段化学知识的理解难度较高，而模型认知思维属于一项科学思维，易于保持学生的学习稳定性，并促使学生在反思、质疑、假设、验证中提升自身的思辨能力、自主学习能力，而无论是学习习惯的养成，还是模型认知思维的建立，都是帮助学生形成核心素养的关键组成。

高中教育；化学教学；模型认知；思维培养

高中化学知识有时抽象晦涩，经常超乎学生的理解范畴，继而导致学生听不懂、学不会的问题发生。为了解决上述问题，高中化学教师需要找到诱发学生此类学习问题的关键所在，分类变化平衡、模型认知等内容的同时，帮助学生了解关于模型认知的科学探究精神，使其在实验探究之中产生不同的观点，继而简化教学难度，使其基于核心素养的教育要求，形成一定的模型认知观念。至于具体的教育实践路线，教师应根据课程的难易程度进行指导，引导学生在微观宏观结合的角度不断地进行提问，形成科学思维的同时，在初期阶段建立相关的知识模型。

一、“模型认知”的概念及培养意义

（一）概念研究

“模型认知”是学生展开化学学习的起点，也是学生对化学事物进行分析与研究时应该具备的素养。在“模型认知”的过程中，学生可以透过化学对象的本质属性和特征，深入理解化学规律，从而合理运用化学知识。同时在课堂上，学生对于自身思考的结果，往往会落实于实践之中，也会体现在逻辑分析的过程里，这就对学生的思维逻辑方式提出了硬性要求，需要学生具备模型认知思维，以便从多角度分析化学学习中的问题，并且能够基于问题进行有效的逻辑思考。最后，模型认知思维的培养，并不一定要强调对化学公式的记忆，通过模型认知使抽象问题变得形象化也是一种教育办法，思维逻辑层面的分析也是培养学科素养、核心素养的一部分要求。除此之外，教师的教学侧重点也会对学生了解化学事实的本质产生影响，这是在教学阶段化学教师经常遇到的问题。为达到宏观微观结合讲解的要求，教师还应讲解一些有关变化平衡、科学精神方面的内容，这是提升学生学科素养最基本的要求。

（二）意义探讨

从客观物质形态、特征的变化中解释化学现象，并基于模型建构理论到教学或实验实践中，帮助学生了解有关化学反应的真实情况，以此培养学生解决化学问题的正确方法，是培养学生模型认知思维的意义所在。在此基础上，教师还应告诉学生如何思考、取舍研究，以便帮助学生了解通过模型研究、模型确立、实践思考学习化学知识和理解化学定理概念的方法，这也是培养学科素养的一项要求。比如，结合高中生的认知水平和经验来说，培养学生的模型认知思维应满足这样几个条件：其一，转变学生理解和记忆化学公式的办法；其二，在导学阶段和课堂总结中，组织知识模块辅助学生的理解；其三，培养模型认知思维的过程要浅入深出；其四，以理性的方法对化学事实进行阐述和分析，从而揭示不同化学问题的本质。但高中生在这样的课堂，积累了足够多的知识和逻辑分析方法后，才能有针对性地学习和预习。到教材中寻找定理公式、到实验研究中了解抽象的化学知识，最终掌握学习化学知识的基本思路，为自身的学业发展打下坚实基础。

二、核心素养“模型认知”思维在教学中的培养要求

（一）教师层面的要求

模型认知思维的培养，对化学教师有着以下几类要求：其一是精心指导要求，为了让学生的大脑适应这种学习模式，解决日益复杂的知识内容外，使其通过自身的预习准备，加深对模型认知思维的认识；其二是教师需要对教学可利用的资源进行精心的组织，降低复杂知识的密集程度，循序渐进地发展学生的模型认知思维。模型认知是学生探讨不同化学反应及化学问题的起始点，更是学生进行问题分析时应必备的能力。在此过程中，有利于学生透过化学现象，看到能量变化的本质，继而对不同的化学规律产生较好的理解。另外，为了帮助学生尽早掌握模型认知思维的核心方法，教师还应对化学定理的使用规律加以渗透，以便拓宽学生的学习思维，增强教学的流利性，以及学生对化学定理的理解程度。在实践练习层面，模型认知思维的养成，也对教师提出了相关要求，教师需要尽可能多地提供各种不同类型的图像，帮助学生理解化学反应与化学模型之间的关系。这是依靠提出问题、提供建议，并以融入化学模型的方式构建思维培养模型的方式方法。

（二）学生层面的要求

如果没有长期的练习，学生不可能精通模型认知的学习方法。因而，化学教师需要提高对学生的练习要求，利用化学反应的过程，结合化学模型，进行教学引导，可使学生在实践练习过程中学习如何利用模型认知条件，解决化学相关的问题。可见，模型思维并不是学生天生具备的，而是需要后天进行训练而养成的，这就需要化学教师发挥自身的教育引导功能，通过将模型认知思维融入单元教学之中，进行思维培养与教学内容的预先连接，有利于学生将相关的化学模型转换成化学公式。此外，大多数学生现存的问题是，难以摆脱机械化的学习习惯，这是应试教育中较明显的弊端现象，这类问题的发生导致学生对化学反应及能量转化的规律理解不深，还会难于帮助学生站在微观角度，进行知识内容的学习与探讨。因而，教师需要通过模型认知训练的方式，帮助学生从微观的角度出发，研究与化学相关的问题，完成对学生的思维引导外，帮助学生对不同化学反应，产生一定的微观认知。最后，通过图形结合的学习方式，进行所学重难点内容的定位，也是训练自身模型认知思维的要求之一，这是通过视觉处理、语言理解和知识运用的方式，养成模型思维的条件。

三、“模型认知”思维在教学中的培养策略

（一）由化学与能量反应引出模型认知思维

看似简单的问题引导，其实是帮助高中学生开始思考化学反应与能量反应之间关系的契机，教师需要帮助学生把握化学相关的基础定理，并由此出发，将模型认知思维作为学习条件，保护学生的好奇心，并发展学生的模型思维能力，这种教学方法更理性，也符合培养学生核心素养的条件。其次给予学生相关的材料，使学生自由地进行定理应用以及模型认知概念的思考，从结果中发现更多的学习方向以及能量转化的规律，易于加深学生对所学知识的理解程度外，使其对模型认知思维产生一定的了解。因而，选择一些学生常见的或者比较熟悉的化学反应，可提升模型认知能力的训练效果。为此，教师可在教学初期，通过相关的视频资料引出化学教学内容，利用具备较高逻辑性的可视化资料，帮助学生进行与化学反应相关的思考。这里以燃烧的反应现象为例，帮助学生了解化学现象的同时，引出相应的化学方程式，有利于学生对能量的变化过程产生较深刻的了解。在其中，教师帮助学生构建出相应的化学模型，并使其结合化学反应进行能量转化的分析，易于增加学生对丙烷燃烧反应的了解外，使其对化学模型产生较好的认识，以此逐渐丰富学生的学习视角，使其能够通过化学模型认识到更多化学反应的相关性和内在的差异性，这是引入化学模型的本质所在，更是激发学生知识探索欲望的方法。

（二）由电解质电离教学扩充模型认知思维培养的条件

通过课堂讨论与辩论等形式，将电解质教学相关的内容，融入课堂实践活动之中，可以引发学生的深入思考，继而使其能够自主进行更多电解质相关知识的探究，解决一系列学习问题的同时，以小组为单位了解本节内容的本质以及电解质相关内容的学习规律。可见，师生之间的课堂对话决定了学生认识化学问题的深度，而学生之间的课堂讨论决定了高中学生的思维广度。要想让学生根据电离过程建立相关的化学模型，教师不仅要鼓励学生主动进行思考，还需培养其独立处理问题的能力，使其在寻根问底和不断纠正自己学习方法的过程里，掌握模型认知相关的学习方法，发挥以核心素养为核心，进行教育教学的现实价值。例如，教师利用与化学反应相关的图像，开展可视化的教学实践，有利于帮助学生明确弱电解质电离反应的过程。在此过程中，教师引导学生进行化学模型的实例分析，有利于在微观层面解决学生对弱电解质分子电离认知不明确的问题。此后，教师利用问题引导学生探讨电离速率与平衡状态的研究，可强化学生对电解质电力过程的认识外，通过可视化图像的展示教学，增加学生对电离平衡、电解质电离等相关知识的认识。可见，引入可视化图像，利于学生进行电解质电离相关知识的理解，是当前扩充学生化学思维的有效方式，也是完成模型认知思维培养的条件之一。

（三）由微观与实物模型的展示中达成模型认知培养的目标

高中学生在学习中时刻思考自身的观点，并为自身的观点寻找相应的理论依据，可使高中学生在判断别人观点的过程中站在不同的角度进行文化知识的学习。可见，化学教学课堂中最好的引导方法，就是依靠微观与实物模型的结合，提升学生的思辨能力，继而将教学问题具体到模型认知方向，可使学生明确所学内容的方向外，对应高中阶段的学生，列明不同定理概念的应用方法。再次，微观与模型实物相互结合的教学方法，能够让学生学会鉴别和比较不同化学对象，启发学生准确提取原子结构的演变过程外，对化学方向微观与宏观的概念加以判断。这是带领学生探究微观与实物模型之间关系的意义，也是通过师生对话简单地进行概念推理，促使学生接触到不同学习观点的方法，更是培养学生核心素养，帮助学生内化模型认知概念的途径。可见，媒体设备的引入可降低培养学生模型认知思维的难度，这是由于媒体技术可提供动态化的学习资料，继而帮助学生认识不同化学反应的演变过程。为了达到此目的，教师首先需要根据培养学生模型认知思维所需的微观模型，整合化学教学中可利用及易于学生理解的资源，以便丰富学生的学习视角，使学生通过对更多可利用学习资料的分析，掌握化学反应中宏观问题与微观问题之间的相关性，继而使其认识到化学反应和能量变化的本质。

（四）由模型认知层面探讨强调能量转化问题

减少对学生的干预，增加化学教学的可探索性，以及学生在学习中的可选择性，利于丰富学生理解化学知识和定理概念的方法。从前文可以看出，模型认知思维的培养离不开教师的指导，也需要学生具备充足的基础知识，因此对于化学教师而言，如何培养学生的思维习惯，使其基于自身对不同知识和定理概念的了解，从模型认知层面探讨化学反应和能量转换的规律，也是培养学生学科素养中一个绕不开的问题。除此之外，讲解化学教学中微观变化的问题，也应引起化学教师的关注，以便在学生掌握基础知识后，给予学生更多的思维引导，这将对学生的学习能力提升带来更多的正向影响，反复如此，才能更好地落实学科素质的培养要求，确保学生的模型认知能力逐渐提高。例如，教师可以选择一些学生常见或者比较熟悉的化学反应，提高学生的“模型认知”能力。教师可以在课堂教学中播放一段点燃奥运会主火炬的视频，并让学生思考奥运会火炬燃烧涉及哪些热化学方程式以及化学反应。然后，教师可以引入相关的化学模型，让学生结合上述化学反应分析丙烷点燃后的能量变化，从而帮助学生探究奥运会主火炬点燃过程中发生的能量转化。教师应在教学中不断引导学生构建化学模型，使学生形成惯性思维。这样，当学生遇到“化学反应与能量转化”的相关问题时，就会自然而然地构建化学模型。

（五）由学科素养的培养要求增加化学教学弹性

化学教师作为导学者和学生思维的调动者，需要将化学反应模型、学科素养的培养要求以及学生之间的个体差异作为三个变量，在选择教学方法提供化学模型方面展开研究。同时，培养学生模型认知思维时，大多数教师更倾向于粗略化的处理，从不限制所用的教学材料，这对于高中阶段的学生而言，会出现理解原子结构模型不充分、运用模型认知思维进行解题实践效率不高等问题。由此可知，教师在模型认知思维培养中选择的微观图片和实物模型，一定是对高中生有益的，只有内容符合学生的认知，不过分拔高难度，适宜增加学生的学习探索度，才更利于学生的接受。比如，在具体的教学实践中，学生会遇到多种模型超出自身认知水平的情况。因此，不能忽视学生的个体水平的差异，而仅仅根据表面判断学生是否能够接受这些模型。再比如，处于学生认知范围的数学、图像以及语义三种模型，会因为学生的认知水平不同而产生错误的认知。因此，如何引导学生正确选择适当的模型、如何让学生对其主动接受以及正确认识到模型的重要作用，是培养学生掌握合适表达模型的关键。

四、结束语

将模型认知思维作为转变教学结构的条件，可保护学生的好奇心，发展学生相关的学习能力，这种教学方法更理性，也符合培养学生核心素养的条件。其次，帮助学生了解关于模型认知的探究方法，继而使其在探究过程里产生自身的学习观点，结合师生之间的课堂对话，易于改变学生认识化学问题的深度，在此基础上，借由课堂讨论等方法，可令学生根据电离过程建立相关的化学模型，提升自身的学习主动性。可见，通过图形结合、知识与模型结合的教学方法，是训练学生模型认知思维的关键，更是利用视觉刺激、问题引导和知识运用的方式，培养学生模型思维的关键。除此之外，教师还应通过问题引导学生，对其进行更多的教学干预，才能帮助学生从探索中形成模型认知思维，丰富学生理解原子结构模型以及化学定理概念的途径。正因此，在培养模型认知思维的过程中，教师需要承担起教育指导的工作，使学生具备充足的知识储备，应对后续的学业发展问题。

[1] 陈谦明.论高中化学核心素养“模型认知”思维在教学中的培养[J].课程教育研究,2019(03):171-172.

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1002-7661(2022)05-0097-03

本文系2021年西宁市教育科研课题《新高考背景下高中生化学模型认知能力的调查研究》研究成果，课题编号：XNGZZX21022。

本论文为西宁市教科院专项课题《高中生化学模型认知能力的调查研究》的研究成果。