作者簡(jiǎn)介：鄭麗萍，1970年生，廣西貴港人，本科，高級(jí)教師，主要研究方向?yàn)槌踔谢瘜W(xué)教學(xué)。

摘 要：模型認(rèn)知是指利用模型認(rèn)識(shí)事物或通過(guò)構(gòu)建模型解決問(wèn)題的一種思維方法。模型認(rèn)知是化學(xué)學(xué)習(xí)和化學(xué)教學(xué)必不可少的方法，培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知能力已經(jīng)成為化學(xué)課程改革的重要內(nèi)容之一。初中化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型構(gòu)建能提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，幫助學(xué)生形成有序的化學(xué)知識(shí)體系。初中化學(xué)教師可通過(guò)豐富的探究活動(dòng)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)與感知，以改進(jìn)教具、數(shù)形結(jié)合的方式突破微觀結(jié)構(gòu)重難點(diǎn)，使用地方特色情境素材體現(xiàn)學(xué)科知識(shí)與社會(huì)生活的聯(lián)系，使學(xué)生在內(nèi)化和外顯物質(zhì)認(rèn)識(shí)模型的過(guò)程中發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；模型認(rèn)知；物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型；金剛石、石墨和C60

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0450-9889（2024）10-0069-04

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《2022年版化學(xué)課標(biāo)》）提出，初中化學(xué)作為一門自然科學(xué)課程，具有基礎(chǔ)性和實(shí)踐性，對(duì)落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)、促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展具有重要意義。初中化學(xué)教師要充分發(fā)揮化學(xué)課程的育人功能，激發(fā)學(xué)生對(duì)物質(zhì)世界的好奇心，促使學(xué)生形成物質(zhì)及其變化等基本化學(xué)觀念，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的性質(zhì)及其變化的學(xué)科，學(xué)生需要學(xué)會(huì)通過(guò)分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互聯(lián)系，建立認(rèn)知模型，并會(huì)運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和變化規(guī)律。因此，模型認(rèn)知是化學(xué)學(xué)習(xí)和化學(xué)教學(xué)必不可少的方法，培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知能力已經(jīng)成為化學(xué)課程改革的重要內(nèi)容之一。學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)需要在日常教學(xué)中落實(shí)。教師在教學(xué)中將抽象的化學(xué)知識(shí)形象化、具體化，引導(dǎo)學(xué)生從點(diǎn)、線、面多維度進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建，運(yùn)用多種模型來(lái)描述和解釋化學(xué)現(xiàn)象，或者依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息來(lái)建立解決復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題的思維框架，有利于發(fā)展學(xué)生的模型認(rèn)知能力，有效提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

一、解讀初中化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型

模型是人們?yōu)榱诉_(dá)到對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行解釋、認(rèn)識(shí)或研究等特定目的，對(duì)目標(biāo)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化、直觀、定性或定量、文字或圖形的描述［1］。模型認(rèn)知是指利用模型認(rèn)識(shí)事物或通過(guò)構(gòu)建模型解決問(wèn)題的一種思維方法。素養(yǎng)為本的初中化學(xué)教學(xué)，教師要重視模型的凝練和構(gòu)建，引導(dǎo)學(xué)生基于具體的化學(xué)知識(shí)來(lái)構(gòu)建具有廣泛遷移價(jià)值的化學(xué)認(rèn)知模型［2］，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

《2022年版化學(xué)課標(biāo)》設(shè)置了五大學(xué)習(xí)主題，將基于化學(xué)核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)具體轉(zhuǎn)化為內(nèi)容要求，讓化學(xué)核心素養(yǎng)落實(shí)變得有徑可循。學(xué)習(xí)主題2“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”（如圖1）中，核心知識(shí)“常見(jiàn)的物質(zhì)”選取具有基礎(chǔ)性和代表性的物質(zhì)，貫穿初中化學(xué)教學(xué)全過(guò)程，對(duì)學(xué)生知識(shí)和能力的要求整體呈螺旋上升態(tài)勢(shì)。常見(jiàn)的物質(zhì)與生產(chǎn)、生活、科技有密切聯(lián)系，情境素材豐富，實(shí)踐探究多樣，能引起學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。但學(xué)生在不同階段逐一認(rèn)識(shí)了各個(gè)具體物質(zhì)后，面對(duì)大量的事實(shí)性知識(shí)，若缺少思路與方法的提煉，忽視物質(zhì)之間的聯(lián)系，碎片化的學(xué)習(xí)方式容易造成學(xué)生的認(rèn)識(shí)角度單一，停留在辨識(shí)記憶等較低的學(xué)科能力水平，解決問(wèn)題的能力較低，無(wú)法在陌生情境中多角度分析和解決復(fù)雜問(wèn)題。因此，教師要通過(guò)構(gòu)建認(rèn)識(shí)物質(zhì)的思維模型，將物質(zhì)的存在、組成、性質(zhì)、變化和用途等認(rèn)識(shí)視角之間的相互聯(lián)系進(jìn)行整合，幫助學(xué)生形成有序的化學(xué)知識(shí)體系。

胡久華等基于教學(xué)實(shí)踐提出初中階段物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型（如圖2），共分為三級(jí)認(rèn)識(shí)角度，包含組成及構(gòu)成、性質(zhì)、用途及影響、存在、制備五個(gè)一級(jí)認(rèn)識(shí)角度，并對(duì)一級(jí)認(rèn)識(shí)角度進(jìn)行細(xì)化，幫助學(xué)生形成分析問(wèn)題的思維方式［3］。但是物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型不能當(dāng)作一個(gè)具體知識(shí)點(diǎn)傳授給學(xué)生，而是應(yīng)該通過(guò)特定實(shí)例的學(xué)習(xí)過(guò)程逐步讓學(xué)生自主構(gòu)建起來(lái)［4］。在模型構(gòu)建的過(guò)程中，教師起到充分的引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生理解和掌握各認(rèn)識(shí)角度之間的聯(lián)系。

圖2 初中階段物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型

二、培養(yǎng)學(xué)生模型認(rèn)知能力的教學(xué)思考

（一）教材的地位和作用

“金剛石、石墨和C60”一課位于人教版化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)第六單元“碳和碳的氧化物”課題1。學(xué)生從已有的生活經(jīng)驗(yàn)中獲得了一些有關(guān)碳單質(zhì)的感性認(rèn)識(shí)，通過(guò)前面五個(gè)單元的學(xué)習(xí)，基本形成了由現(xiàn)象分析性質(zhì)，由性質(zhì)推演用途的邏輯思維方式，是初步建立物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型的較好時(shí)機(jī)。然而，學(xué)生對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)與其內(nèi)在結(jié)構(gòu)的關(guān)系尚不十分清晰。因此，幫助學(xué)生建立“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”三者之間的聯(lián)系，形成物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型三個(gè)一級(jí)認(rèn)識(shí)角度（如圖3），使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展和提高人類生活質(zhì)量方面的重要作用，是本課題的重要認(rèn)知目標(biāo)。

圖3 物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型三個(gè)一級(jí)認(rèn)識(shí)角度

（二）教學(xué)中注意探討的問(wèn)題

教材介紹了金剛石、石墨和C60都是碳單質(zhì)，三者因碳原子排列方式不同導(dǎo)致各自性質(zhì)存在明顯差異；介紹了金剛石和石墨的性質(zhì)與用途，木炭、活性炭、C60的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途；介紹了碳單質(zhì)的研究進(jìn)展、人造金剛石和金剛石薄膜。教師通過(guò)實(shí)物、圖片、模型等直觀手段引導(dǎo)學(xué)生感受和體會(huì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，知識(shí)要求不高。結(jié)合日常教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，教材存在以下幾個(gè)值得注意的問(wèn)題。

第一，教材僅設(shè)置了“木炭或活性炭的吸附性”實(shí)驗(yàn)，對(duì)金剛石和石墨的物理性質(zhì)并未設(shè)置實(shí)驗(yàn)探究，缺少足夠的直觀感受和體驗(yàn)幫助學(xué)生了解金剛石和石墨的物理性質(zhì)，學(xué)生難以形成性質(zhì)決定用途的觀念。

第二，《2022年版化學(xué)課標(biāo)》學(xué)習(xí)主題3“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)活動(dòng)建議提出，以金剛石和石墨為例，探討物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，可見(jiàn)金剛石和石墨是學(xué)生形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)觀念的重要抓手。但是教材對(duì)金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)只有圖片呈現(xiàn)，沒(méi)有進(jìn)行文字說(shuō)明。日常教學(xué)中，教師會(huì)用金剛石、石墨的球棍模型輔助說(shuō)明，但是這些傳統(tǒng)教具通常是由塑料球和金屬棒或硬質(zhì)塑料棍組裝而成的，難以體現(xiàn)石墨層之間容易滑動(dòng)的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，教具的使用對(duì)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的貢獻(xiàn)較低，難以落實(shí)微觀探析、模型認(rèn)知素養(yǎng)。

第三，教材通過(guò)正文、資料卡片等介紹了碳單質(zhì)的研究進(jìn)展、化學(xué)學(xué)科的新發(fā)展方向。對(duì)于新型碳材料的應(yīng)用，教師在教學(xué)時(shí)若一筆帶過(guò)，會(huì)使課堂教學(xué)錯(cuò)失化學(xué)學(xué)科育人的重要時(shí)機(jī)。新型碳材料的應(yīng)用可以讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)對(duì)生產(chǎn)、生活、科技、社會(huì)的貢獻(xiàn)和作用，通過(guò)了解中國(guó)科學(xué)家的成就培養(yǎng)學(xué)生民族自豪感和愛(ài)國(guó)情懷、科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。

（三）教學(xué)思路及教學(xué)目標(biāo)

在實(shí)際教學(xué)中，許多教師會(huì)采用講解、閱讀、對(duì)比的方式進(jìn)行教學(xué)，幫助學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”的認(rèn)知模型。但由于以上三點(diǎn)原因，在這一物質(zhì)的認(rèn)知模型形成過(guò)程中，學(xué)生因缺乏深刻感知和事實(shí)性證據(jù)為支撐，難以將生硬灌輸?shù)幕瘜W(xué)觀念內(nèi)化，更難以將所習(xí)得的化學(xué)觀念較好地運(yùn)用于之后的化學(xué)學(xué)習(xí)中。因此，教師可以通過(guò)豐富的實(shí)驗(yàn)探究、直觀的模型、數(shù)形結(jié)合推理等方式，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系，使學(xué)生在自主構(gòu)建和運(yùn)用認(rèn)識(shí)模型的過(guò)程中體會(huì)模型的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化，形成從多角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)會(huì)尋找規(guī)律方法進(jìn)行歸納和總結(jié)，從而在今后的學(xué)習(xí)中完善認(rèn)識(shí)模型，發(fā)展模型認(rèn)知能力。

依據(jù)課標(biāo)要求、教材內(nèi)容、教情和學(xué)情分析，筆者確定“金剛石、石墨和C60”第一課時(shí)的教學(xué)目標(biāo)如下：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、模型推理，認(rèn)識(shí)金剛石、石墨、木炭和活性炭的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力；通過(guò)對(duì)比、歸納，建立物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的物質(zhì)認(rèn)識(shí)基本模型，初步形成多角度認(rèn)識(shí)和研究物質(zhì)的視角，培養(yǎng)模型認(rèn)知素養(yǎng)；通過(guò)對(duì)碳單質(zhì)的知識(shí)拓展和對(duì)石墨烯應(yīng)用真實(shí)情境的展示等，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷、科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。

三、構(gòu)建并運(yùn)用物質(zhì)認(rèn)識(shí)模型的教學(xué)策略

知識(shí)是學(xué)科育人的關(guān)鍵要素，是有待發(fā)育的“精神種子”，教學(xué)活動(dòng)是“土壤”和“發(fā)育過(guò)程”［5］?；谝陨戏治觯處熗ㄟ^(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，從化學(xué)學(xué)科的視角、通過(guò)科學(xué)的思維活動(dòng)去構(gòu)建并運(yùn)用物質(zhì)認(rèn)識(shí)模型，理解結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途之間的聯(lián)系，形成化學(xué)觀念，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任，由此發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值［6］。

（一）采用豐富的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)與感知

教師以“浪漫盲盒”為新課導(dǎo)入，讓學(xué)生從屏幕的提示信息猜想盲盒中的碳單質(zhì)是什么。學(xué)生根據(jù)光彩奪目、堅(jiān)硬、無(wú)色固體等物理性質(zhì)特征，猜想盲盒中是鉆石。接著，教師給學(xué)生展示“大鉆石”（塑料）和金剛石刻刀，提出問(wèn)題：“鉆石的主要成分是什么？如何鑒別真假鉆石？”具有沖擊力的“大鉆石”點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探究欲望，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。

活動(dòng)任務(wù)一：鑒別真假鉆石

學(xué)生交流討論并完善鑒別方法：分別用“大鉆石”和金剛石刻刀上鑲嵌的金剛石以相同的力度劃玻璃，通過(guò)對(duì)比劃痕的深淺鑒別真假鉆石。實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)讓學(xué)生真實(shí)感受到鉆石、金剛石的堅(jiān)硬，知道金剛石可以用于切割玻璃等，認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)與用途的關(guān)系，歸納概括出物質(zhì)性質(zhì)決定用途、用途反映性質(zhì)的結(jié)論，初步形成物質(zhì)認(rèn)識(shí)模型中“性質(zhì)—用途”的聯(lián)系。

活動(dòng)任務(wù)二：體驗(yàn)石墨的神奇

根據(jù)石墨在生活中的應(yīng)用，教師引導(dǎo)學(xué)生從用途反映性質(zhì)的角度，對(duì)石墨的物理性質(zhì)進(jìn)行合理猜想。

師：同學(xué)們能根據(jù)石墨的用途，推測(cè)其具有的物理性質(zhì)嗎？

生1：石墨可用于制作鉛筆芯，由此可知石墨顏色深、較軟。

生2：由石墨電刷或石墨潤(rùn)滑粉可知石墨較潤(rùn)滑。

生3：根據(jù)石墨電池電極推測(cè)其具有導(dǎo)電性。

接下來(lái)，教師提供石墨棒、石墨粉、6B鉛筆芯和2H鉛筆芯等實(shí)驗(yàn)物品，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，充分感受石墨的顏色、光澤、質(zhì)地、潤(rùn)滑度和導(dǎo)電性等物理性質(zhì)（如表1）。學(xué)生在體驗(yàn)式的探究活動(dòng)中認(rèn)識(shí)石墨的物理性質(zhì)，驗(yàn)證了猜想。至此，物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型中“性質(zhì)與用途”部分得到驗(yàn)證和運(yùn)用，為后續(xù)模型的完善打下了基礎(chǔ)。

表1 探究石墨物理性質(zhì)的學(xué)生活動(dòng)

[石墨的物理性質(zhì) 學(xué)生活動(dòng) 顏色、光澤、質(zhì)地 學(xué)生分別用6B和2H鉛筆芯，以相同的力度在紙上涂畫(huà)，比較石墨的顏色，然后傾斜紙張繼續(xù)觀察石墨的光澤 潤(rùn)滑度 學(xué)生用手指捻一捻石墨粉，感受手指的觸感 導(dǎo)電性 學(xué)生將石墨棒、6B鉛筆芯和2H鉛筆芯分別接入相同的電路中，比較小燈泡的亮度 ]

（二）改進(jìn)現(xiàn)有教學(xué)用具，數(shù)形結(jié)合突破結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)了金剛石和石墨的物理性質(zhì)后，教師提出問(wèn)題：“金剛石和石墨都是自然界中存在的天然礦石，為什么它們都能穩(wěn)定存在？同為碳單質(zhì)，為什么金剛石堅(jiān)硬，而石墨質(zhì)軟、滑膩呢？”學(xué)生運(yùn)用初步構(gòu)建的“性質(zhì)—用途”模型無(wú)法解釋金剛石、石墨硬度的差異，“石墨穩(wěn)定存在但質(zhì)軟易切割”這個(gè)問(wèn)題中的矛盾更是激起學(xué)生的求知欲望。此時(shí)，教師引出微觀結(jié)構(gòu)，利用模型演示、數(shù)形結(jié)合兩種方式探秘碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)，化抽象為具象，引導(dǎo)學(xué)生在討論和交流中外顯對(duì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的認(rèn)知水平，最終完善“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”的物質(zhì)認(rèn)識(shí)模型。

現(xiàn)有教學(xué)教具石墨的球棍模型（如圖4），模型層與層之間的碳原子使用金屬棒連接，較難表現(xiàn)出石墨層間易發(fā)生滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此教師利用塑料軟管將層間的金屬棒進(jìn)行替換。教師展示石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)模型，推動(dòng)和按壓石墨的結(jié)構(gòu)模型，觀察發(fā)現(xiàn)“石墨層”之間可以滑動(dòng)，但是層內(nèi)碳原子之間無(wú)明顯變化；推動(dòng)和按壓金剛石的結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)金剛石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無(wú)明顯變化。

為了進(jìn)一步說(shuō)明，教師運(yùn)用多媒體展示石墨和金剛石的微觀結(jié)構(gòu)模型，將結(jié)構(gòu)中碳原子間的距離標(biāo)出（如圖5），并提供資料卡片“碳原子間的距離越近，碳原子間的作用力越強(qiáng)”。教師用數(shù)形結(jié)合的方式化抽象為具象，幫助學(xué)生從“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的角度理解石墨與金剛石的差異。學(xué)生完善物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型，明白石墨層與層之間的作用力較弱，容易破壞，容易滑動(dòng)，所以石墨質(zhì)地軟、有滑膩感，但層內(nèi)碳原子間的作用力較強(qiáng)，較難破壞，所以常溫下石墨能穩(wěn)定存在；金剛石結(jié)構(gòu)中碳原子間的作用力都較強(qiáng)，難以破壞，因此金剛石堅(jiān)硬且穩(wěn)定。

圖5 石墨（左）和金剛石（右）的微觀結(jié)構(gòu)模型

在豐富的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，學(xué)生能獲得感性的體驗(yàn)和理性的事實(shí)性知識(shí)。為了鍛煉學(xué)生運(yùn)用模型描述和解釋化學(xué)現(xiàn)象的能力，教師要求學(xué)生運(yùn)用物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型進(jìn)行分析，說(shuō)明木炭、活性炭具有凈水除味的性質(zhì)和用途。學(xué)生運(yùn)用“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”的物質(zhì)認(rèn)識(shí)模型，討論總結(jié)出木炭和活性炭都具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因此具有吸附性，可以吸附色素、異味的結(jié)論。

（三）使用地方特色情境素材，體現(xiàn)學(xué)科知識(shí)與社會(huì)生活的聯(lián)系

隨著科技的發(fā)展與研究的深入，除了天然存在的物質(zhì)，人類創(chuàng)造出了許多新物質(zhì)。C60等新型碳單質(zhì)的發(fā)展與應(yīng)用除了具有知識(shí)功能價(jià)值，還是學(xué)生鏈接前沿科技、拓展視野的重要窗口。將前沿科技信息與學(xué)生的真實(shí)生活相聯(lián)系，滲透科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境（STSE）教育理念，使學(xué)生在學(xué)科知識(shí)、情感態(tài)度等多角度得到收獲。

首先，教師播放視頻介紹世界首條石墨烯大橋——南寧大橋，作為介紹新型碳單質(zhì)的地方特色情境素材，讓學(xué)生真實(shí)感受新型碳單質(zhì)在生活、生產(chǎn)、科技發(fā)展等方面的廣泛應(yīng)用，深刻體會(huì)化學(xué)學(xué)科對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和文化自信。使用時(shí)代性的地方特色情境素材，能將化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展、化學(xué)與社會(huì)等大概念落在細(xì)處、落在實(shí)處，實(shí)現(xiàn)學(xué)科育人。

然后，教師要求學(xué)生結(jié)合教材介紹、認(rèn)識(shí)模型及查閱的資料，說(shuō)一說(shuō)C60、石墨烯、碳納米管的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途之間的聯(lián)系。學(xué)生再次運(yùn)用“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”的物質(zhì)認(rèn)識(shí)模型分組討論，得出下面的結(jié)論：C60形似足球，內(nèi)部中空，因此C60性質(zhì)比較穩(wěn)定，可以作為負(fù)載材料應(yīng)用在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面；石墨烯和碳納米管是單層或管狀結(jié)構(gòu)，是石墨加工后的新型碳單質(zhì)，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，在電子器件、航空航天、儲(chǔ)能材料等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。

四、培養(yǎng)學(xué)生模型認(rèn)知能力的教學(xué)效果與反思

（一）以感促悟，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度

探究金剛石、石墨的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)是本課重要的兩個(gè)教學(xué)活動(dòng)。教師在課后訪談中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生非常喜歡參與課堂探究實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象印象深刻，知識(shí)掌握較牢固。學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，能夠根據(jù)預(yù)測(cè)的性質(zhì)設(shè)計(jì)相應(yīng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)了對(duì)控制變量法等實(shí)驗(yàn)方法的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

（二）化虛為實(shí)，發(fā)展宏微辨析能力

金剛石、石墨、C60等物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的聯(lián)系是本課的重難點(diǎn)。學(xué)生在本課學(xué)習(xí)之前，對(duì)物質(zhì)的組成、構(gòu)成有一定的認(rèn)識(shí)，但不清楚原子的排列方式如何影響物質(zhì)的性質(zhì)。為了打開(kāi)學(xué)生的認(rèn)識(shí)視角，教師在教學(xué)活動(dòng)中讓學(xué)生通過(guò)觀察形象化的結(jié)構(gòu)模型教具、分析數(shù)形結(jié)合的模型圖片，感受宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，發(fā)展宏觀、微觀辨析能力。同時(shí)結(jié)合模型教具中運(yùn)用到的物理知識(shí)、數(shù)形結(jié)合的模型圖片中呈現(xiàn)的數(shù)學(xué)知識(shí)，體現(xiàn)了化學(xué)與其他學(xué)科的交叉融合，有助于引導(dǎo)學(xué)生探討和理解學(xué)科知識(shí)與科技、社會(huì)、環(huán)境之間的相互聯(lián)系，發(fā)展新時(shí)代人才所必備的核心素養(yǎng)。

（三）由內(nèi)而外，提高模型認(rèn)知素養(yǎng)

思維的形成是認(rèn)知過(guò)程中的高階要求，絕不是在教學(xué)活動(dòng)中簡(jiǎn)單的“想一想”就能達(dá)成的。本課為了幫助學(xué)生構(gòu)建“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”認(rèn)識(shí)模型，發(fā)展學(xué)生的模型認(rèn)知能力，教師在教學(xué)活動(dòng)中分階段、正逆多向引導(dǎo)學(xué)生對(duì)模型進(jìn)行搭建和運(yùn)用。學(xué)生根據(jù)金剛石的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)化性質(zhì)決定用途的知識(shí)，根據(jù)石墨的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)化用途反映性質(zhì)的知識(shí)，在石墨和金剛石的微觀結(jié)構(gòu)探究中內(nèi)化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的知識(shí)，最終在活性炭的分析中外顯認(rèn)識(shí)模型，在新型碳材料的分析中有效檢驗(yàn)學(xué)生面對(duì)陌生問(wèn)題時(shí)調(diào)用物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型分析和解決問(wèn)題的能力。

（四）舉一得三，發(fā)揮化學(xué)育人價(jià)值

本課構(gòu)建了物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型中的“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”模型，還有“存在”“制備”及更多二、三級(jí)視角需要搭建和完善。本課只是物質(zhì)認(rèn)識(shí)模型構(gòu)建的開(kāi)端，今后在碳的氧化物的性質(zhì)及制備、金屬、酸堿鹽等章節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地將其納入物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型體系，以物質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型為核心，將學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)化，將學(xué)科思想體系化，充分發(fā)揮化學(xué)學(xué)科育人的功能價(jià)值。

總之，初中化學(xué)教師發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知能力的教學(xué)，應(yīng)結(jié)合化學(xué)課標(biāo)及課程內(nèi)容等對(duì)模型認(rèn)識(shí)進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)模型進(jìn)行內(nèi)涵梳理及外延拓展，通過(guò)精心設(shè)計(jì)活動(dòng)任務(wù)，幫助學(xué)生逐步構(gòu)建認(rèn)知模型并對(duì)模型進(jìn)行遷移運(yùn)用。化學(xué)學(xué)科育人應(yīng)在教學(xué)活動(dòng)中潛移默化地滲透，讓學(xué)生理解化學(xué)知識(shí)，形成化學(xué)學(xué)科思想，掌握化學(xué)學(xué)科能力，達(dá)到較好地運(yùn)用模型方法解決具體情境中復(fù)雜問(wèn)題的教學(xué)效果。

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（責(zé)編 韋榕峰）