祖琳 馬麗娟

摘? 要：高中化學(xué)中的基礎(chǔ)與核心仍然在于元素及化合物知識，深入了解元素及化合物知識能夠幫助教師與學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)、提高教學(xué)效果。模型的概括作用可以幫助老師和學(xué)生梳理元素與化合物知識的核心內(nèi)容，幫助學(xué)生在解決元素化合物各類型問題時抓住核心本質(zhì)，選取不同的解決問題的思路，可以運(yùn)用相同的解決問題的方法解決復(fù)雜問題。外顯問題解決的認(rèn)識角度與認(rèn)識思路，使教師能夠更有效地示范問題解決的思路與推理過程，幫助學(xué)生提高推理能力，使學(xué)生在面對陌生情景時主動運(yùn)用模型思維解決問題。

關(guān)鍵詞：金屬? 化合物? 高中化學(xué)? 模型認(rèn)知

中圖分類號：G63? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）11（a）-0168-03

Exploring the Application of Model Methods in Element and Compound Teaching

ZU Lin? MA Lijuan

（Shanxi Normal University， Linfen， Shanxi Province， 041004? China）

Abstract： The foundation and core of high school chemistry still lies in the knowledge of elements and compounds. An in-depth understanding of elements and compounds can help teachers and students clarify teaching goals and improve teaching effects. The general function of the model can help teachers and students sort out the core content of element and compound knowledge， help students grasp the core essence when solving various types of element and compound problems， choose different problem-solving ideas， and use the same problem-solving method. Complex issues. The cognitive perspectives and ideas of explicit problem solving enable teachers to more effectively demonstrate problem solving ideas and reasoning processes， help students improve their reasoning ability， and enable students to actively use model thinking to solve problems when facing unfamiliar situations.

Key Words： Metal; Compound; High school chemistry; Model cognition

1? 提出背景

元素化合物知識從知識的類別上屬于事實性知識或陳述性知識，是中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，約占中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的60%。但由于元素及化合物知識繁多，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中只學(xué)習(xí)代表物，如在金屬及化合物學(xué)習(xí)中，僅學(xué)習(xí)鈉、鐵、鋁等金屬及其化合物的性質(zhì)，各物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，并且常以實驗或?qū)嶒灛F(xiàn)象總結(jié)原理，學(xué)生在這部分的課堂學(xué)習(xí)時常常覺得有趣、簡單，但實際上確是以記背的方法學(xué)習(xí)，難以聯(lián)系具體事實解決實際問題，難以通過代表物質(zhì)的個性認(rèn)識全部金屬及化合物的特性。元素化合物內(nèi)容本身具有繁雜、瑣碎的特點，記憶量大，容易混淆。元素與化合物知識不僅是化學(xué)教學(xué)的難點，也成為影響學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的重要因素[1]。

研究者通過對元素及化合物知識及學(xué)生學(xué)情的研究發(fā)現(xiàn)，在元素及化合物學(xué)習(xí)的主要問題在于不能充分體現(xiàn)元素化合物知識的教學(xué)價值、用于聯(lián)系各種任務(wù)的核心結(jié)構(gòu)的缺乏、學(xué)生活動的層級化和系統(tǒng)化不足3個問題。在元素及化合物學(xué)習(xí)，特別是金屬及其化合物的學(xué)習(xí)方面，由初中過渡到高中時，知識含量發(fā)生了改變，學(xué)生的認(rèn)知方法也需要及時提高與修改。

根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》，周業(yè)虹對人教版教材進(jìn)行分析，列出了教材中涉及模型的主題，供化學(xué)教師參考[2]?；瘜W(xué)教學(xué)時運(yùn)用模型方法是化學(xué)課程教育的需要，能夠幫助一線教師更好地描述相關(guān)的化學(xué)概念、原理、梳理問題框架。尤其是在金屬及化合物中的運(yùn)用能夠幫助學(xué)生掌握金屬及化合物相關(guān)知識，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維與解決問題的能力。

2? 基于模型的教學(xué)設(shè)計

2.1 教學(xué)設(shè)計編寫原則

在編寫以模型方法進(jìn)行鐵及化合物教學(xué)時，需要遵守以下原則。

2.1.1 學(xué)生為主的原則

模型方法在平時化學(xué)教學(xué)中已有涉及，但并未引起一線教師與學(xué)生的注意，所以模型方法對于學(xué)生來說仍然是一個新的學(xué)習(xí)方法，所以在以模型方法進(jìn)行教學(xué)時，要遵守學(xué)生為主的原則。該原則要求教師不能照本宣科，要以學(xué)生為主體、以模型方法為載體學(xué)習(xí)化學(xué)知識，要激起學(xué)生求知的愿望，通過教師引導(dǎo)、學(xué)生探索的方式來進(jìn)行金屬及化合物的學(xué)習(xí)。

2.1.2 模型與學(xué)生已知聯(lián)系的原則

各學(xué)科知識間的聯(lián)系是千絲萬縷的，不是孤立存在的，化學(xué)學(xué)科也是同樣。在進(jìn)行模型教學(xué)時要考慮金屬及化合物知識與前后知識間的聯(lián)系，比如金屬元素知識與非金屬元素間的關(guān)系、物質(zhì)的化合價與氧化還原知識、電化學(xué)知識等之間的聯(lián)系，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時要有大局意識，能夠與前后的知識形成聯(lián)系，為以后的知識做鋪墊。

2.1.3 模型的適用性原則

高中化學(xué)中重點鈉、鐵、鋁等金屬及化合物，但整個高中化學(xué)還涉及鎂、銅、鋅等其他金屬，這些金屬雖然沒有安排章節(jié)來進(jìn)行學(xué)習(xí)，但對高中生來說也是必不可少的知識。以模型方法進(jìn)行金屬及化合物學(xué)習(xí)時要注意模型的適用性與彈性，即學(xué)生應(yīng)用模型方法學(xué)過某一金屬后能夠舉一反三，在認(rèn)識到金屬通性的前提下認(rèn)識到各金屬的特性，完成其他各金屬的模型并學(xué)會運(yùn)用及評價模型。

2.2 教學(xué)設(shè)計編寫依據(jù)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》對金屬及化合物的內(nèi)容要求學(xué)生能夠結(jié)合真實情景中的案例或通過實驗探究，從知識上認(rèn)識了解鈉、鐵、鋁、銅及重要化合物的性質(zhì)，并從情感上認(rèn)識到這些物質(zhì)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用及其對環(huán)境的影響[3]。王磊教授及其團(tuán)隊提出元素及化合物的四基石結(jié)構(gòu)[4]（見圖1）。

以認(rèn)識角度、化學(xué)問題、研究對象及任務(wù)類型四大核心要素來進(jìn)行刻畫。王磊指出，元素及化合物知識的認(rèn)識對象包括具體物質(zhì)、具有共同特點的一類物質(zhì)（如金屬單質(zhì)、金屬氧化物、酸、堿等）、含某種元素的物質(zhì)、含不同種元素的物質(zhì)等;研究這些物質(zhì)的角度通常從物質(zhì)反應(yīng)的原理、元素周期律不同、物質(zhì)的化合價變化、一類物質(zhì)具有的通性及代表物的性質(zhì)等;以物質(zhì)的保存、使用、檢驗、鑒別、制備、分離等問題作為載體;設(shè)計學(xué)習(xí)理解、實踐應(yīng)用、探究創(chuàng)新等不同難度的題目。

2.3 鐵及其化合物教學(xué)設(shè)計

以鐵及其化合物為例，依據(jù)元素及化合物認(rèn)識模型進(jìn)行教學(xué)設(shè)計如下。

2.3.1 教學(xué)設(shè)計目的

（1）掌握鐵及其化合物性質(zhì)。

（2）形成鐵及其化合物的認(rèn)識框架，便于物質(zhì)的儲存與應(yīng)用。

（3）學(xué)會根據(jù)陌生物質(zhì)的化合價及物質(zhì)類別，預(yù)測其化學(xué)性質(zhì)。

2.3.2 教學(xué)設(shè)計主題：菠菜補(bǔ)鐵是真的嗎

（1）認(rèn)識模型：反應(yīng)原理（氧化還原）、化合價（含鐵元素化合價的認(rèn)識）、類別通性（鐵鹽的通性）。

（2）化學(xué)問題：陌生物質(zhì)的鑒定與檢驗（草酸亞鐵在菠菜中的鑒別與檢驗）。

（3）研究對象：含同種元素的不同物質(zhì)（含鐵元素的單質(zhì)、氧化物、堿、鹽等）。

（4）任務(wù)類型：包含學(xué)習(xí)理解、實踐應(yīng)用、探究創(chuàng)新等多層任務(wù)（從化合價及類別角度總結(jié)鐵及其化合物、將草酸亞鐵放到鐵的價類二維圖中預(yù)測其性質(zhì)、設(shè)計探究性實驗檢驗草酸亞鐵的存在）。

3? 從促進(jìn)“模型認(rèn)知”角度組織教學(xué)內(nèi)容

金屬及化合物的學(xué)習(xí)是高中化學(xué)重要的組成部分，運(yùn)用模型方法學(xué)習(xí)不僅能夠?qū)λ缮⒌闹R點進(jìn)行梳理，而且能夠訓(xùn)練學(xué)生的思維方式與科學(xué)的學(xué)習(xí)方法?；趯χR掌握水平及學(xué)生能力水平的測評結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在金屬及化合物學(xué)習(xí)乃至元素學(xué)習(xí)中的障礙，教師與學(xué)生可以運(yùn)用測評結(jié)果有針對性地進(jìn)行鞏固與深化，可以有針對性地調(diào)整教學(xué)策略，突破金屬及化合物中的認(rèn)知障礙，從而更好地與高中化學(xué)中其他部分的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。然而，模型方法與建模過程在化學(xué)教學(xué)上不應(yīng)該僅作為單純的工具與方法來使用，在針對金屬及化合物的內(nèi)容上，更應(yīng)該注重對課標(biāo)的研讀、對學(xué)生已有知識的探查、對教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定上，從目標(biāo)的設(shè)定到教學(xué)的實施都應(yīng)該落實模型的應(yīng)用[5-6]。為此，筆者提出以下幾點建議。

3.1 研讀課程標(biāo)準(zhǔn)，明確教學(xué)模型

課標(biāo)中指明了金屬及化合物教學(xué)的要求，并且對模型應(yīng)用能力的4個水平做了相應(yīng)的區(qū)分與解釋，但課標(biāo)的要求還需一線教師細(xì)細(xì)研讀，明確在金屬及化合物中涉及的相關(guān)知識點，通過學(xué)科教研組共同商議出這些知識點的教學(xué)如何滲透模型方法，歸納模型的基礎(chǔ)原型與特殊變式，組建完善的教學(xué)模型體系，以便在以后的備課過程中做參考。

3.2 運(yùn)用多種方法，強(qiáng)化模型意識

研究表明，學(xué)生模型認(rèn)知水平的與模型認(rèn)知的意識、認(rèn)知方式及能力等有關(guān)，認(rèn)知方式與能力的發(fā)展是以意識的提高為前提條件。意識先于行動，要提高學(xué)生的模型認(rèn)知水平，首先要培養(yǎng)學(xué)生的模型意識。只有學(xué)生在心理上接受模型方法，認(rèn)可模型方法的積極作用，才能在知識學(xué)習(xí)與問題解決中有意識或下意識地運(yùn)用模型方法，提高知識掌握的深度與解決問題的能力。

3.3 通過實際問題，增強(qiáng)學(xué)生模型應(yīng)用能力

通過教師講解，學(xué)生可以從對模型的識別過渡到對模型的理解水平，但在這一水平，學(xué)生不能根據(jù)已有知識與實際問題建構(gòu)模型，也不能自主運(yùn)用已建構(gòu)好的模型解決問題，學(xué)生的化學(xué)思維能力沒有進(jìn)一步發(fā)展。模型的應(yīng)用過程也可以理解為學(xué)生運(yùn)用化學(xué)模型描述反應(yīng)具體過程，解釋化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象和反應(yīng)規(guī)律，預(yù)測可能發(fā)生的反應(yīng)和變化的過程。正確應(yīng)用模型不僅能幫助學(xué)生理解與掌握化學(xué)知識，還能幫助學(xué)生加強(qiáng)問題解決與模型應(yīng)用之間的聯(lián)系，豐富學(xué)生的模型應(yīng)用經(jīng)驗。

4? 結(jié)語

該文結(jié)合課標(biāo)與前人對金屬及化合物提出以模型方法處理金屬及化合物的教學(xué)。根據(jù)課標(biāo)上對于模型認(rèn)知及金屬及化合物的要求，對鐵及其化合物一節(jié)進(jìn)行了復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計，此教學(xué)設(shè)計在完成復(fù)習(xí)鐵及鐵化合物的教學(xué)任務(wù)上，新增的探究陌生物質(zhì)環(huán)節(jié)貫穿整堂課的教學(xué)，使學(xué)生能夠積極主動地利用所學(xué)過的知識，構(gòu)建金屬及化合物模型，利用模型解決實際問題。并提出基于模型的元素及化合物教學(xué)內(nèi)容組織建議，幫助一線教師更好地研讀課標(biāo)，提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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