廖雪峰
清远市清新区第一中学 广东清远 511800
摘要模型认知作为培育学生化学核心素养的手段之一，其作为较为重要的科学手段，可使高中生理解研究对象组成要素、本质特点及其相互关联，进而构建模型认知思维，应用模型认知分析化学现象，掌握现象所反映的本质规律，进而达到推动学生核心素养形成与发展的目标。结合模型认知相关概述，分析高中化学学生核心素养“模型认知”思维培育策略，以供参考。
关键词：高中生；化学模型认知；教学；有效策略
引 言
高中阶段作为学生学习的重要阶段，也是学生人生当中的转折点。化学作为高中阶段学习的重要学科之一，知识学习具备一定难度，多数高中生因化学知识难以理解与相对抽象的特征，化一学成绩不理想，渐渐失去学习化学技能与知识的热情。近几年，核心素养模型认知思维培育理念的提出，为高中阶段化学教育提供了新思路，而随着模型认知思维的培育，将抽象、枯燥与乏味的化学内容系统化及模型化，加强学生对化学理论知识的理解，有助于提高化学学习成效。
一、模型认知相关概述
模型认知思维的培育，可使高中生养成良好的学习习惯，形成解决化学问题的优秀思维模式，而这一思维模式便称作模型认知思维。针对高中生，这一思维模式涵盖推理、领悟、注意以及问题求解等诸多内容，学生可借助自身独立思维模式在大脑中建构思维模型，进而深层次理解化学知识。但熟练运用模型认知思维，要求学生具备个性化学习水平、独立思考能力以及较大的知识储备量等。在模型认知思维培育当中，这一思维具备有助于精炼关键元素、切实反映化学元素间存在的关联等特征。模型认知思维能够提升高中生群体化学知识的综合运用水平，并且还可以提高学生的核心素养，继而推动学生全面发展。
二、促进学生一般模型认知能力的教学设计——《氧化还原反应》
2.1 设计总体思路
化学中的理论模型是对某一化学机理过程的深入研究，将基本理论用物理和数学的关系来反应，但往往由于内部影响因素较多，过程复杂，纯用理论方法描述是不可能的，因此忽略次要因素，抓住主要变量来进行描述。本节课教学设计设计思路，从初中已有知识出发，建立熟悉情境，梳理核心概念认识氧化还原反应，通过角度1得失氧和角度2化合价升价两角度表象认识氧化还原反应。基于外显的价态与本质电子转移认识方式理解氧化剂和还原剂，运用氧化还原理论模型，解决实际问题，发展学生综合分析陌生情境问题能力，形成完善的分析问题思路。教学流程如图1。
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2.3 教学策略的具体运用
（1）落实在教学中明确外显认知思路，使学生建立起系统完整认知思路的教学策略氧化还原理论是高中阶段重要的化学理论，氧化还原的学习对学生的认识发展有重要的作用。本节课由初中实验“氢气还原氧化铜实验”引入，创设真实问题情境，然后开展以模型建构的认知方式深入理解氧化还原反应。由学生初中已掌握的典型实验探究为出发点，使课题内容具有熟悉性和应用性。在氧化还原反应模型建构的过程中，学生学会从得失氧和化合价升降的不同角度认识氧化还原反应的特征。基于一般化学模型的认知思路，建构氧化还原反应理论模型，能使学生学会从新的视角认识化学反应并学会用这一理论去研究元素化合物的性质。
（2）落实引导学生将模型在具体教学任务中应用，使其认知水平由认识向迁移发展的教学策略基于模型认知能力发展的四水平认识模型要素、理解模型结构、运用模型解决问题、迁移改进模型，促进学生模型认识能力的发展。从学生已具有的氢气还原氧化铜实验的基础知识上加以整合，运用建构主义理论，在新情境中，自主建构氧化还原反应的实质，帮助学生体会氧还原反应在物质性质分析和物质之间转化方面的理解。完善得失氧和价态升降角度分析化学反应，让学生在头脑中自主建构出研究元素化合物性质的思维方法。同时也能够促进学生对实验现象和真实问题的解释、分析、运用和创新的能力，加强对模型认知能力的培养。
（3）落实引导学生将模型在具体教学任务中应用，任务的情境从熟悉到陌生发展的教学策略根据氧化还原反应得失电子的本质，依据锌片与硫酸铜溶液发生氧化还原反应，让学生自主设计验证实验。帮助学生将无法观察到电子转移的微观本质，通过不易观察的现象转化为电流表指针偏转的形式，让现象显性化，帮助学生加深对氧化还原反应本质的理解，而不是机械的记忆。依据金属与盐溶液发生化学反应设计实验帮助学生在头脑中建立研究物质性质的思维方法（基于物质的分类、基于化合价预测物质的性质、基于实验设计、实验探究和实验分析验证物质性质研究元素化合物性质的一般认知思路和方法）。本设计从得失氧角度片面的认识氧化还原反应，再到化合价角度作为判断氧还还原反应的依据，最后让学生深入理解氧化还原本质是电子转移，逐步形成对化学一般模型的认知思路，让学生能够在学习不同的元素化合知识中，深入运用氧化还原反应的原理掌握元素化合物的性质。
（4）落实引导学生将模型在具体教学任务中应用，任务类型由识别到迁移发展的教学策略本教学设计在不同的教学环节具有不同的指向学生能力发展的侧重，环节1创设情境中，让学生利用已有情境中的原始知识和经验、筛选和得出结论，加强对新知识的掌握。环节2中从不同角度认识氧化还原反应，通过对氢气还原氧化铜的反应实验现象的观察，让学生归纳出氧化还原反应的定义，培养学生归纳问题的能力；从学生归纳的氧化还原反应的定义出发，给出没有氧元素参加的氧化还原反应类型，从而引发学生的认知冲突，培养学生观察问题并进行修改的能力；通过不断的追问，逐步引导学生自主探究，使学生能够跳出固有的思维习惯，培养学生在不同情境中能够独立分析问题，解决问题的能力。环节3理解模型中，从氧化还原中选取金属锌与硫酸铜的反应，让学生独自自主设计实验方案，自主探究和分析实验培养学生探究实验能力。环节4运用模型解决不同环境的化学问题，学生基于得失电子本质比较出四大基本反应类型与氧化还原反应的关系，学生自主建构出关系图，培养学生自主形成知识网络结构，自主建构知识体系。本节教学设计中强调氧化还原反应内容对学生模型认知能力的发展作用，设计出不同的驱动型问题引发学生对概念原理的学生，及时给予学生发展性评价。
三、高中化学学生核心素养“模型认知”思维培育策略
（一）元素与化合物学习中建构模型认知
学习元素与化合物有关知识，学生要记忆海量物质性质，并书写相关方程式，持续重复记忆。如果指导学生构建模型认知，便可使其在迅速且有效学习化学知识的基础上，了解学习策略。一方面，高一学生在初中阶段便已接触过化学学科相关知识，拥有一建设模型认知思维的基础。因此，学生应首先明确物质所具备的物理性质，并通过思考、探讨、总结、整理物理性质，涵盖颜色、气味、状态、密度以及溶解性等。另一方面，关于物质的物理性质，构建模型认知思维，学生可通过资料查阅、现象观察以及实验研究等方式获得。例如，颜色规律的相关知识。以红色作为基色的物质，难溶于水的铜、氧化铜、氧化铁等。酸液中甲基橙、碱液中酚酞、石蕊、PH试纸在遇强酸时与品红溶液等。这些可通过观察或具体实验得知，而经过这类知识的学习，能使学生建构物理性质学习的模型认知思维。
（二）化学概念理解中建构模型认知
化学知识学习当中，化学原理与概念的明确是学生的学习重点，学生应基于自身接受能力，梳理自身所掌握的基础内容，保障自身思维的舒展。而原理推演以及概念解读均具备较强的专业特征，学生应结合自身认知规律突破化学理论重难点。在“物质的分类”相关知识的学习中，学生可通过图示法理解物质交叉分类方式。比如，碳酸钠既隶属碳酸盐，又隶属钠盐；碳酸钾既属于钠盐，又属于硫酸盐；硫酸钾既属于硫酸盐，又属于钾盐；硫酸钠既属于钠盐，又属于硫酸盐。在物质分类过程中，依据标准差异，可获得的分类结果也不同，这便是交叉分类方式的具体呈现。在此阶段学习中，学生可依据相对直观的学习与知识解读形式，构建模型认知思维。
结束语
综上所述，模型认知自身呈现在对于客体已存认知的归纳整理，是科学认知的阶段性研究成果。因而，在高中化学学科中，学生可通过构建模型认知轻松接受化学理论内容，为自身日后独立学习提供思维支撑与引导，最终提升学生的科学素养以及可持续发展能力。
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