高中化學(xué)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

韋萍萍

【摘要】傳統(tǒng)的化學(xué)課堂教學(xué)模式是以教師為主體、學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的教學(xué)模式。2013年，教育部啟動(dòng)了普通高中課程修訂工作，將核心素養(yǎng)融入高中化學(xué)教學(xué)中?；瘜W(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生綜合素質(zhì)的具體體現(xiàn)，而“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”又是化學(xué)核心素養(yǎng)的思維核心，因此在新課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上展開教學(xué)，有助于提高化學(xué)教學(xué)效率。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);證據(jù)推理;模型認(rèn)知;培養(yǎng)策略

證據(jù)推理和模型認(rèn)知是一種外在和內(nèi)在宏觀與微觀相對(duì)應(yīng)的探究方式。其通過建立觀點(diǎn)和證據(jù)之間的聯(lián)系，以證據(jù)為立足點(diǎn)，根據(jù)合理的分析、大膽的推理，推導(dǎo)出最后的觀點(diǎn)[1]?；诖?，我們可以通過邏輯推理、分析，了解物質(zhì)的本質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分關(guān)系，建立模型，運(yùn)用動(dòng)態(tài)的模型變化，模擬出化學(xué)反應(yīng)的變化過程，從而了解化學(xué)反應(yīng)變化的實(shí)質(zhì)，提升化學(xué)教學(xué)水平。

一、新課改“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)的培養(yǎng)目的

（一）提高學(xué)生的化學(xué)思維能力，培養(yǎng)從證據(jù)到結(jié)論的推理能力

證據(jù)推理能力考驗(yàn)著學(xué)生對(duì)物質(zhì)基礎(chǔ)性質(zhì)的掌握程度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來判斷物質(zhì)的性質(zhì)，是一種比較簡單的推理。例如，做Na溶于水的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以根據(jù)Na在水里面的反應(yīng)現(xiàn)象推測出Na的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)。這就是根據(jù)一些證據(jù)來得出相關(guān)結(jié)論的例子，通過這樣的推理過程，可以提高學(xué)生的思考判斷能力和認(rèn)知能力。只有通過獨(dú)立思考推斷，才能夠更加深刻地理解和記憶。高中化學(xué)教師應(yīng)該注重學(xué)生證據(jù)推理能力的培養(yǎng)，這種能力一旦變成一種學(xué)習(xí)的習(xí)慣，將有助于學(xué)生的發(fā)展。

（二）提高學(xué)生的化學(xué)空間想象能力，培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知能力

教學(xué)模型是為了在教學(xué)過程中更加直觀形象地展現(xiàn)物質(zhì)的分子或晶胞的結(jié)構(gòu)，通過對(duì)模型的結(jié)構(gòu)形態(tài)的模擬，可以幫助學(xué)生更容易理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)形態(tài)，學(xué)生對(duì)化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)知也會(huì)有更加深刻的體會(huì)。通過對(duì)相似物質(zhì)結(jié)構(gòu)的對(duì)比，尋找不同點(diǎn)和相似點(diǎn)，能夠突出物質(zhì)的不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的不同特性，提高學(xué)生對(duì)物質(zhì)的認(rèn)知能力。通過模型認(rèn)知的教學(xué)，可以讓學(xué)生快速高效地學(xué)習(xí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)。在教學(xué)過程中，“模型認(rèn)知”的教學(xué)方式不僅可以用來進(jìn)行物質(zhì)的教學(xué)，而且可以判斷化學(xué)反應(yīng)。在化學(xué)教學(xué)中，運(yùn)用這種方法可以變抽象的化學(xué)反應(yīng)為形象的認(rèn)知，通過教學(xué)演示和學(xué)生自己動(dòng)手拆分模具，從而加深學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)式的理解。

二、高中化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀

（一）化學(xué)課堂的實(shí)驗(yàn)課比較少

高中化學(xué)教材中有這樣一句話：“化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)?！倍趯?shí)際化學(xué)課堂中一般只有部分化學(xué)反應(yīng)可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于課堂時(shí)間有限和出于對(duì)安全等問題的考慮，大多數(shù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般只由教師在教室進(jìn)行操作，學(xué)生通過觀察來學(xué)習(xí)化學(xué)。大多數(shù)的化學(xué)課是通過了解物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)式等內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，缺乏推理和探究的過程。

（二）化學(xué)模具的數(shù)量比較少

在教學(xué)過程中，對(duì)于模具的運(yùn)用往往也是比較重要的，通過觀察形象的模具，可以非常直觀地了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使得化學(xué)的學(xué)習(xí)更加直觀。然而在實(shí)際教學(xué)中，物質(zhì)的模型種類較少，數(shù)量也較少。遇到?jīng)]有模型的物質(zhì)時(shí)，只能通過教材圖片展示或直接用粉筆畫的方式進(jìn)行教學(xué)。同一種模型道具的數(shù)量也不夠分配，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能近距離接觸，一般坐在教室后排的學(xué)生不易看清講臺(tái)上教師的講學(xué)課程。

（三）化學(xué)教學(xué)教案比較模式化

高中化學(xué)的教學(xué)過程一般比較模式化，主要是通過對(duì)化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)變化的學(xué)習(xí)，了解基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論等相關(guān)概念。教師先進(jìn)行課堂講解，然后學(xué)生進(jìn)行理解和記憶，再通過做題的方式進(jìn)行吸收鞏固，教學(xué)模式單一，做題和講學(xué)循環(huán)往復(fù)，這種教學(xué)方式比較教條化，學(xué)生難以進(jìn)行獨(dú)立思考和探究，不利于培養(yǎng)思維能力和綜合科學(xué)素質(zhì)。

三、如何在教學(xué)中進(jìn)行“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)的培養(yǎng)

（一）增強(qiáng)教師和學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)意識(shí)

“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”是一種科學(xué)素養(yǎng)，在高中化學(xué)教學(xué)過程中，教師和學(xué)生應(yīng)該具備科學(xué)探究的意識(shí)。教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)性質(zhì)的引導(dǎo)和教學(xué)，給予學(xué)生更多的機(jī)會(huì)去自主探索知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推導(dǎo)能力和模型認(rèn)知能力。

例如，筆者在教授人教版高中化學(xué)必修二教材第三章第一節(jié)“最簡單的有機(jī)化合物——甲烷”的第二課時(shí)“烷烴”中的“同分異構(gòu)現(xiàn)象” 和“同分異構(gòu)體”的內(nèi)容時(shí)，通過創(chuàng)設(shè)拼湊模型比賽激發(fā)學(xué)生的興趣;通過模型對(duì)比結(jié)構(gòu)差異來發(fā)現(xiàn)問題和解決問題;通過練習(xí)檢查學(xué)生對(duì)“同分異構(gòu)現(xiàn)象”概念的理解和“同分異構(gòu)體”等效現(xiàn)象的分辨能力;通過再次“比賽”來鞏固新知。

具體【課堂設(shè)計(jì)過程】如下：

【教師陳述】你能用你手中的模型拼出戊烷的球棍模型嗎？現(xiàn)在開始，看哪組拼得最快。

【學(xué)生活動(dòng)】……

各學(xué)習(xí)小組展示組裝成果，全班同學(xué)對(duì)比排查成果中結(jié)構(gòu)上的異同，充分掌握同一物質(zhì)及同分異構(gòu)體的識(shí)別方法。

【學(xué)生小結(jié)】判斷同分異構(gòu)的方法。

【投影展示】課堂練習(xí)3：互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)不可能（? ? ? ?）

A.具有相同的相對(duì)分子質(zhì)量

B.具有相同的熔沸點(diǎn)和密度

C.具有相同的分子式

D.具有相同的組成元素

課堂練習(xí)4：下列哪些物質(zhì)屬于同一物質(zhì)？（題略）

【教師陳述】那么，你能拼出只有1個(gè)支鏈（前5組完成）和只有2個(gè)支鏈（后5組完成）的乙烷的球棍模型嗎？現(xiàn)在開始，看哪組拼得最快。

【學(xué)生活動(dòng)】……

各學(xué)習(xí)小組展示組裝成果，全班同學(xué)檢查是否正確。

通過對(duì)這種教學(xué)方案的引用，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)過程中的探究習(xí)慣，通過不斷練習(xí)，形成長久的能力，從而加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。所以，教師在準(zhǔn)備教案時(shí)，應(yīng)該對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行總結(jié)歸納，對(duì)需要用到證據(jù)推理和模型認(rèn)知的化學(xué)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行分類和歸納，在后期的學(xué)習(xí)過程中，有利于學(xué)生的思維形成一個(gè)穩(wěn)定的體系。所謂“授之以魚不如授之以漁”，通過對(duì)這些思考方式的運(yùn)用，學(xué)生可以對(duì)類似的問題進(jìn)行同種方式的探索，從而達(dá)到提高科學(xué)素養(yǎng)的目的。同時(shí)，學(xué)生還可以運(yùn)用這種思維方式對(duì)未知知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，用已經(jīng)學(xué)會(huì)的探究方法去探索未知的知識(shí)，從而發(fā)展思考和創(chuàng)新的能力。

（二）運(yùn)用多媒體的教學(xué)方式

現(xiàn)如今，高中學(xué)?；酒占傲硕嗝襟w教學(xué)方式，教室的電腦、投影儀等設(shè)備非常完善。雖然信息化教學(xué)手段已經(jīng)普及，然而真正在化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用比較少。教師可以利用3D立體的動(dòng)態(tài)視角模擬圖來進(jìn)行“模具認(rèn)知”的教學(xué)，通過對(duì)立體圖360度的旋轉(zhuǎn)觀察，幫助學(xué)生了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。另一方面，通過3D動(dòng)畫模擬化學(xué)反應(yīng)中各個(gè)分子的變化，也可以非常直觀地體現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。例如，在人教版高中化學(xué)選修三教材中，描述原子結(jié)構(gòu)中的能級(jí)和能層，化學(xué)鍵的形成過程，分子的立體構(gòu)型，晶體的結(jié)構(gòu)等抽象的內(nèi)容，筆者就采用多媒體教學(xué)，使得化學(xué)課堂更加生動(dòng)形象，富有樂趣，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，大大提高了教學(xué)效率，同時(shí)也使得教學(xué)方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和多元化。因此，運(yùn)用多元化的設(shè)備結(jié)合“模型認(rèn)知”的探究方法進(jìn)行化學(xué)教學(xué)，可以提高課堂效率。

（三）循序漸進(jìn)地改進(jìn)教學(xué)模式

以往的教學(xué)模式偏向應(yīng)試教育的特點(diǎn)，做題講題的模式占很大的比重。我們應(yīng)通過循序漸進(jìn)的方式整合應(yīng)試教育和素質(zhì)教育的模式，從中尋求一個(gè)教學(xué)效率最大化的切入點(diǎn)，增加素質(zhì)教育的比例。素質(zhì)教育或許短期內(nèi)不能夠達(dá)到一個(gè)良好的效果，但是從教育長遠(yuǎn)發(fā)展的角度來看，素質(zhì)教育能夠提高全社會(huì)的科學(xué)素養(yǎng)，從而間接提高國家的綜合實(shí)力。教師可以在課堂教學(xué)中抽出部分時(shí)間進(jìn)行合理的安排，根據(jù)提前準(zhǔn)備的教學(xué)教案，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力和模型認(rèn)知能力，這樣在一定程度上可以提升教學(xué)水平，同時(shí)也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

筆者在教授人教版高中化學(xué)選修三教材“金屬晶體”中的“原子堆積模型的空間利用率”這個(gè)知識(shí)難點(diǎn)時(shí)，借助實(shí)際模型作為教具，利用課件動(dòng)畫模擬原子堆積的過程和最終堆積成的模型，加深了學(xué)生對(duì)各種堆積方式的記憶和理解。通過對(duì)教學(xué)模式的調(diào)整，有重點(diǎn)地選擇規(guī)劃所需運(yùn)用素質(zhì)教育的教學(xué)方法，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)中“證據(jù)推理和模型認(rèn)識(shí)”素養(yǎng)的培養(yǎng)，彌補(bǔ)了應(yīng)試教育的不足，促進(jìn)了教學(xué)水平的提高。

四、結(jié)束語

“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)的培養(yǎng)策略需要不斷在教學(xué)中實(shí)踐，通過不斷實(shí)踐，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和彌補(bǔ)不足?！白C據(jù)推理與模型認(rèn)知”是高中化學(xué)學(xué)習(xí)中非常重要的手段，結(jié)合這兩種探究方法，可以有效地提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)效率。通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行證據(jù)推理和模型認(rèn)知能力的培養(yǎng)，學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的魅力，了解方法，熟練運(yùn)用，從而養(yǎng)成這種科學(xué)探究的思維模式，通過運(yùn)用這種思維方式對(duì)教材知識(shí)進(jìn)行深刻的理解，進(jìn)而達(dá)到化學(xué)教學(xué)的目的。

【參考文獻(xiàn)】

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