管臻英

摘 要：化學是高中階段的基礎課程之一，主要研究物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構以及變化規(guī)律。新課改將證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)列為化學核心素養(yǎng)之一，要求培養(yǎng)學生的縝密的邏輯推理能力和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，幫助學生建立化學認知模型，這對高中化學教學提出了新的要求。本文首先闡述了思維導圖構成，證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的內(nèi)涵，并以實際教學案例進行分析。

關鍵詞：思維導圖;高中化學;證據(jù)推理與模型認知

引言：根據(jù)《普通高中化學課程標準（2017年版）》的要求，將證據(jù)推理與模型認知列為化學核心素養(yǎng)之一。化學是一門以實驗為基礎的學科，通過化學實驗展現(xiàn)物質(zhì)發(fā)展規(guī)律，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，通過實驗培養(yǎng)學生的科學思維，從而提高學生的化學核心素養(yǎng)，為學生的終身發(fā)展奠定基礎。由于高中化學知識點涉及內(nèi)容比較廣，并與現(xiàn)代生活緊密聯(lián)系在一起，需要學生具備一定的邏輯推理能力。通過培養(yǎng)學生的證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)，有助于加強學生對化學知識的理解，提升學生的邏輯推理能力。將思維導圖應用在高中化學證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，可以充分利用思維導圖的直觀性、便捷性，加深學生對學習知識的認識和理解。

1.思維導圖與證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)概述

1.1思維導圖

思維導圖是一種圖像式思維工具以及一種利用圖像式思考輔助工具，最開始應用在特殊教育領域。上個世紀八十年代傳入到我國，主要幫助學生克服學習障礙。它用一個中央關鍵詞或者想法，利用線條、顏色、圖形以及關鍵詞，將各個中心詞之間的關系表現(xiàn)出來，結(jié)合人類認知的特點和學習規(guī)律，模仿人腦學習方式，縮短文字數(shù)量，便于人的理解和記憶。思維導圖主要由中心主題、關鍵詞、線條、顏色、圖片五部分構成。中心主題屬于整個思維導圖的中心地位，并在中心主題基礎上延伸二級主題、三級主題等;關鍵詞主要用來表示中心主題的分支，突出思維導圖的層次性;線條是從思維導圖的中心主題向下一級關鍵詞的延伸，有助于各級關鍵詞的梳理，線條粗細根據(jù)思維導圖的內(nèi)容進行選擇;色彩主要用來區(qū)分思維導圖不同分支，也可以吸引學生的注意力;圖片可以給學生直觀的認識，帶來感官上的刺激[1]。

1.2證據(jù)推理與模型認知

化學核心素養(yǎng)是學生在學習化學過程中逐漸發(fā)展并解決化學問題過程中表現(xiàn)出來的關鍵素養(yǎng)，一定程度上反映了學生從化學角度認識客觀事物的方法和水平。根據(jù)《普通高中化學課程標準（2017年版）》的要求，化學核心素養(yǎng)包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、實驗探究與創(chuàng)新意識、科學精神與社會責任五個方面。證據(jù)推理與模型認知是要求學生具備初步收集各種證據(jù)，對物質(zhì)的性質(zhì)與化學現(xiàn)象進行分析推理，并根據(jù)已有的證據(jù)和結(jié)論明確兩者之間的邏輯關系，能夠靈活運用各種模型描述化學現(xiàn)象，并預測物質(zhì)與變化的結(jié)果，根據(jù)物質(zhì)變化的信息建立模型。證據(jù)推理與模型認知化學素養(yǎng)是要求學生根據(jù)證據(jù)對問題進行假設、推理、驗證以及建立模型的過程?；瘜W模型是根據(jù)化學知識構建，用來幫助學生理解化學抽象知識，揭示化學客觀科學規(guī)律。

2.基于思維導圖促進高中生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)策略

2.1基于證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)教學思路

根據(jù)高中化學“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的要求，利用思維導圖教學的時候，首先要培養(yǎng)學生的問題意識，根據(jù)所學知識提出疑問，然后帶著疑問去分析問題、收集相關證據(jù)，最后提出假設，最后進行推理論證?；瘜W模型的建立需要學生根據(jù)所學的化學物質(zhì)的性質(zhì)和特點，構建化學模型，并用模型解決實際問題[2]。

2.2基于思維導圖培養(yǎng)學生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)方案

本文以高中化學必修課程《物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用》這一課時為例，將思維導圖應用在培養(yǎng)學生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的教學設計。這節(jié)課的重點是讓學生掌握物質(zhì)的量在化學反應方程式計算中的變換與應用，數(shù)學化學計算的常用方法。物質(zhì)的量化學計算是高中化學計算的核心內(nèi)容，通過第一節(jié)課程學生已經(jīng)學習了物質(zhì)的量的含義，物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量的關系，氣體摩爾體積與物質(zhì)的量濃度換算關系，并進行化學方程式的計算。但是學生在計算的時候，常用質(zhì)量解答問題，化學計算題物質(zhì)成分復雜，質(zhì)量解題方式增加了學生的計算難度。

2.3教學過程設計

【課堂導入】通過前面章節(jié)的學習，我們已經(jīng)知道構成物質(zhì)的粒子數(shù)和物質(zhì)質(zhì)量之間的關系，那么這節(jié)課我們將學習如何將物質(zhì)的量應用在化學方程式的計算。

上課前，教師將化學方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2陳述在黑板，讓學生根據(jù)學過的知識，標出各個物質(zhì)之間化學計量數(shù)、粒子數(shù)和物質(zhì)的量之比。分析教師列出的化學方程式，根據(jù)相關的物理量找出這些物理量之間的關系。

2Na+2H2O=2NaOH+H2

化學計量數(shù)之比 2 2 2 1

粒子數(shù)之比 2 2 2 1

物質(zhì)的量之比 2mol 2mol 2mol 1mol

根據(jù)上述內(nèi)容，可以得出化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比。通過物質(zhì)的量（n）、摩爾質(zhì)量（M）、物質(zhì)的量濃度（c）和氣體摩爾體積（Vm）幾個物質(zhì)量之間的關系，并建立以下數(shù)學模型：

通過物質(zhì)的量網(wǎng)絡模型，可以讓學生直觀了解到物質(zhì)的量之間的聯(lián)系，并將其應用在具體的計算中，提高學生的化學綜合應用能力[3]。

【練習】將6.5g鋅放入到足量的鹽酸中，如果鋅與鹽酸發(fā)生完全反應，請計算出6.5g鋅的物質(zhì)的量，參與反應的鹽酸的物質(zhì)的量以及產(chǎn)生氫氣的體積（標準狀況下）

【解題提示】根據(jù)題目的內(nèi)容，學生必須列出鋅與鹽酸的化學方程式，然后根據(jù)已知的物理量換算成物質(zhì)的量。

鋅與鹽酸的反應：Zn+2HCl=ZnCl2+H2

化學計量數(shù)之比：1 2 1? ? 1

物質(zhì)的量之比： 1mol 2mol 1mol 1mol

根據(jù)題目的要求，要計算6.5g鋅的物質(zhì)的量，則n=m/M，將數(shù)據(jù)帶入公式得出：6.5g/65（g/mol）=0.1mol;鋅與鹽酸發(fā)生化學反應的物質(zhì)的量不能按照上述公式進行計算，根據(jù)化學方程式，可以得出參與反應鹽酸的物質(zhì)的量是鋅的物質(zhì)的量的2倍，鋅的物質(zhì)的量是0.1mol，那么參與反應鹽酸的物質(zhì)的量就是0.2mol;氫氣的體積計算公式n=V/Vm，其中Vm=22.4L/mol，鋅的物質(zhì)的量和氫氣的物質(zhì)的量之比為1：1，可以得出氫氣的物質(zhì)的量是0.1mol，那么可以得出氫氣的體積V=0.1mol×22.4L/mol=2.24L

【思考】根據(jù)上述題目，以物質(zhì)的量為中心的化學計算題有什么規(guī)律？

【教師總結(jié)】根據(jù)化學方程式可以建立以下數(shù)學模型

結(jié)束語：綜上所述，將思維導圖應用在高中化學教學環(huán)節(jié)，可以充分利用思維導圖的直觀性，展現(xiàn)化學物質(zhì)的特點與變化，讓學生收集相關證據(jù)，對物質(zhì)的量以及變化提出假設，在假設基礎上進一步推理，建立知識模型解決化學難題。

參考文獻

[1]蔣偉玲.基于思維導圖促進高中生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的研究[D].湖南：湖南師范大學，2019.

[2]陳艷，李發(fā)順.”速率-平衡”圖像問題解決模型構建的教學思考[J].化學教與學，2019，（12）：11-15.

[3]成際寶，高翔.利用思維導圖提升學生化學核心素養(yǎng)的探索——以”金屬鈉的性質(zhì)與應用”為例[J].化學教學，2017，（5）：41-45.