崔柏震 吴小朋
深圳市南山区教育科学研究院（邮编：518052） 深圳市蛇口育才教育集团育才二中（邮编：518071）
摘要：初中是学生形成化学学科基本观念的重要时期，模型认知是一种重要的研究和学习方法，利用概念模型认知物质观，利用过程模型认知变化观，利用复杂模型认知价值观，能够有效地帮助初中学生建立观念网络，从而初步形成化学学科的基本观念。
关键词：初中化学；模型认知；化学学科观念
一、模型认知和化学学科观念的理论认知
（一）“模型认知”的素养剖析
模型是一种重要的科学研究方法。化学模型方法是在已获得大量感性认识的基础上，以理想化的思维方法，对化学事实进行近似、形象和整体的描述，进而揭示其本质和规律。《普通高中化学课程标准（2017年版）》中“模型认知”学科核心素养要求“知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学现象，解释现象的本质和规律”。
化学是在分子、原子层次上研究物质性质、组成、结构与变化规律的科学。基于学科特点及学生的认知特点，中学化学的认知模型从内容和形式上可分为：概念模型、结构模型、过程模型、数学模型和复杂模型。不同的教学内容可以借助不同的模型对研究对象的本质特征、构成要素及相互关系进行建模，从而揭示其本质和规律。
（二）初中化学学科观念
化学学科观念是从化学视角出发，对自然、社会和化学科学的存在与发展的最基本的看法，化学学科观念具有对化学学科知识与技能的统摄和整合功能。重视学生化学基本观念的形成，是精简教学内容，减轻学生过重的学习负担，提高学生问题解决能力的重要途径。
帮助学生形成初步的化学学科观念，能够使其深刻理解概念与概念之间、原理与原理之间、章节之间的内在联系，能够体验到物质变化间的规律和特点，能够体会到化学对生活、生产及社会的价值和作用，从而看到化学学科的魅力和价值。
《义务教学化学课程标准（2011年版）》（以下简称《课标》）中，“课程内容”的一级、二级主题侧重体现了对化学基本观念的下列学习要求：认识化学物质具有多样性，认识物质是由微粒构成的，用元素的观点看物质及其变化，用转化的观点看物质之间的关系，认识化学与社会发展是相互作用和影响的等。笔者依据《课标》以及人教版《九年级 化学》，对初中涉及的化学基本观念进行分类和归纳，分为三个维度，每个维度又分2~3个内容，如表1所示。
表1 初中化学学科基本观念
二、模型认知对化学基本观念构建的教学策略
（一）概念模型认识物质观
化学概念模型形式上属于文字或符号描述模型，本质上属于理论模型，其内涵是将化学现象或化学事实抽象归纳，揭示化学学科本质特征的理性知识。
化学是研究物质的自然科学，初中生受自身认知水平的限制，对“物质由微观粒子构成”、“物质由元素组成”两个概念的认知存在困难。对看不见、摸不着微观粒子，如分子、原子、离子等，很难想象，对粒子之间的关系难以厘清，对抽象的元素的概念难以理解。
复习过程中，对宏观和微观概念的认知，可以利用概念图，建立宏微观念之间的联系（如图1），帮助学生梳理概念的本质及关系，从而落实宏观辨识与微观探析的学科素养。
对物质的组成和构成的认知，以水（H2O）为例，通过基本观念的问题认识模型，从宏观和微观两个角度进行概念建模，设置如下四个问题：
问题1：水由什么组成？
问题2：水由什么构成？
问题3：水分子由什么构成？
问题4: 1个水分子由什么构成？
学生通过回答以上四个问题，建立宏观对宏观（水是由氢元素和氧元素组成）、微观对微观（水是由水分子构成、水分子是由氢原子和氧原子构成）、数量对数量（1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成）的观念认知，并以此迁移到对其他物质的认识方式。
（二）过程模型认知变化观
过程模型属于理论模型和思维模型的结合体，其内涵是用图形图像表示反应或生产过程中某个物理量的变化过程或者某元素的存在形式（状态）的转化过程，主要包括反应量化模型、物质转化模型。
铁是生活中最常见的金属，也是初中化学学习元素化合物及变化关系的主要内容。能与铁及其化合物发生化学反应的物质种类有非金属单质、金属单质、非金属氧化物、酸、碱、盐等，反应涉及的基本反应类型有化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应及氧化还原反应，实验过程中涉及吸热、放热等能量的变化，相关计算中运用质量守恒等。因此，该部分知识点多、繁、杂，成为初中复习的难点。
复习过程中，可以借助铁元素转化的过程模型，认知变化的观念（如图2）。通过铁元素转化的流程图，构建物质及其变化规律的基本观念。在转化过程中引导学生建立元素守恒，能量守恒等观念，落实变化与守恒的核心素养。
碳元素在物质间的转化，也可以用物质转化模型进行认知（如图3）,帮助学生建构碳单质、碳的氧化物及碳酸盐的转化过程中，引导学生初步确立变化的观念与守恒的思想。
（三）复杂模型认识价值观
复杂模型是理论模型、实物模型和思维模型的复合体，其表现形式存在多样性，例如在某些模型的基础上建立相关概念、原理、性质等的相互关系。
化学与人类生活、生产有紧密的联系，其在推进社会文明进程中有重要的贡献。在教学过程中要强调化学对人类文明及发展的积极作用，突出化学学科价值。
通过对人教版九年级《化学》教材内容进行分类归纳，运用辐射关联图（如图4），展现化学的作用和价值。
复习过程中，对常见物质的价值观的认知，也可以用辐射关联图，例如氢氧化钙是初中化学要求学生掌握的常见的碱，其在建筑、农业、林业等都有非常广泛的用途（图5）。
初中是化学学科基本观念形成的重要时期，借助不同类型的认知模型，对学科基本观念进行网络建构，学生在掌握化学知识的同时建立学科观念，有利于对化学学科本质的理解及学科素养的养成。
参考文献：
[1]徐玲玲. 指向模型认知的化学教学板书设计[J]. 中学化学教学参考，2019,(10)：41~42.
[2]单旭峰. 对“模型认知”学科核心素养的认识与思考[J]. 化学教学，2019,(03):8~12.
[3]尹筱莉. 论中学化学学科观念及其培养途径[J]. 中学化学教学参考，2007,(06):7-9.
基金项目：此论文为广东省教育科学研究课题“化学学科素养与化学中考评价优化的研究”（GDJY-2015-A-b413）研究成果 。