浅谈核心素养视域下高中化学建模能力*

张小琼

（福建省古田县第一中学 福建古田 352200）

引言

化学教师如果想要针对学生的化学建模能力进行培养，就要从建模案例的特征入手，并结合化学核心素养的相关内涵进行授课，以此来提升学生的学习质量和效果。同时，在授课的过程中，教师还要充分地坚持学生的主体地位，通过采用多样化的教育手段，更好地帮助学生掌握相应的化学理论知识，从而提高学生的化学核心素养[1]。

一、高中阶段化学建模能力简析

在高中化学课堂上，教师要结合高中阶段学生的思想认知、学科育人目标，有效地开展多样性的教学指导活动，促使学生在教师的指导与帮助下，提高实践学习技能与水平，为学生多元化开展化学知识、深度挖掘活动、做好铺垫工作。教师要科学地应用趣味、前沿、新颖的教学理念，将化学知识进行有效整合，全面培养学生的化学建模意识，提高其化学建模能力，帮助学生深度开展对化学知识的分类、探究、应用、总结等综合能力，从而提升教学的质量与水平。

1.化学建模能力的特点分析

为确保学生的建模水平可以在高中化学教学平台上获得有效提升，在课堂教学之前，教师必须做好对建模技巧的合理阐述与说明，并根据学生当前的能力水平，提高教学的效果，以此确保学生的建模水平有效提升。建模技能是高中化学中的新概念学习的主要部分，是对学生今后成长影响较为深远的一项关键的素养。在建模过程中，教师还要帮助他们提高对化合物构成信息的理解，从而利用抽象化的化学建模来掌握具体概念的结构性质信息。在当前高中化学的基础课程上，不但要对学生展开相关知识的学习，而且还必须帮助他们在头脑里形成完整的化学知识系统。所以，在当前对学生教育的过程中，化学教师也就必须更加加强对学生模型技能的有效培养，提高教育的质量和效率。在对学生进行建模技能培养的过程中，不仅可以在对学生知识点训练方面得到了巨大的效益，而且也可以同时扩展学生的知识视野，从而通过对学生化学专业的模型教育，也可以增加对学生化学专业素养的有效培养，从而体现了化学课程的有序化与针对性。所以，在当前高中化学的基础课程中，所培养的知识建模技能是十分关键的，同时教师也应以这一基础教学任务为主要的切入点，来使基础课程顺利开展，以便于更充分地调动学生思维，引导他们更加高效地训练模型技能[2]。

2.高考对化学建模能力的具体考察要求

在学生基础能力培养体系中，高中化学中的建模知识是其中的一项重要内容，要求教师以简练的语言，辅助学生理解和认知化学反应的本质，让学生获得理想的学习成效。在全国有机化学高考中的内容说明：有机化学课程，为了检验考生对有机化学理论知识与基本技能掌握水平及其对建模技能的掌握，通过运用建模技能来解决实际问题，注重于理论联系实际，同时强化了对学员的科研素质的有效考核。在这一课程概念的作用下，教师们需要严格按照国家考核大纲中所要求的教学目标，基于有机化学专业的特性，对学生的建模能力展开全方位的培养工作。另外，在课堂学习的过程中，化学教师也应该做好与学生之间的互动与沟通工作，对学生展开更具针对性的指导，以这种方式培养学生的综合实力，有利于达成课堂教学的目标，使学生能够在学习中深化建模技能。因为化学是研究物质微观世界本性的范畴，所以能够让学生在平时复习的过程中进一步了解化学的一些本质特征知识点，从而加强对其他化学知识点内涵的理解。在后续教育的进程中，教师应要求学生掌握化学微观的一些知识点，使学生可构建更为完备的化学知识框架。也正由于在目前的化学知识体系中，所涉及的知识点通常具有高度综合性的特征，使得学生在复习中常常会存在着许多的问题与困惑，亦或存在认知上的问题。所以，在当前高中化学的教育进程中，教师应加大对学生建模技能的训练力度，使学生可以通过从某些知识点中发现化学知识背后的某些内涵，并以此提升学生的复习效能。在有机化学知识体系中，空间建模实力的培养，是一种有效地锻炼学生实践技能的方法，需要使其形成完整的化学空间思想，并进行概念与相应知识点之间的合理连接和交互，有助于在契合于考试大纲提出新要求的条件下，促进学生学习效能的提升。在化学教学实践中，教师更要强化学生对建模方面的理解，以便于为学生今后的教学打下更加扎实的基础[3]。

二、核心素养视域下高中化学建模能力的培养策略

良好的教学策略对于提升高中生的化学学习核心竞争力，具有积极的影响。教师要在实践育人的过程中，结合核心素养视域，全面培养学生的化学建模意识，借助丰富多样的化学教学手段，锻炼学生的化学建模能力，使学生根据自身的实际需求与不足，有效开展化学能力提升活动，积极形成良好的课程学习思想，从而创新课堂学习形式和方法，激发学生的化学建模潜力，使学生在具体化学实验、习题等磨练过程中，增强对知识要点与重点的掌握技能，彰显出学生建模能力提升的价值和作用[4]。

1.优化建模能力的培养条件

现阶段的化学教学活动中，教师应致力于营造良好的教学环境，使学生的建模能力培养条件得到完善，为学生今后进行建模练习埋下了伏笔。首先，在实际教学过程中，教师应科学、灵活地运用信息技术，让教学中较为抽象的内容，变得更加具体、直观，便于学生对知识进行理解与内化。例如，学生们在中学阶段学习微观化学问题时，常感到困惑，其主要原因在于学生的思维能力有限。在实际教学的过程中，教师们可充分地使用电子设备，并带领学生参与到实践活动中。这样不但能够增加课堂的生动性，还可以使每位同学都可以投入到课堂学习中。其次，在班级教育的过程中，教师还可以运用三维虚拟现实仿真技术，来使学生比较积极深入地完成对化学基本类型重要知识点的理解。例如，高中化学教材课本最常见的一个实验方法就是让钠溶于水中，但也正是因为在钠溶于水中后基本类型变化往往是十分激烈的。许多教师也不会在教学实践中，为学生提供这一观察实验，不过正是因为这些实验知识内容都是相对抽象的，使得学生在日常掌握时往往会面临着许多的问题。所以，想要克服这一状况，教师通常要在班级教学活动的过程中，要灵活使用虚拟仿真技术，以建立三维立体模型的方式，完成对整个实验的模拟，不仅可显示出化学科目自身的魅力，还可以给学习者比较生动形象地介绍相应的知识内涵，使整个课堂显得比较富有开放性和合作性的特点。教师也要懂得在提升自身素养与教学水平的同时，充分利用现代信息技术的优势，实现构建高效课堂的目标。

2.创设生动的教学情境

教师应该创设活泼且富有趣味的教学情境，能够让学生强化对知识要点的认知。教师应该通过借助已有的课堂环境，向学生更加生动地展示有关的内容，从而使他们获得非常直接化的感受。因此，在课堂的环境中，当教师不断向他们引入有关元素周期律这样一种观念后，才能在接下来的教学活动中，以第三周金属为基础内容，为学生提供教学服务；或者也可在教学活动中，为学生介绍金属镁与冷水化学反应时是十分激烈的，再释放出氢气。镁与冷水进行化学反应时速率是很慢的，与沸水进行化学反应时速率则很快。而教师在给学生介绍这些内容时，就必须使学生根据在实验中所介绍的内容，来分析第三周期中金属性强弱间的关系，让他们根据自己的化学知识和认知水平开展自主性探讨和研究，以便在他们心中形成良好的认识系统和掌握知识的模式，有助于他们建模水平的有效提升[5]。

通过在具体教学情境中，那学生提供良好课堂学习体验，并能给予学生积极向上的侧面学习心态推动，从而引导学生对化学知识内容产生探究和讨论心理，在一定程度上，有利于教师对高中阶段化学知识的讲解与相关教育工作的开展，并能够对学生个人化学知识建模能力进行有效促进提升。所以与学生在教学情境的加持下，对课堂内容进行实时转化，将课本中的文字变得灵活生动起来，结合教师的有效引导，为学生营造“耳边响起课文定义，脑中浮现具体实验操作”的良好学习状态。教师可以从贯彻新课改教育目标，结合信息技术，运用新型教育手段，帮助学生理解知识，丰富课堂学习范围，增加教育素材层次，从而良好利用互联网，提升个人知识状态以及价值观念。也可以从与学生增加对知识的沟通频率，或者是展开就知识为探讨主题的自由讨论环节，对学生个人思维进行有效促进养成，帮助学生在讨论化学知识的过程中，在脑海中形成具体模型，有益于对学生个人化学知识建模能力的培养，同时达成培养学生综合发展，全面推进的教育目标。

3.有效提问强化学生思维意识

高中时期的学生正处在身心成长的关键阶段，由于自身的社会约束力不足，且易于接受外部的干扰，社会适应能力以及自主学习意识也亟待培养。因此，作为学校教学的特殊媒介，教师应该发挥自己的主导作用。课堂提问是课堂教学中发展主导作用的主要手段，但怎样在有限的课堂教学时间里发挥孩子们最大的认知潜能，却有赖于课堂问题的实效性。而所谓高效的课堂问题，就是指在教学上能够引导孩子认真思考，让学生由此展开讨论，是一种能够确保学生教学参与程度的方法。教师可考虑在实际教学中，采用层次递进型教学提问方式，遵循由表及里、由浅入深的原则，使学生的基础知识、解决问题的能力有所提高，从而引导学生在积累知识点的同时，也掌握了解题的方式。教师也可以从提问流程中，直接地体会到学生对所学知识点与方法的领会状况，并由此来调控课堂教学节奏，从而掌握课堂的时间与深度。另外，合理的课堂问题也可以增强学生对知识点的了解与记忆。严肃的上课学习气氛，使得学生们在解答题目时会充分地调动自身的现有化学知识经验，在经过深入思考、科学分析后，可得到较为合理的答案。在此期间，学生会聚焦自身的目光，对答题时所用的知识点印象更加深刻，从而加强了对知识点的掌握与记忆。学生树立化学建模意识，是一项长期工程，也具备循序渐进的特点。创设问题情境是一种符合现代教育思想的可行之计，有利于深化学生的建模思维。教师可在教学过程中，以安排难度适宜问题的方法，指引学生在建模知识应用之时，解决实际的问题，切身体会建模知识的作用。例如，在讲解电化学基础方面，其中主要包括了原电池、电解质的基本特性，也涉及了其工作原理等内容。该部分知识内容繁多复杂，对于学生来讲，具有较强的挑战性。如果教师此时按照传统教学模式，向学生以直接讲解的方式传递知识，可能会出现教学氛围沉闷等问题，容易增加学生的学习压力，也不利于激发学生的热情。教师此时可选用构建问题情境的方法，让学生逐步理解电化学的知识内容，可利用建模思想解决具体问题，也能使学生达到学以致用的境界[6]。

4.理解并实践化学建模能力

通过对学生化学建模能力的初步培养，可帮助其对建模知识拥有的一定认知，但仍有学生存在理解偏差或停留在表面，如基本形态结构，未能将建模知识得以深化，以至于无法灵活运用建模知识，对今后遇到的问题进行解释说明[7]。教师应在培养学生建模能力过程中，指引其对已经掌握的建模知识，展开更深层次的使用，使学生的建模能力得以形成。对于化学建模能力培养来讲，其本质在于要求学生在认知建模知识的条件下，经过教师的有效解释与合理引导，使其可以更加深刻地认识化学建模的功能、含义、范围与局限性。具体体现为，认识实物建模的基本构造和特性、思维模式的基本内容和外延，以及用符号模式所描述的化合物的构成、微粒的排列，以及各种化合物之间量的相互关系等。但不管学生对化学建模掌握到何种程度，都必须通过运用化学建模来加强与深化学生的化学建模思维能力[8]。化学建模的运用，可理解为学习者在了解化学建模知识之后，再利用建模去说明或者阐释已获得证明的化学反应理论，或是预言未知的物理化学事件。利用建模思想，对化学反应过程进行说明，或阐释物理化学现象和变化规律、预言物质的变化规律以及可能产生的化学性质[9]。也因此，对于元素周期律的研究内容，我们先要了解各主族的各周期元素的分子间半径距离、电离能和电负度的变化规律等，对元素周期律有一个初步了解之后，利用此思维模式，去做出相应比较、分析与推论。内容上主要涉及到了，元素金属与非金属性的比较、氧化性和还原作用，以及气态氢化物的化学稳定性的强弱、最高价氧化物的水化物酸碱性、判断某元素在周期表中的地位、预测元素以及化合物的化学特性等。又如，对于有机物质的化学学习，学生们首先要了解有机物质的主要结构特性，如有机物质的分子式、结构式、化学结构和官能团等。之后，应当以上述内容为主要参考依据，判断有机化合物的关键化学性质，即化合物同其他物质能够发生的反应，也可对反应的现象加以描述、解释，其中，包括氧化反应、酯化反应、加成反应、取代反应等。比如，在甲烷和乙烯两种物质中，因前者的分子结构中只含有C-H单键，便可判断其能够同卤素单质发生接触后，能够发生取代反应。后者则在分子结构中除了含有C-H单键以外，还包含C=C双键，学生可以此确认其能够同卤素单质，产生加成和取代反应。由此可见，掌握和使用建模知识，可辅助学生巩固化学基础知识体系，深化对化学规律的认识，有利于将建模知识同问题的解决进行挂钩，使学生拥有良好的建模知识应用体会。教师要在指引学生加强对建模知识学习的基础上，让学生可以认清其本质，促使学生拥有良好的化学建模能力[10]。

5.提升学生的自主探究能力

学生建模能力的提高和培养，通常要依赖于自主训练，对建模知识要点加以掌握和记忆，使其逐步成为自身知识框架中的一份子，促进对学生建模能力的高效训练。所以，在当前高中阶段的化学教育课程中，教师必须提高对学生独立探索能力的有效训练，使其可通过灵活地运用自身的认知能力，不断充实化学思维，增强对建模能力的充分锻炼[11]。因此，在班级中，给学生讲述“原子核的组成”等这些有机化学基础课程时，教师除了要锻炼学生的化学建模能力，也应当在实际教学中，对本课教学内容进行认真设计，做好相应的备课工作。首先，教师可考虑为学生传递文化方面的知识，如讲解化学的历史等，帮助学生能够先行对相关知识点有足够的理解，又通过把相对电子数重新转移到了原子质量与相对质量中，并从中给出了相对分子与质量数之间的定义，再通过积极引导，辅助学生可以对同位素、核素间的关系，获得新的认知[12]。通过层次化的教学结构设计，学生可更加充分地利用主动探究能力，加深了对相关基础知识点内容的印象，能够充分提高自身的化学建模能力。

通过在课堂讲解过程中，对学生进行知识的传授与个人能力的培养，教师也应当利用课余时间，为学生布置一些实践性作业，从而达到对学生个人能力进行教育与思维观念促进养成的教育目标。促使学生在课余时间内，通过复习教师在课堂中讲解知识所用的微课，或是在网络中搜寻相关的重点内容讲解视频，进行多方面、多角度的学习，找到最适合自己的记忆方式，实现对课堂重点知识的复习与巩固，对自己的知识脉络进行查缺补漏，有益于学生构建知识模型，也能够保证学生在这一学习过程中的自主性，针对学生不同情况，促使学生在更充足的学习时间里，进行知识理论与实践操作的有效融合，提高学生个人学习能力的同时，保证课堂教育效果，对学生的化学知识建模能力进行促进养成，提升学生解决综合生活实际问题的意识[13]。

结语：

在高中化学教学过程中，训练学生的建模能力具有现实意义。这就要求教师应精心开展教学设计工作，通过优化建模培养条件、创设生动教学情境、提出适合学生当前学情的问题、辅助学生理解和实践建模能力、提高学生自主探究能力等手段的应用，将建模能力的培养，贯穿于课堂的各环节中，进而带动我国高中化学教育事业的长远发展。