摘要 模型思维是化学核心素养的重要组成部分,是培养学生形成自主学习能力的必要条件。以进阶式学习理论为基础，研究高三学生在同分异构体的书写过程中的难点和思维盲区，利用进阶式学习模式，让学生在已有知识和能力的基础上找出依据解决问题，逐层突破，同时整合思维，提炼归纳，最终形成同分异构体的书写模型。并以此为基础，引导学生掌握模型构建的思维方式，为今后提升学科素养，发展高阶思维奠定良好的基础。
关键词 模型思维；进阶式学习；同分异构体书写；高阶思维
1 研究背景
1.1 证据推理与模型认知的含义
Gilbert(1991)[[[]Gilbert,S.W..Modelbuildingandadefinitionofscience[J],JournalofResearc-hinScienceTeaching1991]]认为模型的建构就是一种科学技能，模型建构能力是科学素养重要组成部分，而且有助于学生对知识的建构更形象地认识。
新课标指出化学学科核心素养包括：宏观辨识与微观探析，变化观念与平衡思想，证据推理与模型认知，实验探究与创新意识，科学精神和社会责任。这五个方面各有侧重，同时又相辅相成。证据推理与模型认知强调学生的化学学科思维[[[] 倪霞. 基于证据推理与模型认知视角下的教学实践——以“配合物的形成和应用”为例[J]. 化学教与学,2018(07):19-21.]]，通过已有知识解决问题，同时再归纳总结，形成解决问题的模型，形成起化学学科的思维方法，提升学习能力，培养学科素养，进而解决更为复杂的问题。
1.2 进阶式学习理论
在高中化学的学习中，不同阶段的学生对于化学学科的认识有着质的不同，高一的学生认为化学是“理科中的文科”，需要“死记硬背”，但随着学习的深入，学生逐渐意识化学不是一门纯记忆的学科，化学有自身独特的思维方法和学科特点，摒弃学科特点只靠记忆是无法学好化学的。从高一到高二再到高三，学科的知识体系在逐层深入，学生的思维方式也随之发生了变化，这就需要教师针对学生不同阶段的思维特点以及学科内涵适时的改变授课方式，从微观到宏观，由变化到平衡，从结构到性质。
进阶式学习理论，也称之为学习进程，是美国科学教育改革中期产生的的一种理论。学习进阶指在教授某一知识点时，对处于不同思维阶段的学生，教师的授课需遵循学生已有知识；同时，对于该知识的核心概念要遵循知识的连贯性，呈现方式上主要表现为由简单到复杂，由具象到抽象，由单一到多变。逐层递进，让学生在学习的过程中有充足的挑战性和获得感[[[] 陈峰. 进阶式教学模式在高职院校特殊用途英语课程中的应用[D].福建师范大学,2016.]]。
图1 进阶式学习理论模式
1.3 高三学生思维特点及同分异构书写难点
高三学生基础知识普遍比较扎实，计算能力，逻辑思维能力也达到高中阶段的峰值水平，但是，对于具有发散性、抽象性、空间性强的问题，学生往往难以解决。主要表现在：思维的无序、空间变换能力欠缺等。
同分异构体色书写是高中阶段有机化学的重要内容，同分异构体的存在是物质多样性的重要原因。但是，书写同分异构体的题目对于学生的空间思维、有序思维和抽象思维要求较高，因此无论是在初学阶段还是复习阶段，这部分内容都是学生学习的难点。尤其对于高三学生，学生已经掌握了简单的同分异构体的书写技巧（定一移一法，等效氢法等），也理解了同分异构的基本异构方式（官能团类别、位置异构，碳链异构，立体异构等），但大部分学生仍然无法短时间内准确的书写同分异构体，这使得部分学生对于该题目产生畏惧心理，失分情况越来越严重。通过学生作业和考试情况分析来看，主要原因在于：1、学生难以通过题干条件和参数列出异构化的官能团（或基团）；2、难以利用等效氢法确定异构化的官能团（或基团）的位置。下面以高三复习阶段同分异构体的专题课为例，说明如何应用进阶式学习模式帮助学生构建同分异构体的书写思维模型。
2 研究内容
2.1 进阶1：信息抽取、方法提炼—片断组装法
对于浙江选考31题中同分异构体的书写而言，往往以限定条件的出题方式为主，即：题目给出一定限制条件，根据要求书写同分异构体。例如2020年浙江选考化学31题：
（浙江2020-31）
(5)写出化合物C同时符合下列条件的同分异构体的结构简式________。
①1H?NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有4种氢原子，无氮氧键和碳氮双键；
②除了苯环外无其他环。
通过信息①可以确定有机物的对称性和官能团特点，信息②可以推知有机物的基本结构是苯环。即：在苯环的基本结构上，根据物质C的各种参数（原子个数、不饱和度等），确定可能的基团，并按照信息中的对称特点插入基团，最终形成同分异构体。
再结合浙江历年选考中同分异构体的特点，可以总结同分异构体的基本书写步骤：
图3 同分异构体书写-片断组装法
2.2 进阶2：官能团（基团）类别异构—基团组装
片断组装法中将有机物原结构进行拆分对于高三学生来说轻而易举，但是，如何根据特征反应把这些原子进行组装则是学生的难点之一，针对原子如何组装为官能团或基团，可以有以下教学过程：
[问题1]：请写出苯甲酸苯环上的同分异构体
设计意图：学生很容易可以写出该条件下的同
分异构共有四种，同时也在潜移默化中熟悉苯环上官能团异构方法，思维趋于有序。
[问题2]：请写出符合下列条件的A的结构简式
（1）是苯的邻位二取代物
（2）结构中含有-COO-原子团
（3）能使FeCl3溶液有显色反应
设计意图：进阶深化，通过问题2，充分衔接问题1的同时，将问题1深化，学生在问题1中收获获得感的同时，问题2又对学生充满了挑战性，在问题1所搭建的有序思维的基础上，问题2也不难解决。
[问题3]：请总结：烯烃、炔烃、酚类、羧酸、醛类、硝基化合物的官能团类别异构
设计意图：通过前两步进阶，学生已搭建官能团异构的基本思路，最后让学生思考总结常见官能团的异构方式，为学生今后书写同分异构体提供便利，提高解题效率。
2.3 进阶3：等效氢种数，对称性判断—基团拼接
官能团（或基团）组装完成后，如何将这些基团按照题目条件正确的拼接到基本结构上（一般为环状），也是学生书写同分异构体的难点，下面通过以下教学片断来说明基团拼接方法：
[问题1]：请画出以下物质的对称抽（没有则填无），并判断苯环上氢原子的种数
设计意图：纵观浙江选考，基团拼接往往以苯环作为基本结构载体，而基团拼接的实质就是苯环上对称性的判断，让学生画出不同取代方式的对称轴，帮助学生建立空间感，有助于学生形成基团拼接的空间思维。而对称性判断的依据又往往是题目所给的等效氢原子种数，所以让学生画完对称轴后再来判断苯环上有几种氢，有助于学生在拼接的过程中建立有序的思想。
[进阶试题]：
（2010新课标全国卷）
①分子式为C9H12的同分异构体中含有苯环结构的有几种；
②其中在核磁共振氢谱中只出现2组峰，且峰面积之比为3:1的是（结构简式）
设计意图：在问题1的基础上提升延伸，在应用的过程中巩固提高。
2.4 进阶4：空间思维、有序思维、抽象思维的提升—同分异构体书写模型
通过以上三个阶段的进阶学习，可以引导学生总结方法与规律，建构提炼出同分异构体的书写模型：
图4 同分异构体书写模型
4 反思与结论
以浙江选考化学31题中限定条件的同分异构体的书写为例，通过多次进阶，引导学生建构出同分异构体的书写模型，在模型构建过程中存在以下思考：
1、进阶式学习要建立在学生已有知识基础和思维基础之上
进阶式学习要立足学生学情，高三阶段，对于同分异构体书写的基本方法已经掌握的比较好，例如：等效氢法，定一移一或定一移二，在教学过程中基础的方法没必要再重复练习与强调，要立足高三阶段学生的弱点与盲区，在提升中让学生有充足的挑战性与获得感。
2、进阶与模型构建相结合
进阶式学习与模型构建相结合，每一次的进阶都可以为模型的构建添砖加瓦，而模型构建的完成可以看做最后一次进阶的突破。
3、模型构建要立足发展高阶思维
每一次的进阶都是思维的提升，而模型的构建则要立足学生高阶思维的发展，分析、综合评价和创造思维的形成是高阶思维的培养目标，模型构建过程中教师要着重锻炼和培养学生这方面的思维能力。
4、模型的形成只是进阶的节点不是终点
模型构建的完成不代表知识进阶的终点，而只是其中一个节点，随着知识的不断进阶，将会不断形成新的模型，同时，旧的模型也将随着知识水平、思维水平的提升而不断被修订和改进。
模型构建的形式不是单一不变的，进阶式学习模式也不是模型构建的唯一模式，在教学实践中，如若能有效提取客观知识中的内在联系，形成相应的模型，并在模型构建应用的过程中不断的优化提升，对于学生而言，掌握看似复杂晦涩的化学知识也将变得生动有趣，更重要的是，这些思维的痕迹将长久的给学生带来裨益。
参考文献