蔣安誠

高中化學(xué)核心素養(yǎng)“模型認知”思維在教學(xué)中的培養(yǎng)試論

蔣安誠

（陜西師范大學(xué)教育學(xué)院,陜西西安710061）

模型認知思維的養(yǎng)成，是為了提高學(xué)生的知識認知水平。高中階段化學(xué)知識的理解難度較高，而模型認知思維屬于一項科學(xué)思維，易于保持學(xué)生的學(xué)習(xí)穩(wěn)定性，并促使學(xué)生在反思、質(zhì)疑、假設(shè)、驗證中提升自身的思辨能力、自主學(xué)習(xí)能力，而無論是學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成，還是模型認知思維的建立，都是幫助學(xué)生形成核心素養(yǎng)的關(guān)鍵組成。

高中教育；化學(xué)教學(xué)；模型認知；思維培養(yǎng)

高中化學(xué)知識有時抽象晦澀，經(jīng)常超乎學(xué)生的理解范疇，繼而導(dǎo)致學(xué)生聽不懂、學(xué)不會的問題發(fā)生。為了解決上述問題，高中化學(xué)教師需要找到誘發(fā)學(xué)生此類學(xué)習(xí)問題的關(guān)鍵所在，分類變化平衡、模型認知等內(nèi)容的同時，幫助學(xué)生了解關(guān)于模型認知的科學(xué)探究精神，使其在實驗探究之中產(chǎn)生不同的觀點，繼而簡化教學(xué)難度，使其基于核心素養(yǎng)的教育要求，形成一定的模型認知觀念。至于具體的教育實踐路線，教師應(yīng)根據(jù)課程的難易程度進行指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生在微觀宏觀結(jié)合的角度不斷地進行提問，形成科學(xué)思維的同時，在初期階段建立相關(guān)的知識模型。

一、“模型認知”的概念及培養(yǎng)意義

（一）概念研究

“模型認知”是學(xué)生展開化學(xué)學(xué)習(xí)的起點，也是學(xué)生對化學(xué)事物進行分析與研究時應(yīng)該具備的素養(yǎng)。在“模型認知”的過程中，學(xué)生可以透過化學(xué)對象的本質(zhì)屬性和特征，深入理解化學(xué)規(guī)律，從而合理運用化學(xué)知識。同時在課堂上，學(xué)生對于自身思考的結(jié)果，往往會落實于實踐之中，也會體現(xiàn)在邏輯分析的過程里，這就對學(xué)生的思維邏輯方式提出了硬性要求，需要學(xué)生具備模型認知思維，以便從多角度分析化學(xué)學(xué)習(xí)中的問題，并且能夠基于問題進行有效的邏輯思考。最后，模型認知思維的培養(yǎng)，并不一定要強調(diào)對化學(xué)公式的記憶，通過模型認知使抽象問題變得形象化也是一種教育辦法，思維邏輯層面的分析也是培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)、核心素養(yǎng)的一部分要求。除此之外，教師的教學(xué)側(cè)重點也會對學(xué)生了解化學(xué)事實的本質(zhì)產(chǎn)生影響，這是在教學(xué)階段化學(xué)教師經(jīng)常遇到的問題。為達到宏觀微觀結(jié)合講解的要求，教師還應(yīng)講解一些有關(guān)變化平衡、科學(xué)精神方面的內(nèi)容，這是提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)最基本的要求。

（二）意義探討

從客觀物質(zhì)形態(tài)、特征的變化中解釋化學(xué)現(xiàn)象，并基于模型建構(gòu)理論到教學(xué)或?qū)嶒瀸嵺`中，幫助學(xué)生了解有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的真實情況，以此培養(yǎng)學(xué)生解決化學(xué)問題的正確方法，是培養(yǎng)學(xué)生模型認知思維的意義所在。在此基礎(chǔ)上，教師還應(yīng)告訴學(xué)生如何思考、取舍研究，以便幫助學(xué)生了解通過模型研究、模型確立、實踐思考學(xué)習(xí)化學(xué)知識和理解化學(xué)定理概念的方法，這也是培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)的一項要求。比如，結(jié)合高中生的認知水平和經(jīng)驗來說，培養(yǎng)學(xué)生的模型認知思維應(yīng)滿足這樣幾個條件：其一，轉(zhuǎn)變學(xué)生理解和記憶化學(xué)公式的辦法；其二，在導(dǎo)學(xué)階段和課堂總結(jié)中，組織知識模塊輔助學(xué)生的理解；其三，培養(yǎng)模型認知思維的過程要淺入深出；其四，以理性的方法對化學(xué)事實進行闡述和分析，從而揭示不同化學(xué)問題的本質(zhì)。但高中生在這樣的課堂，積累了足夠多的知識和邏輯分析方法后，才能有針對性地學(xué)習(xí)和預(yù)習(xí)。到教材中尋找定理公式、到實驗研究中了解抽象的化學(xué)知識，最終掌握學(xué)習(xí)化學(xué)知識的基本思路，為自身的學(xué)業(yè)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

二、核心素養(yǎng)“模型認知”思維在教學(xué)中的培養(yǎng)要求

（一）教師層面的要求

模型認知思維的培養(yǎng)，對化學(xué)教師有著以下幾類要求：其一是精心指導(dǎo)要求，為了讓學(xué)生的大腦適應(yīng)這種學(xué)習(xí)模式，解決日益復(fù)雜的知識內(nèi)容外，使其通過自身的預(yù)習(xí)準備，加深對模型認知思維的認識；其二是教師需要對教學(xué)可利用的資源進行精心的組織，降低復(fù)雜知識的密集程度，循序漸進地發(fā)展學(xué)生的模型認知思維。模型認知是學(xué)生探討不同化學(xué)反應(yīng)及化學(xué)問題的起始點，更是學(xué)生進行問題分析時應(yīng)必備的能力。在此過程中，有利于學(xué)生透過化學(xué)現(xiàn)象，看到能量變化的本質(zhì)，繼而對不同的化學(xué)規(guī)律產(chǎn)生較好的理解。另外，為了幫助學(xué)生盡早掌握模型認知思維的核心方法，教師還應(yīng)對化學(xué)定理的使用規(guī)律加以滲透，以便拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，增強教學(xué)的流利性，以及學(xué)生對化學(xué)定理的理解程度。在實踐練習(xí)層面，模型認知思維的養(yǎng)成，也對教師提出了相關(guān)要求，教師需要盡可能多地提供各種不同類型的圖像，幫助學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)模型之間的關(guān)系。這是依靠提出問題、提供建議，并以融入化學(xué)模型的方式構(gòu)建思維培養(yǎng)模型的方式方法。

（二）學(xué)生層面的要求

如果沒有長期的練習(xí)，學(xué)生不可能精通模型認知的學(xué)習(xí)方法。因而，化學(xué)教師需要提高對學(xué)生的練習(xí)要求，利用化學(xué)反應(yīng)的過程，結(jié)合化學(xué)模型，進行教學(xué)引導(dǎo)，可使學(xué)生在實踐練習(xí)過程中學(xué)習(xí)如何利用模型認知條件，解決化學(xué)相關(guān)的問題?？梢?，模型思維并不是學(xué)生天生具備的，而是需要后天進行訓(xùn)練而養(yǎng)成的，這就需要化學(xué)教師發(fā)揮自身的教育引導(dǎo)功能，通過將模型認知思維融入單元教學(xué)之中，進行思維培養(yǎng)與教學(xué)內(nèi)容的預(yù)先連接，有利于學(xué)生將相關(guān)的化學(xué)模型轉(zhuǎn)換成化學(xué)公式。此外，大多數(shù)學(xué)生現(xiàn)存的問題是，難以擺脫機械化的學(xué)習(xí)習(xí)慣，這是應(yīng)試教育中較明顯的弊端現(xiàn)象，這類問題的發(fā)生導(dǎo)致學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)及能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律理解不深，還會難于幫助學(xué)生站在微觀角度，進行知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)與探討。因而，教師需要通過模型認知訓(xùn)練的方式，幫助學(xué)生從微觀的角度出發(fā)，研究與化學(xué)相關(guān)的問題，完成對學(xué)生的思維引導(dǎo)外，幫助學(xué)生對不同化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一定的微觀認知。最后，通過圖形結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，進行所學(xué)重難點內(nèi)容的定位，也是訓(xùn)練自身模型認知思維的要求之一，這是通過視覺處理、語言理解和知識運用的方式，養(yǎng)成模型思維的條件。

三、“模型認知”思維在教學(xué)中的培養(yǎng)策略

（一）由化學(xué)與能量反應(yīng)引出模型認知思維

看似簡單的問題引導(dǎo)，其實是幫助高中學(xué)生開始思考化學(xué)反應(yīng)與能量反應(yīng)之間關(guān)系的契機，教師需要幫助學(xué)生把握化學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)定理，并由此出發(fā)，將模型認知思維作為學(xué)習(xí)條件，保護學(xué)生的好奇心，并發(fā)展學(xué)生的模型思維能力，這種教學(xué)方法更理性，也符合培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的條件。其次給予學(xué)生相關(guān)的材料，使學(xué)生自由地進行定理應(yīng)用以及模型認知概念的思考，從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)更多的學(xué)習(xí)方向以及能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，易于加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解程度外，使其對模型認知思維產(chǎn)生一定的了解。因而，選擇一些學(xué)生常見的或者比較熟悉的化學(xué)反應(yīng)，可提升模型認知能力的訓(xùn)練效果。為此，教師可在教學(xué)初期，通過相關(guān)的視頻資料引出化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，利用具備較高邏輯性的可視化資料，幫助學(xué)生進行與化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的思考。這里以燃燒的反應(yīng)現(xiàn)象為例，幫助學(xué)生了解化學(xué)現(xiàn)象的同時，引出相應(yīng)的化學(xué)方程式，有利于學(xué)生對能量的變化過程產(chǎn)生較深刻的了解。在其中，教師幫助學(xué)生構(gòu)建出相應(yīng)的化學(xué)模型，并使其結(jié)合化學(xué)反應(yīng)進行能量轉(zhuǎn)化的分析，易于增加學(xué)生對丙烷燃燒反應(yīng)的了解外，使其對化學(xué)模型產(chǎn)生較好的認識，以此逐漸豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)視角，使其能夠通過化學(xué)模型認識到更多化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)性和內(nèi)在的差異性，這是引入化學(xué)模型的本質(zhì)所在，更是激發(fā)學(xué)生知識探索欲望的方法。

（二）由電解質(zhì)電離教學(xué)擴充模型認知思維培養(yǎng)的條件

通過課堂討論與辯論等形式，將電解質(zhì)教學(xué)相關(guān)的內(nèi)容，融入課堂實踐活動之中，可以引發(fā)學(xué)生的深入思考，繼而使其能夠自主進行更多電解質(zhì)相關(guān)知識的探究，解決一系列學(xué)習(xí)問題的同時，以小組為單位了解本節(jié)內(nèi)容的本質(zhì)以及電解質(zhì)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)規(guī)律。可見，師生之間的課堂對話決定了學(xué)生認識化學(xué)問題的深度，而學(xué)生之間的課堂討論決定了高中學(xué)生的思維廣度。要想讓學(xué)生根據(jù)電離過程建立相關(guān)的化學(xué)模型，教師不僅要鼓勵學(xué)生主動進行思考，還需培養(yǎng)其獨立處理問題的能力，使其在尋根問底和不斷糾正自己學(xué)習(xí)方法的過程里，掌握模型認知相關(guān)的學(xué)習(xí)方法，發(fā)揮以核心素養(yǎng)為核心，進行教育教學(xué)的現(xiàn)實價值。例如，教師利用與化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的圖像，開展可視化的教學(xué)實踐，有利于幫助學(xué)生明確弱電解質(zhì)電離反應(yīng)的過程。在此過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生進行化學(xué)模型的實例分析，有利于在微觀層面解決學(xué)生對弱電解質(zhì)分子電離認知不明確的問題。此后，教師利用問題引導(dǎo)學(xué)生探討電離速率與平衡狀態(tài)的研究，可強化學(xué)生對電解質(zhì)電力過程的認識外，通過可視化圖像的展示教學(xué)，增加學(xué)生對電離平衡、電解質(zhì)電離等相關(guān)知識的認識?？梢?，引入可視化圖像，利于學(xué)生進行電解質(zhì)電離相關(guān)知識的理解，是當前擴充學(xué)生化學(xué)思維的有效方式，也是完成模型認知思維培養(yǎng)的條件之一。

（三）由微觀與實物模型的展示中達成模型認知培養(yǎng)的目標

高中學(xué)生在學(xué)習(xí)中時刻思考自身的觀點，并為自身的觀點尋找相應(yīng)的理論依據(jù)，可使高中學(xué)生在判斷別人觀點的過程中站在不同的角度進行文化知識的學(xué)習(xí)?？梢姡瘜W(xué)教學(xué)課堂中最好的引導(dǎo)方法，就是依靠微觀與實物模型的結(jié)合，提升學(xué)生的思辨能力，繼而將教學(xué)問題具體到模型認知方向，可使學(xué)生明確所學(xué)內(nèi)容的方向外，對應(yīng)高中階段的學(xué)生，列明不同定理概念的應(yīng)用方法。再次，微觀與模型實物相互結(jié)合的教學(xué)方法，能夠讓學(xué)生學(xué)會鑒別和比較不同化學(xué)對象，啟發(fā)學(xué)生準確提取原子結(jié)構(gòu)的演變過程外，對化學(xué)方向微觀與宏觀的概念加以判斷。這是帶領(lǐng)學(xué)生探究微觀與實物模型之間關(guān)系的意義，也是通過師生對話簡單地進行概念推理，促使學(xué)生接觸到不同學(xué)習(xí)觀點的方法，更是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生內(nèi)化模型認知概念的途徑?？梢?，媒體設(shè)備的引入可降低培養(yǎng)學(xué)生模型認知思維的難度，這是由于媒體技術(shù)可提供動態(tài)化的學(xué)習(xí)資料，繼而幫助學(xué)生認識不同化學(xué)反應(yīng)的演變過程。為了達到此目的，教師首先需要根據(jù)培養(yǎng)學(xué)生模型認知思維所需的微觀模型，整合化學(xué)教學(xué)中可利用及易于學(xué)生理解的資源，以便豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)視角，使學(xué)生通過對更多可利用學(xué)習(xí)資料的分析，掌握化學(xué)反應(yīng)中宏觀問題與微觀問題之間的相關(guān)性，繼而使其認識到化學(xué)反應(yīng)和能量變化的本質(zhì)。

（四）由模型認知層面探討強調(diào)能量轉(zhuǎn)化問題

減少對學(xué)生的干預(yù)，增加化學(xué)教學(xué)的可探索性，以及學(xué)生在學(xué)習(xí)中的可選擇性，利于豐富學(xué)生理解化學(xué)知識和定理概念的方法。從前文可以看出，模型認知思維的培養(yǎng)離不開教師的指導(dǎo)，也需要學(xué)生具備充足的基礎(chǔ)知識，因此對于化學(xué)教師而言，如何培養(yǎng)學(xué)生的思維習(xí)慣，使其基于自身對不同知識和定理概念的了解，從模型認知層面探討化學(xué)反應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換的規(guī)律，也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)中一個繞不開的問題。除此之外，講解化學(xué)教學(xué)中微觀變化的問題，也應(yīng)引起化學(xué)教師的關(guān)注，以便在學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識后，給予學(xué)生更多的思維引導(dǎo)，這將對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提升帶來更多的正向影響，反復(fù)如此，才能更好地落實學(xué)科素質(zhì)的培養(yǎng)要求，確保學(xué)生的模型認知能力逐漸提高。例如，教師可以選擇一些學(xué)生常見或者比較熟悉的化學(xué)反應(yīng)，提高學(xué)生的“模型認知”能力。教師可以在課堂教學(xué)中播放一段點燃奧運會主火炬的視頻，并讓學(xué)生思考奧運會火炬燃燒涉及哪些熱化學(xué)方程式以及化學(xué)反應(yīng)。然后，教師可以引入相關(guān)的化學(xué)模型，讓學(xué)生結(jié)合上述化學(xué)反應(yīng)分析丙烷點燃后的能量變化，從而幫助學(xué)生探究奧運會主火炬點燃過程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化。教師應(yīng)在教學(xué)中不斷引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建化學(xué)模型，使學(xué)生形成慣性思維。這樣，當學(xué)生遇到“化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化”的相關(guān)問題時，就會自然而然地構(gòu)建化學(xué)模型。

（五）由學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)要求增加化學(xué)教學(xué)彈性

化學(xué)教師作為導(dǎo)學(xué)者和學(xué)生思維的調(diào)動者，需要將化學(xué)反應(yīng)模型、學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)要求以及學(xué)生之間的個體差異作為三個變量，在選擇教學(xué)方法提供化學(xué)模型方面展開研究。同時，培養(yǎng)學(xué)生模型認知思維時，大多數(shù)教師更傾向于粗略化的處理，從不限制所用的教學(xué)材料，這對于高中階段的學(xué)生而言，會出現(xiàn)理解原子結(jié)構(gòu)模型不充分、運用模型認知思維進行解題實踐效率不高等問題。由此可知，教師在模型認知思維培養(yǎng)中選擇的微觀圖片和實物模型，一定是對高中生有益的，只有內(nèi)容符合學(xué)生的認知，不過分拔高難度，適宜增加學(xué)生的學(xué)習(xí)探索度，才更利于學(xué)生的接受。比如，在具體的教學(xué)實踐中，學(xué)生會遇到多種模型超出自身認知水平的情況。因此，不能忽視學(xué)生的個體水平的差異，而僅僅根據(jù)表面判斷學(xué)生是否能夠接受這些模型。再比如，處于學(xué)生認知范圍的數(shù)學(xué)、圖像以及語義三種模型，會因為學(xué)生的認知水平不同而產(chǎn)生錯誤的認知。因此，如何引導(dǎo)學(xué)生正確選擇適當?shù)哪Ｐ汀⑷绾巫寣W(xué)生對其主動接受以及正確認識到模型的重要作用，是培養(yǎng)學(xué)生掌握合適表達模型的關(guān)鍵。

四、結(jié)束語

將模型認知思維作為轉(zhuǎn)變教學(xué)結(jié)構(gòu)的條件，可保護學(xué)生的好奇心，發(fā)展學(xué)生相關(guān)的學(xué)習(xí)能力，這種教學(xué)方法更理性，也符合培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的條件。其次，幫助學(xué)生了解關(guān)于模型認知的探究方法，繼而使其在探究過程里產(chǎn)生自身的學(xué)習(xí)觀點，結(jié)合師生之間的課堂對話，易于改變學(xué)生認識化學(xué)問題的深度，在此基礎(chǔ)上，借由課堂討論等方法，可令學(xué)生根據(jù)電離過程建立相關(guān)的化學(xué)模型，提升自身的學(xué)習(xí)主動性?？梢?，通過圖形結(jié)合、知識與模型結(jié)合的教學(xué)方法，是訓(xùn)練學(xué)生模型認知思維的關(guān)鍵，更是利用視覺刺激、問題引導(dǎo)和知識運用的方式，培養(yǎng)學(xué)生模型思維的關(guān)鍵。除此之外，教師還應(yīng)通過問題引導(dǎo)學(xué)生，對其進行更多的教學(xué)干預(yù)，才能幫助學(xué)生從探索中形成模型認知思維，豐富學(xué)生理解原子結(jié)構(gòu)模型以及化學(xué)定理概念的途徑。正因此，在培養(yǎng)模型認知思維的過程中，教師需要承擔(dān)起教育指導(dǎo)的工作，使學(xué)生具備充足的知識儲備，應(yīng)對后續(xù)的學(xué)業(yè)發(fā)展問題。

[1] 陳謙明.論高中化學(xué)核心素養(yǎng)“模型認知”思維在教學(xué)中的培養(yǎng)[J].課程教育研究,2019(03):171-172.

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1002-7661(2022)05-0097-03

本文系2021年西寧市教育科研課題《新高考背景下高中生化學(xué)模型認知能力的調(diào)查研究》研究成果，課題編號：XNGZZX21022。

本論文為西寧市教科院專項課題《高中生化學(xué)模型認知能力的調(diào)查研究》的研究成果。