基于新课标模型认知在高中化学教学中的功能与价值研究

摘要：基于CASES-T 模型理论将高中教材中模型分为实物模型、理论模型和认知模型，并从理解、建构、运用和优化模型的视角研究高中化学教学各环节中模型认知的育人功能和学科价值，精准建构素养为本导向下的高中化学课堂教学体系，促进化学核心素养的培养，提升学生的关键能力。

关键词：模型；模型认知；课程标准；学科核心素养

中图分类号：G630""" 文献标识码：A"" 文章编号：1009-3583（2024）-0145-03

Research on the Function and Value of New CurriculumModel Cognition in High School Chemistry Teaching

LIU Yuan-da

（ Chongqing Yunyang Shuangjiang Middle School， Yunyang 404500， China ）

Abstract： Based on the theory of CASES-T model， the models in senior high school textbooks are divided into physical model， theoretical model and cognitive model， from the perspective of understanding， constructing， applying and optimizing the model. This paper studies the educational function and subject value of model cognition in each link of senior high school chemistry teaching， and precisely con- structs the classroom teaching system of senior high school chemistry under the guidance of accomplishment， promotes the cultivation of chemical core literacy， enhances the key ability of students.

keywords： model; model cognition; curriculum standard; subject core literacy

“模型”一词在2003年我国教育部颁布的《普通高中化学课程标准》中被提到9次，在《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）中被提到63次，其育人功能与学科价值被进一步优化和提升。

新课标明确了模型认知为化学学科核心素养。如何落实模型认知素养为本导向下的“教、学、评”一体化教学？需深入研究高中化学课程标准和人教版高中化学教材中“模型”的功能与价值，提高课堂教学实效性。

1模型的价值与功能初探

1.1模型含义与价值

新教材（人教2021版）高中化学第一章物质及其变化第二节离子反应及应用的方法导引中对模型的定义为：在对研究对象进行实验观察和证据推理的基础上，利用简化、抽象和类比等方法，将反映研究对象的本质特征形成一种概括性的描述或认识思路，是理论发展的一种重要方式[1]。模型本身是不直接产生价值的，在化学学科中大多数结论只是在某些情况下成立，模型能够把特定结果所需要的条件清晰地揭示出来。当原型太小、太大、太快、太久、太遥远或太复杂时，对结构和变化过程需具体化和形象化；对因果关系可用数学表达时，人们常用模型来认知、分析、推测、论证和探究。

1.2模型分类与功能

高中化学教学要引导学生从微观层次认识物质，用化学式、结构式、结构简式和方程式描述物质及其变化规律。从研究内容和方法上可将高中化学教材中的模型分为：

（1）实物模型：人们根据相似性理论按原系统比例缩小（或放大或与原比例一样）的实物，具有某种特定功能的三维相似性，包括宏观实物模型和微观实物模型两类。宏观实物模型是用实物或图片进行定性或定量地描述类比化工生产和化学实验设备的主要结构与工作原理的模型，如化工类生产设备模型、化学实验装置模型、电化学装置模型等。微观实物模型是人们用符号、图片、动画、实物等形式抽象、简化描述物质的组成与结构，解释物质的结构与性质，如电子云模型、原子结构模型、结构示意图模型等。

（2）理论模型：人们为研究对象确定的主要变量、因素和规律而以数字、文字、符号、图片、图表、公式等形式建立的概念、原理、定律及预测物质变化规律的模型，如概念模型、物质结构理论模型、元素周期律模型、物质变化过程模型、理想气体模型、化学反应原理模型等。

（3）认知模型：人们对已知的化学知识整理成能看、能听、能理解、能思考、能规划任务的模型，从认知心理学范畴又可称为思维模型或认识模型，常用图表、图片、关系图、动画或文字等方式描述研究对象系统化的认识思路，包括研究对象、认知角度、化学问题及目标任务四要素，是学习一个模块化学知识和解决一类化学问题时所必备的方法。如硫元素“价类”二维图认知模型、“铁三角”转化关系认识模型、原子结构思维模型、溶解度认识模型等。

这三类模型相互联系，没有严格的界限，仅从研究对象类别和功能上做了大致区分。单旭峰还从考查的角度把认知模型分为5种：概念模型、结构模型、过程模型、数学模型和复杂模型[2]。而基于新课标、新教材和素养为本导向的“教、学、评”一体化的角度来研究和分析模型，概念模型属于理论模型，结构模型属于微观实物模型，过程模型和数学模型属于认知模型中的思维模型。

2发展学生模型认知素养分析

2.1模型认知的涵义

认知是指人们通过感知、思考和理解来获取知识和认识世界的过程。它涉及感知外界刺激、注意力的选择和集中、记忆的存储和回忆、思维的加工和推理、语言的理解和表达等多个方面，帮助人类理解世界、获取知识和解决问题。新课标中模型认知素养表述为：知道可以通过分析、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]。

2.2“模型认知”的化学学科功能

新课标对“模型认知”素养的要求包括对模型本身的认识和理解、运用多种模型去表征和解释现象，以及建构模型并优化模型。还对模型认知水平划分为：水平1：学生能识别物质模型和理论模型，能理解与辨析化学事实和理论模型的内在联系。水平2：学生能运用理论模型归纳、解释化学现象；推测和论证物质的结构、性质及变化规律。水平3：学生能分析物质变化的理论模型，改进和优化模型。水平4：学生能根据化学问题情境建构、运用、探究、优化模型。概言之，基于高中生学习化学认知特点和新课标模型认知水平划分，模型认知可分为理解模型、建构模型、运用模型和优化模型，按此对师生的要求难度越来越高。

2.3“模型认知”素养的学科价值

（1）课程目标要求

教师在化学教学中引导学生多角度理解、建构、运用和优化模型，以此解决化学问题和研究复杂的化学问题，多角度、多方法培养化学模型认知素养。

（2）课程内容和教学提示要求

郑长龙等专家认为内容（Content）、活动（Activ- ity）、策略（Strategy）、评价（Evaluate）、情境（Situ- ation）表征了新课标所倡导的化学课堂教学系统构造（如下图）[4]。

构建五要素整体系统并发挥系统作用才能实现素养为本的整体目标（Target），简称 CASES-T 模型。倡导基于 CASES-T 模型对内容、活动、策略、情境以及评价等进行合理的科学的设计整合，可以有效达成“素养为本”导向下的“教、学、评”一体化教学目标。

研读新课标会发现，模型认知不仅在化学各主题培养学生必备品格、关键能力和核心素养中发挥核心价值作用，而且还是素养为本导向下教师对课程内容、教学策略、学生活动建议、情境素材建议、学业质量和核心素养等方面构建课堂教学和建立化学模型认知体系的基础。其价值在各主题的各环节具体表现如表1：

3 CASES-T 模型和模型认知素养导向下高中化学课堂设计的思考

CASES-T 模型为“素养为本”导向下的“教、学、评”一体化课堂教学设计提供了具有操作意义的设计路径。教学目标素养化、教学情境真实化、教学内容任务化、教学活动多样化、教学评价适时化、教学策略智慧化成就新课标背景下发展学生化学核心素养的化学课堂。新课标每一主题的内容都由“内容要求”“教学提示”和“学业要求”呈现了 CASES-T 模型结构设计，以便化学教师有效构建新课程标准背景下化学课堂教学系统。因此，化学教师只有认真研究课程标准和教材的模型认知素养要求，构建模型认知和 CASES-T 模型课堂，才能提高新课标新教材新高考背景下的课堂效率。

教学内容贯穿在整个教学情境中是十分重要的。课堂教学设计可将教学内容进行模型认知与关键能力培养的“任务化”分解，将内容、情境、活动、评价协同，按一定的线索层层递进逐一解决任务，达成教学目标。而每个教学任务以“模型认知素养”为根本目标追求，创设“实验探究”“对话与讨论”“教材阅读”“提问与回答”“模型搭建”等丰富的活动感知外界刺激，选择性地关注某些信息，而忽略其他信息，再对信息进行加工和处理。教师在教学反思和学生信息反馈中不断调整教学策略，灵活运用 CASES-T 模型，做实做细“教、学、评”一体化，全面培养学生的化学核心素养，提升关键能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中教科书化学必修第一册[M].北京：人民教育出版社，2021.

[2]单旭峰.对“模型认知”学科核心素养的认识与思考[J].化学教学，2019（3）：8-12.

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

[4]郑长龙.2017年版普通高中化学课程标准的重大变化及解析[J].化学教育，2018，39（9）：41-47.

（责任编辑：魏登云）