董传旭
黑龙江省齐齐哈尔市实验中学
[摘 要]以解决“溶液混合经典问题”为表，作者设计一系列的建模思想指导课堂教学，由表及里，对发展学生“模型认知”的化学学科核心素养做出尝试。呼吁一线教师课堂教学以学科核心素养为宗旨，重视核心素养教育，不断尝试、实践，从而培养出具有核心素养的学生。
[关键词]核心素养 模型认知 建模 高中化学
在人教2019版《普通高中教科书 化学 必修 第一册》第二章第三节第三点《物质的量浓度》的教学中涉及溶液稀释的问题。课本上对该部分没有更多的展开，但是市面上的练习册都存在一种经典题型——等体积/质量的对某溶液和水进行混合，混合溶液的浓度/质量分数与原溶液浓度/质量分数一半的关系。应对这种经典题型需要在课堂教学中引导学生建构相应的解题思路，这也是教与学的难点。本文尝试运用建构模型的方法帮助学生建构对应解题思路，从而助力学生发展“模型认知”的化学学科核心素养。
一、模型认知
《普通高中化学课程标准（2017 版）》于 2018 年正式印发，新课标凝练了五个维度的化学学科核心素养——“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”、“科学探究与创新意识”、“科学精神与社会责任”。模型认知是化学学科核心素养的重要组成部分，是化学学习及研究的重要科学方法之一，亦是学生深化知识（特别是对概念的理解）以及提高抽象概括与灵活应用能力之基础。
二、通过建构模型解决该问题的策略
该问题具体可分为四种情况：①与等质量的水混合后，混合溶液的质量分数ω’与原溶液质量分数的一半 的大小；②与等体积水混合后，混合溶液的浓度c’与原溶液浓度的一半 的大小；③与等质量水混合后，混合溶液的浓度c’与原溶液浓度的一半 的大小；④与等体积水混合后，混合溶液的质量分数ω’与原溶液质量分数的一半 的大小。
第①种情况容易解决，在与等质量的水混合后，混合溶液的质量恰好为原溶液质量的二倍，而在溶液混合过程中，溶质的质量未尝变化，故混合溶液的质量分数ω’= 。
第②种情况也不难处理。在初中，学生已然知晓酒精与水混合后体积会小于二者原体积加和。对上述现象，学生普遍认为这是由于水分子与酒精分子间存在间隙，液体混合后互相填充间隙，从而使得混合液体体积会小于原二者体积加和。在高中阶段，依照此理论解释这类问题再巧妙不过，但早在上世纪即有一线教师对该理论提出质疑。实际上并不是液体混合体积都会“缩小”，也有“变大”的案例，若想科学解决此类问题需要引入氢键等理论。可对于一般溶液与水混合确很少看到体积“变大”的案例，可以理解为加入水后，分子间新形成的氢键使得混合溶液的体积“缩小”。学生初入高中，并未接触分子的性质等内容，故在此时可先默认“液体混合后互相填充间隙”一说，在高中范围并无忌讳。如此便容易解决第②种情况——加入等体积的水后，混合溶液体积比原溶液体积二倍要小，而溶质的物质的量在加水过程中并无变化，则c’> 。
第③、④种情况要复杂得多，若以第①、②种方法作为基础，建构模型，即可轻松攻破。
1、构建问题②模型分析问题③
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作者以问题②为基础建构如上模型。将问题③中加入等质量的水转化成加入体积不同的水代入模型可大致获得两种情况：
I原溶液密度小于水，加入等质量的水体积为V1，V1<V0，根据问题②模型推得V2<2V0，加水过程中溶质的物质的量不变，则
；
II原溶液的密度大于水很多，加入等质量的水的体积为V3，V3>>V0，根据极限法思想（一滴溶液加入无穷多水中仍为无穷多水），推得V4>2V0，加水过程中溶质的物质的量不变，则
。
2、构建问题①模型分析问题④
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作者以问题①为基础建构如上模型。将问题④中加入等体积的水转化成加入质量不同的水代入模型可大致获得两种情况：
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三、通过建构模型解决该问题的结论
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在教学过程中，学生对第③种情况中原溶液的密度大于水处略有疑问。在高中化学范围内，常常解释为混合溶液体积约为原溶液体积加和，“分子间隙”的原因使得溶液体积“缩小”，但“缩小”的十分有限，几乎与原溶液体积加和无异，使得该问题得到很好的解释：若原溶液密度大于水，加入等质量的水的体积比原溶液体积V0大，故混合溶液的体积约为原溶液与水体积之和，虽因“分子间隙”的原因使得溶液体积“缩小”，但“缩小”的十分有限，几乎与原溶液体积加和无异，还是要大于2V0，使得c’< 。根据前文指出液体混合体积变化原因多样性，上述解释还是有很多不足之处，故本文在前面做了些许规避，待日后读此拙文的名师们不吝指点。
四、结束语
本文通过建构模型的方法指导该溶液混合类经典问题的教学，也是在课堂
教学中发展学生“模型认知”化学学科核心素养的一种尝试。学生通过作者设计的溶液混合建模思想，能够举一反三，提升个人“模型认知”的化学学科核心素养，更好地指导今后的学习、生活，这即是作者本文的出发点。同时希望本文能为更多的一线教师提供思路，化学课程的宗旨即提高学生的化学学科核心素养，让我们一同努力，共同培育未来之英才。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2012.
[2]刘树领.化学模型认知教学的策略探析——以金属晶胞知识的教学为例[J].中小学课堂教学研究,2021(02):21-24.
[3]杨旭东.液体混合时体积变化的原因[J].化学教育,1999(06):37-39.
注：本文系黑龙江省教育科学“十三五”规划2019年度备案课题《以教学活动优化推进化学学科核心素养培养的实践研究》。课题编号：JJC1319062。