初談高二化學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)實(shí)踐策略

王保義

摘要：本文針對(duì)目前化學(xué)模型教學(xué)的實(shí)際，主要介紹化學(xué)模型的含義、模型構(gòu)建的方法，分析存在問(wèn)題，提出教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：化學(xué)模型 ?模型建構(gòu) ?教學(xué)策略

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）提出了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，其中證據(jù)推理與模型認(rèn)知就是五個(gè)核心素養(yǎng)之一，要求通過(guò)分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認(rèn)知模型，并運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。由此可見(jiàn)模型構(gòu)建是化學(xué)學(xué)習(xí)的一種方法，也顯得十分重要。下面我就談?wù)劚救嗽趯?shí)際工作中的一些理解和體會(huì)，與大家共饗。

一、化學(xué)模型的含義及其分類

模型的定義很多，我個(gè)人認(rèn)為模型就是對(duì)問(wèn)題本質(zhì)特征和主要因素的一種簡(jiǎn)化的描述或模擬。化學(xué)模型是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)化學(xué)問(wèn)題與解決化學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中，通過(guò)抽象、概括、歸納等科學(xué)方法，利用研究對(duì)象的關(guān)鍵因素與本質(zhì)特征建構(gòu)的各種模型?；瘜W(xué)模型構(gòu)建就是建構(gòu)化學(xué)模型的過(guò)程。由于化學(xué)是在原子、分子的角度來(lái)研究物質(zhì)，原子、分子是微觀粒子，人們只有借助模型來(lái)進(jìn)行理解、推理，探索其組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及反應(yīng)規(guī)律，用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。

模型的分類方法非常多，但可以結(jié)合高中學(xué)生的認(rèn)知，按照模型的呈現(xiàn)形式和使用方便分為：⑴實(shí)物模型，即按一定比例比例的實(shí)物，形式如我們常見(jiàn)的球棍模型、比例模型、晶體模型、離子晶體、分子晶體、原子晶體、金屬晶體、實(shí)驗(yàn)裝置等;⑵符號(hào)模型，也就是我們所說(shuō)的化學(xué)用語(yǔ)，是對(duì)物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的表達(dá)，如化學(xué)式、化學(xué)方程式、結(jié)構(gòu)式、原子結(jié)構(gòu)示意圖、核外電子排布式、軌道式（電子排布圖）等;⑶概念模型，以圖示、文字以及符號(hào)等組成對(duì)事物規(guī)律和形成機(jī)理進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述和描述，如反應(yīng)熱、化學(xué)平衡概念、第一電離能、電負(fù)性、范德華力、氫鍵、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、知識(shí)思維導(dǎo)圖等;⑷理論模型，即學(xué)說(shuō)、假設(shè)。如蓋斯定律模型、碰撞理論模型、化學(xué)鍵理論模型、價(jià)層電子對(duì)互斥模型、雜化軌道理論模型、金屬晶體電子、泡利不相容原理、洪特規(guī)則、氣理論模型等;⑸圖形模型，即以示意圖的形式描述某個(gè)過(guò)程或某個(gè)結(jié)構(gòu)，如水分子電離過(guò)程示意圖、化學(xué)沉淀法廢水處理工藝流程示意圖、電解熔融氯化鈉制鈉示意圖、鋼鐵的析氫腐蝕示意圖、吸氧腐蝕示意圖、金屬防腐的示意圖、構(gòu)造原理圖、σ鍵形成圖示、π鍵形成示意圖、實(shí)驗(yàn)裝置圖等;⑹數(shù)學(xué)模型，即以定性或定量形式描述事物的變化規(guī)律，如化學(xué)速率表達(dá)式、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、化學(xué)平衡計(jì)算模型、電離常數(shù)、水的離子積常數(shù)、pH的表達(dá)式、水解常數(shù)、溶度積、坐標(biāo)圖像、數(shù)據(jù)表等;⑺動(dòng)畫演示模型，即將某個(gè)化學(xué)反應(yīng)微觀過(guò)程設(shè)計(jì)成動(dòng)畫形式來(lái)演示其過(guò)程，體現(xiàn)形象化、直觀化的效果。比如我們?cè)谠姵睾碗娊獬刂惺褂玫膭?dòng)畫來(lái)演示其中的微粒運(yùn)動(dòng)及變化等。

盡管我們這樣分類了，但是在實(shí)際教學(xué)中也沒(méi)有必要分得這么清，分類是為了方便。同一內(nèi)容也可以建立不同的模型，sp3雜化后的空間構(gòu)型，我們可以用圖表模型，也可以用實(shí)物模型等等。

二、化學(xué)模型的建構(gòu)方法

從化學(xué)模型的定義可以看出模型建構(gòu)過(guò)程中采用抽象、概括、歸納的方法可以進(jìn)行知識(shí)結(jié)構(gòu)化建模，具體來(lái)說(shuō)可以這樣來(lái)做：

1.微觀問(wèn)題宏觀化，構(gòu)建實(shí)物模型、圖形模型、動(dòng)畫演示模型等。如我們?cè)凇段镔|(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》學(xué)過(guò)的原子軌道，s電子的原子軌道可以想像成球形，p能級(jí)的原子軌道是紡錘形，這些都可以用掛圖來(lái)展示，也可以做成實(shí)物模型，球棍來(lái)做這樣的模型。還有在形成共價(jià)鍵時(shí)，s-pσ鍵、p-pσ鍵、p-pπ鍵就可以用這些實(shí)物演示其形成過(guò)程，讓學(xué)生來(lái)自己動(dòng)手去體會(huì)，也可以做成動(dòng)畫來(lái)演示，形象、生動(dòng)，很有說(shuō)服力。還有分子的立體結(jié)構(gòu)中，如CH4的sp3雜化后的結(jié)構(gòu)，就可以用4個(gè)氣球扎到一起，很自然就會(huì)形成空間的立體結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生動(dòng)手去做，非常形象，減少我們用語(yǔ)言的表述的難堪。

2.微觀過(guò)程動(dòng)態(tài)化，構(gòu)建動(dòng)畫演示模型。如在學(xué)習(xí)原電池和電解池時(shí)，教材中都有圖片，但這個(gè)還不夠直觀形象，我們可以為了更好地說(shuō)明其中電子的流向、溶液中離子的移動(dòng)情況及微粒發(fā)生的變化，我們很多老師利用動(dòng)畫來(lái)演示說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，這樣就把這些過(guò)程直觀、明顯地顯現(xiàn)出來(lái)。

3.將知識(shí)結(jié)構(gòu)化體系化，構(gòu)建概念模型。這一種方法在我們平時(shí)教學(xué)中經(jīng)常用，用得最多的。例如在《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章內(nèi)容可以形成以下的關(guān)系：

4.基于問(wèn)題，將過(guò)程程序化，構(gòu)建模型。如在學(xué)習(xí)《化學(xué)反應(yīng)原理》中的影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí)，我們就可以按下面的模型進(jìn)行。

5.基于規(guī)律的總結(jié)，構(gòu)建模型。如在均攤法在晶體計(jì)算中的運(yùn)用，模型一般是：⑴處于頂點(diǎn)的粒子，同時(shí)為8個(gè)晶胞共有，每個(gè)晶胞占有18 ;⑵處于棱上的粒子，同時(shí)為4個(gè)晶胞共有，每個(gè)占有14 ;⑶處于面上的粒子，同時(shí)為2個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞占有12 ;⑷處于晶胞內(nèi)的粒子，則完全為該晶胞所有。

6.還可以從試題中總結(jié)，構(gòu)建模型。如針對(duì)工藝流程問(wèn)題，可以總結(jié)為：原料處理 核心反應(yīng) 提純分離 目標(biāo)產(chǎn)品，再細(xì)化每個(gè)過(guò)程，多視角來(lái)分析。

三、當(dāng)前模型構(gòu)建教學(xué)存在問(wèn)題

自《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）發(fā)行來(lái)，各地都在進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，老師也在研究，但是許多老師只關(guān)注了其字面的變化，對(duì)其內(nèi)涵沒(méi)有深入挖掘，對(duì)核心素養(yǎng)的本質(zhì)要求沒(méi)有很好地理解和把握，模型構(gòu)建教學(xué)更是沒(méi)有引起老師的足夠重視。

1.模型相關(guān)知識(shí)匱乏。長(zhǎng)期從事教學(xué)的老師，由于過(guò)去的教材中沒(méi)有對(duì)化學(xué)模型進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，加上老師平時(shí)的工作量大，沒(méi)有時(shí)間學(xué)習(xí)和研究模型相關(guān)的知識(shí)，導(dǎo)致對(duì)模型的認(rèn)識(shí)一知半解。特別是對(duì)模型的理解只停留在球棍模型、比例模型上，是狹義化的模型。

2.過(guò)分強(qiáng)調(diào)模型的分類。許多老師總想把化學(xué)模型分類分得很清，但實(shí)際上很難做到。因?yàn)樵诜诸愔锌傆幸恍┦墙徊娴摹?/p>

3.在模型構(gòu)建過(guò)程中，總想形成一個(gè)能把許多問(wèn)題都包含進(jìn)去的“萬(wàn)能”模型，實(shí)際上也很難做到，即使找到，這種模型太過(guò)抽象化，不好理解，也不好用。

4.教學(xué)方法陳舊。雖然新課標(biāo)已經(jīng)發(fā)行幾年了，但許多地方仍舊用的是舊教材，在教學(xué)過(guò)程中，把大量的時(shí)間放在零散的知識(shí)上和大量的練習(xí)上，導(dǎo)致學(xué)生在課堂沒(méi)有時(shí)間去進(jìn)行總結(jié)思考，構(gòu)建自己的模型，學(xué)生大量的時(shí)間花在刷題上，成績(jī)也不一定能得到提升，甚至導(dǎo)致學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)失去信心和興趣。

四、模型構(gòu)建教學(xué)的策略

⑴認(rèn)真學(xué)習(xí)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版），轉(zhuǎn)變教學(xué)理念。新版課標(biāo)提出了許多新的理念，加上新教材在不同地區(qū)不同程度地實(shí)施。面對(duì)新教材，我們老師要不斷地學(xué)習(xí)研究，模型構(gòu)建的教學(xué)勢(shì)在必行。只有老師轉(zhuǎn)變理念，學(xué)習(xí)模型構(gòu)建的方法，才能適應(yīng)新教材，才能將模型建構(gòu)引入教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得好的成績(jī)。

⑵在模型的理解和分類上，要簡(jiǎn)潔。特別是分類上，按照實(shí)際需要進(jìn)行，不要過(guò)于強(qiáng)調(diào)分類，關(guān)鍵在于模型的建構(gòu)過(guò)程，讓學(xué)生掌握方法，自己進(jìn)行建構(gòu)，老師在課堂上可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行。特別在概念教學(xué)方面和做題方面。在概念教學(xué)上我們可以從概念引入的原因、概念的定義、概念的適用條件等方面進(jìn)行，從教材和課堂教學(xué)中歸納。

⑶在高中階段，我們強(qiáng)調(diào)模型建構(gòu)的基本方法，不要拘泥于模型建構(gòu)模式。學(xué)生主要是對(duì)所知識(shí)、所總結(jié)的題型方法方面進(jìn)行必要的模型建構(gòu)，老師可以幫助學(xué)生完成。讓學(xué)生體會(huì)到模型建構(gòu)的成功和成績(jī)的提升，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和信心。

⑷模型建構(gòu)可以利用不同方式方法進(jìn)行。我們?cè)谄綍r(shí)教學(xué)，一方面老師可以根據(jù)實(shí)際需要制作教具，另一方面也可借助軟件進(jìn)行模型建構(gòu)，如在晶體教學(xué)過(guò)程中可以借助Diamond進(jìn)行晶體構(gòu)型的建構(gòu)，增加教學(xué)方式的多樣性，提高學(xué)生的理解力和興趣。

總之，模型構(gòu)建作為一種方法在今后的教學(xué)中會(huì)越來(lái)越重要，需要同行們繼續(xù)研究和改進(jìn)，提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳秀云.試論高一化學(xué)課堂教學(xué)中思維模型的構(gòu)建[J].廣西教育， 2016（42）：142-143.

[2]吳慶生.利用化學(xué)模型提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力[J].化學(xué)教學(xué)，2014（12）：42-45.

[3]王瑞芬.化學(xué)模型在學(xué)?；瘜W(xué)教學(xué)中的運(yùn)用探討[J].電子制作，2014（15）：136-136.

[4]陳文婷.化學(xué)教學(xué)中模型的應(yīng)用[J].化學(xué)教與學(xué)， 2016， 000（005）：40-42.

[5]羅炳杰. 化學(xué)教學(xué)中的模型認(rèn)知與模型建構(gòu)及應(yīng)用[J]. 福建基礎(chǔ)教育研究， 2018， 000（001）：132-134.