從“可視”到“內(nèi)生”：培育模型認(rèn)知素養(yǎng)五次升維教學(xué)實踐的思考

陸卓純 梁彩勝

摘 要：指向問題解決能力提高的模型認(rèn)知既是學(xué)科核心素養(yǎng)之一，也是科學(xué)思維培養(yǎng)的目標(biāo)。模型認(rèn)知的“可視”僅是低階思維，“內(nèi)生”的模型才是授之以漁式的高階思維。文章闡述了模型認(rèn)知的內(nèi)涵，詳細(xì)探討了思維“可視”到模型“內(nèi)生”的升維教學(xué)實踐，并提出了一些對教學(xué)實踐的思考。

關(guān)鍵詞：模型認(rèn)知；內(nèi)生模型；升維教學(xué)

基金項目：本文系廣西教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度廣西教育質(zhì)量監(jiān)測研究專項課題重點課題“基于高中學(xué)科核心素養(yǎng)監(jiān)測結(jié)果促進(jìn)教師集體備課質(zhì)量提升的研究”（課題編號：2022ZJY241）的階段性成果。

作者簡介：

陸卓純（1971—），男，廣西壯族自治區(qū)貴港市高級中學(xué)。

梁彩勝（1979—），男，廣西壯族自治區(qū)貴港市高級中學(xué)。

2022年，我國教育部發(fā)布了新的化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，其中科學(xué)思維核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)為“發(fā)展科學(xué)思維，強(qiáng)化創(chuàng)新意識”。模型認(rèn)知既是學(xué)科核心素養(yǎng)之一，也是科學(xué)思維培養(yǎng)的目標(biāo)，模型認(rèn)知素養(yǎng)的應(yīng)用深刻地影響著人們生活、學(xué)習(xí)和工作等各個

方面。

一、模型認(rèn)知的理解與教學(xué)調(diào)研

（一）模型認(rèn)知的理解

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性描述，能實現(xiàn)從低維升到高維。我國基礎(chǔ)教育強(qiáng)調(diào)在教學(xué)實踐中喚醒學(xué)生的認(rèn)知意識，以可視的形式呈現(xiàn)隱性的思維過程，通過構(gòu)建模型解決實際問題。就高中化學(xué)模型認(rèn)知核心素養(yǎng)而言，學(xué)習(xí)主體應(yīng)認(rèn)識研究化學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素，厘清化學(xué)知識的關(guān)系，按認(rèn)知模型分析、推理，合理解釋化學(xué)現(xiàn)象，從本質(zhì)上揭示相關(guān)現(xiàn)象和規(guī)律［1］。

筆者分類統(tǒng)計近五年全國高考試題（廣西用卷）化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)考查內(nèi)容后發(fā)現(xiàn)，2018年全國丙卷涉及模型認(rèn)知核心素養(yǎng)的知識的分?jǐn)?shù)共22.5分（分占比19.56%），主要內(nèi)容有滴定曲線解析、可充電電池的化學(xué)原理、電熱水器中的金屬防腐蝕、金屬晶體堆積模型解析、化學(xué)鍵類型與物質(zhì)分類（物質(zhì)性質(zhì)）、多原子陰離子的空間構(gòu)型。之后逐年上升，到2022年，全國甲卷涉及模型認(rèn)知核心素養(yǎng)的知識的分?jǐn)?shù)高達(dá)31.5分（分占比27.39%）。所以，學(xué)生模型認(rèn)知核心素養(yǎng)培養(yǎng)工作的落實迫在眉睫。

（二）模型認(rèn)知的教學(xué)調(diào)研

模型認(rèn)知教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生理性思維的重要途徑與方法，但部分教師對其的運(yùn)用僅停留在應(yīng)用思維導(dǎo)圖的層面，設(shè)計、實踐相關(guān)教學(xué)方案，利用數(shù)據(jù)分析評估教學(xué)成效，實現(xiàn)“教—學(xué)—評”一體化的較少［2］。目前，部分教師存在兩個方面的問題：一是建模意識薄弱，認(rèn)為教學(xué)只是信息的輸入，教學(xué)內(nèi)容缺少實際的應(yīng)用原型；二是用模能力弱，很少分析問題的共性，缺少對知識的提煉及優(yōu)化。

二、思維“可視”到模型“內(nèi)生”的升維教學(xué)實踐

校本教研是同行學(xué)習(xí)、知識共享、共同成長的重要途徑，很多優(yōu)秀教師都從中獲益，并在成為教育領(lǐng)軍人才后，積極參與并指導(dǎo)教研活動，帶動更多教師成長［3］。以蘇教版化學(xué)必修一“氯氣及氯的化合物”一課為例，梁彩勝老師把升維教學(xué)實踐歸納為如下的“抽提—解構(gòu)—異構(gòu)—重構(gòu)—整合”應(yīng)用模型（如圖1）。

圖1 “抽提—解構(gòu)—異構(gòu)—重構(gòu)—整合”應(yīng)用模型

（一）“雙基”課堂的教學(xué)設(shè)計

基礎(chǔ)知識和基本技能簡稱“雙基”。改革開放以來，我國基礎(chǔ)教育非常重視“雙基”目標(biāo)的達(dá)成。學(xué)生的“雙基”扎實，有助于其取得優(yōu)異成績，也能幫助教師穩(wěn)定教學(xué)秩序，提高教學(xué)質(zhì)量，為構(gòu)建面向21世紀(jì)的基礎(chǔ)教育課程體系提供必要基礎(chǔ)。

圖片導(dǎo)入：浩瀚的大海是一座巨大的寶庫，人類可以從海洋中獲取很多資源。請大家分析文中的柱狀圖，找出海水中含量最多的元素，思考自然界中有沒有游離態(tài)的氯。

必備知識：學(xué)生在審題析義中抽提氣體實驗室制備的知識點如下表（如表1）。

學(xué)生活動：課堂練習(xí)鞏固。

導(dǎo)入的實驗裝置圖示、模型具有可視化特征，可幫助學(xué)生掌握教材中的知識，讓學(xué)生學(xué)會科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。當(dāng)然，“雙基”模式還存在一些弊端，如教師過于注重學(xué)生對知識的記憶而忽略學(xué)生對知識的理解與思維的形成，學(xué)生的主體地位沒有得到重視，等等［4］，這不利于培養(yǎng)全面發(fā)展的人，無法滿足新時代國家現(xiàn)代化建設(shè)的需要。

（二）指向三維目標(biāo)達(dá)成的教學(xué)設(shè)計

以“活動”為標(biāo)志的教學(xué)改革的最大亮點是提出了知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三維目標(biāo)，其強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科探究活動，讓學(xué)生經(jīng)歷問題的發(fā)現(xiàn)、解決過程以及知識的建構(gòu)、運(yùn)用過程，從而使學(xué)生深入理解知識，感受知識創(chuàng)生、驗證、傳播與分享的過程。教師在解構(gòu)舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣的化學(xué)史時，可進(jìn)行如下思維散化（如表2）。

教師不僅是知識的傳授者，更是活動的設(shè)計者、情境的創(chuàng)設(shè)者，應(yīng)積極挖掘?qū)W生的潛能，多給予學(xué)生想象、反思、質(zhì)疑、組織、聯(lián)系的機(jī)會。這樣，學(xué)生能轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的主動建構(gòu)者、團(tuán)隊的積極合作者，能提升學(xué)習(xí)主動性、自主性和合作探究的積極性。

（三）以素養(yǎng)為本的教學(xué)設(shè)計

教師要圍繞核心素養(yǎng)開展課堂教學(xué)設(shè)計，思考教什么、怎么教、為什么而教；評價學(xué)習(xí)結(jié)果要從學(xué)生學(xué)會了什么，是否達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)入手。

素養(yǎng)目標(biāo)：探究、選擇和動手組裝氯氣實驗制備裝置；構(gòu)建相應(yīng)的方法模型；掌握氯氣的工業(yè)生產(chǎn)原理。

教師異構(gòu)活動任務(wù)鏈，進(jìn)行指向圖式特征的教學(xué)設(shè)計如下（如表3）。

思維建模：創(chuàng)設(shè)真實情境，讓學(xué)生認(rèn)識真實的世界，能夠更好地解決真實問題。

能力遷移：實驗室還可用KMnO₄代替MnO₂來制備氯氣，化學(xué)反應(yīng)方程式：2KMnO₄+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，請根據(jù)原理拼出正確的實驗裝置圖。

拓展提問：除了MnO₂和KMnO₄，我們可用NaClO、KClO₃等物質(zhì)制備氯氣嗎？

（四）“教—學(xué)—評”一體化的教學(xué)設(shè)計

“教—學(xué)—評”一體化教學(xué)不是一種固化的教學(xué)模式，而是重構(gòu)教學(xué)設(shè)計、課堂組織的理念和指導(dǎo)思想。仍以“氯氣的實驗室制法及工業(yè)制備”一課為例，教師可設(shè)計有深度學(xué)習(xí)歷程的教學(xué)活動。

深化情境：實驗室制氯氣有反應(yīng)快、操作簡便、便于收集等優(yōu)點，這一方法可否用于工業(yè)生產(chǎn)中？

精打妙算：生產(chǎn)1噸液氯，理論上需要2.5噸二氧化錳（50%）和7噸鹽酸（31%）。液氯、二氧化錳（50%）和鹽酸（31%）的市場價分別是3000元/噸、3800元/噸和400元/噸，在計算后我們能發(fā)現(xiàn)，按實驗室制備氯氣的方法生產(chǎn)氯氣成本很高，因此不適用于工業(yè)生產(chǎn)。那么工業(yè)上要如何制取氯氣呢？我們可以用如下方法。

工業(yè)制法：電解法，化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑。

視頻講述：電解法初始制氯氣的規(guī)模很小，直到有較好的直流發(fā)電機(jī)后，此工業(yè)制氯技術(shù)快速發(fā)展，為氯堿工業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

科學(xué)解惑：將84消毒液和潔廁靈混合使用會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成有毒的氣體，這是真的嗎？請設(shè)計一個簡單的實驗方案進(jìn)行驗證。

論證推理：84消毒液的主要成分是次氯酸鈉，潔廁靈的主要成分是鹽酸，兩者混合會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，相關(guān)化學(xué)方程式為NaClO+2HCl=NaCl+Cl₂↑+H₂O。

教師要以評價促進(jìn)教師教學(xué)活動、學(xué)生學(xué)習(xí)活動的開展，充分整合教、學(xué)、評等環(huán)節(jié)，進(jìn)行“教—學(xué)—評”一體化教學(xué)設(shè)計。

（五）“教—學(xué)—評—考”聚合的教學(xué)設(shè)計

要想在復(fù)雜實踐中做到“教—學(xué)—評”一體化，教師就要“內(nèi)生”應(yīng)用模型，用測評與考試去檢驗評估、真實呈現(xiàn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展過程與現(xiàn)有水平。學(xué)生通過氣體制備知識的學(xué)習(xí)，能構(gòu)建實驗室制備氣體的一般模型，為下一階段學(xué)習(xí)提供方法模型，從而提高學(xué)習(xí)效率。

三、教學(xué)實踐的思考

在本節(jié)課五次升維的教學(xué)設(shè)計和實踐中，筆者查閱了大量文獻(xiàn)，研究了很多相關(guān)的教學(xué)設(shè)計，對以“教—學(xué)—評—考”聚合為指導(dǎo)思想的教學(xué)設(shè)計與實踐有了深入的認(rèn)識。

從課堂實踐來看，一是學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)定符合學(xué)生知識學(xué)習(xí)要求以及能力發(fā)展要求，可觀察、可測量；二是化學(xué)史情境效果明顯，學(xué)生能快速融入情境中，并能從化學(xué)史資料中提取有效信息，解決課堂上遇到的問題；三是活動靈活多樣，效果明顯，實驗裝置圖的拼裝活動充分調(diào)動了學(xué)生的參與積極性，為學(xué)生搭建了交流溝通、動手合作的平臺；四是評價方式多樣，評價時機(jī)合理，有內(nèi)容評價，有目標(biāo)評價；五是素養(yǎng)目標(biāo)有效達(dá)成，化學(xué)史作為情境和信息，貫穿整個教學(xué)過程。

從核心素養(yǎng)培養(yǎng)來看，學(xué)習(xí)科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度有助于學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展；學(xué)生根據(jù)氯氣的性質(zhì)增加尾氣處理裝置，發(fā)展了科學(xué)精神與社會責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)；學(xué)生根據(jù)不同的條件以及需求，從不同的角度了解制取氯氣的方法，發(fā)展了變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)；學(xué)生根據(jù)實際需要不斷優(yōu)化改進(jìn)實驗裝置，發(fā)展了科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的學(xué)科核心素養(yǎng)。

由“可視”到“內(nèi)生”需要學(xué)生進(jìn)行大量的思維活動，其能促使學(xué)生思考，達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生思維的目的。［參考文獻(xiàn)］

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［3］高書國.教育領(lǐng)軍人才關(guān)鍵能力與成長策略思考［J］.人民教育，2022（17）：41-44.

［4］崔允漷.學(xué)科實踐：學(xué)科育人方式變革的新方向［J］.人民教育，2022（9）：30-32.