基于認(rèn)知模型構(gòu)建高中化學(xué)課堂教學(xué)探究

“模型認(rèn)知”指的是借助構(gòu)建直觀且清晰的模型來展現(xiàn)復(fù)雜的化學(xué)知識(shí)與現(xiàn)象，從而輔助學(xué)生更高效地理解和把握化學(xué)概念、原理及規(guī)律。這一概念是化學(xué)核心素養(yǎng)的一個(gè)維度，對化學(xué)教學(xué)具有重要功能。作者開展“模型認(rèn)知”研究，以幫助學(xué)生深度理解化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、模型建構(gòu)在高中化學(xué)教學(xué)中的重要性

一是簡化抽象概念?；瘜W(xué)中的許多概念和原理較為抽象，通過模型建構(gòu)可以將其形象化、具體化，便于學(xué)生理解。二是促進(jìn)知識(shí)整合。模型能夠幫助學(xué)生將零散的化學(xué)知識(shí)整合起來，形成系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。三是培養(yǎng)科學(xué)思維。在模型建構(gòu)的過程中，學(xué)生需要進(jìn)行觀察、分析、推理和假設(shè)等思維活動(dòng)，有助于培養(yǎng)其科學(xué)思維能力。

二、基于認(rèn)知模型構(gòu)建高中化學(xué)課堂教學(xué)的策略

（一）激發(fā)學(xué)生的前認(rèn)知。在教學(xué)開始前，通過提問、討論等方式了解學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)的模型建構(gòu)奠定基礎(chǔ)。

（二）創(chuàng)造認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)模型。在教學(xué)過程中，教師提供適當(dāng)?shù)乃夭暮鸵龑?dǎo)，創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，讓學(xué)生自主思考和建構(gòu)模型。

（三）組織小組合作交流。學(xué)生以小組為單位進(jìn)行模型建構(gòu)和交流，分享彼此的觀點(diǎn)和想法，完善模型。

（四）運(yùn)用模型解決問題。讓學(xué)生運(yùn)用建構(gòu)的模型解決實(shí)際問題，加深對知識(shí)的理解和應(yīng)用。

三、基于認(rèn)知模型的高中化學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐案例

以“鐵鹽和亞鐵鹽”教學(xué)設(shè)計(jì)為例。教師圍繞“誤食脫氧劑是否有毒”展開，通過四個(gè)問題“脫氧劑與胃酸的反應(yīng)產(chǎn)物是什么？如何檢驗(yàn)脫氧劑與胃酸反應(yīng)后的產(chǎn)物？這些產(chǎn)物對人體是否有害？Fe3+和Fe2+相互如何轉(zhuǎn)化？”引導(dǎo)學(xué)生討論思考。在教學(xué)中，教師將鐵鹽性質(zhì)，F(xiàn)e2+、Fe3+的檢驗(yàn)，F(xiàn)e2+、Fe3+之間的轉(zhuǎn)化，鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化知識(shí)融入其中，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建“價(jià)—類—用”三維思維模型，并通過“脫氧劑中鐵元素的加工回收再利用”，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用認(rèn)知思維模型解決生活生產(chǎn)中的實(shí)際問題。

環(huán)節(jié)一：激發(fā)學(xué)生的前認(rèn)知

情境導(dǎo)入，分析脫氧劑與胃酸反應(yīng)的產(chǎn)物，并利用已有知識(shí)檢驗(yàn)Fe2+和Fe3+。學(xué)生初步學(xué)會(huì)構(gòu)建分析實(shí)際情景中化學(xué)問題的思維模型。從社會(huì)熱點(diǎn)引入課題，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，分析解決生活中碰到的實(shí)際問題，發(fā)展學(xué)生的社會(huì)參與意識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并利用已有知識(shí)檢驗(yàn)Fe2+和Fe3+，為后續(xù)的模型建構(gòu)奠定基礎(chǔ)。

環(huán)節(jié)二：創(chuàng)造認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)模型

學(xué)生討論并利用已有知識(shí)得出檢驗(yàn)鐵鹽、亞鐵鹽的方案：觀察法、沉淀法，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)通過觀察法、沉淀法可以很快判斷出氯化亞鐵溶液、氯化鐵溶液，但較稀的氯化鐵溶液則較難檢驗(yàn)出來。由此引起學(xué)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生尋找檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子新方法的求知欲望，從而引入新知，加深學(xué)生學(xué)習(xí)的印象。學(xué)生進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)，合作探究，共同討論和建構(gòu)模型，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，主動(dòng)構(gòu)建檢驗(yàn)Fe2+和Fe3+的實(shí)驗(yàn)思維模型。

環(huán)節(jié)三：組織小組合作交流

回歸主題，教師提出問題：誤食脫氧劑會(huì)不會(huì)中毒呢？學(xué)生思考、討論。通過生活實(shí)例，我們經(jīng)常通過食用紅棗進(jìn)行補(bǔ)血，紅棗里面主要是含F(xiàn)e3+，說明在人體中Fe3+和Fe2+是可以相互轉(zhuǎn)化的。初步構(gòu)建Fe3+和Fe2+相互轉(zhuǎn)化的認(rèn)知思維模型，并感受化學(xué)來源于生活，也服務(wù)于生活。教師再引導(dǎo)學(xué)生從鐵的化合價(jià)角度思考，進(jìn)行理論分析，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)建Fe3+和Fe2+相互轉(zhuǎn)化的理論思維模型，總結(jié)出從物質(zhì)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)角度分析和解決問題的認(rèn)知模式，構(gòu)建“價(jià)—類—用”三維圖，進(jìn)一步深刻理解鐵鹽、亞鐵鹽的性質(zhì)和相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。通過構(gòu)建認(rèn)知模型，學(xué)生自主形成學(xué)習(xí)元素化合物方法，分享彼此的觀點(diǎn)和想法，完善模型。

環(huán)節(jié)四：運(yùn)用模型解決問題

教師設(shè)問：通常情況下，食品包裝袋里的脫氧劑我們是怎么處理的？（丟掉）。那么，能不能將脫氧劑進(jìn)行收集并回收利用，變廢為寶呢？學(xué)生思考，并運(yùn)用認(rèn)知思維模型完成脫氧劑中鐵元素的加工回收再利用實(shí)驗(yàn)方案。在模型應(yīng)用中，評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，鍛煉學(xué)生遷移學(xué)習(xí)、使用學(xué)習(xí)工具的能力。

基于認(rèn)知模型構(gòu)建高中化學(xué)課堂教學(xué)是一種有效的教學(xué)方法，有助于學(xué)生把零碎的知識(shí)結(jié)構(gòu)化，提高學(xué)生的思維能力和學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)學(xué)生形成高階思維，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)不斷提升自身的專業(yè)素養(yǎng)，靈活運(yùn)用教學(xué)策略，充分發(fā)揮認(rèn)知模型的作用，為學(xué)生創(chuàng)造更優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高高中化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

責(zé)任編輯"錢昭君