【引言】
化学核心素养的培育在人才培养中占着举足轻重的地位,高中化学新课标中详细阐述了化学核心素养的内涵与特征,提出了通过模型构建的研究方法,把化学核心素养的构建与教学实践有机结合起来,以此来提升学生的整体化学核心素养,提升学生思维能力,使化学教学中学生的核心素养的提升具有可操作的实际意义。
一、化学科学的核心素养
化学核心素养不仅体现了学生在化学方面理论知识的掌握情况,还反映了学生解决实际问题的综合能力,它是学生在课堂、实验以及探究过程中发展起来的,并在解决与化学相关问题中表现出来的关键素养。2017 年教育部颁布了《普通高中化学课程标准( 2017 年版) 》( 以下简称“课程标准”) 提出了化学学科核心素养的基本要求,包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”五个方面。其中基于证据推理与模型认知的化学核心素养,是表现在学生对客观事物的认识和思考方式及思维能力上的,因此研究提升学生的模型认知化学核心素养具有重要的实践意义。
化学学科核心素养中的模型认知素养要求“知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系,建立认知模型,并能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律”。在化学学科的教学和评价过程中要进一步加强对模型认知素养的认识,提升对模型认知核心素养的教学水平,理解和梳理模型的基本内涵与基本分类形式。
二、模型认知的意义和分类
“模型认知”是构成高中化学核心素养的重要要素。模型的意义是指人们为了达到某种特定目的而对认识的对象所表现出来的一种可以达到简单操作的描述。模型的原型可为物质、概念、事件、过程和系统,它是一种代表和反映原型的方式。构成模型的认知功能的主要要素有描述、解释、预见、判断。而“模型认知”是指利用模型达到认识某个或某种复杂的事物或通过建构某个模型来解决某个问题的方法。
模型认知的方法在很多领域都非常的常见,尤其是在物理、化学等理科科目中具有非常重要的意义。很多时候人们需要处理或解决的某种问题的原型在时间和空间上是肉眼不可见的或无法触摸到的。例如原型太渺小、太巨大、速度太快、时间太久、距离太遥远或结构太复杂等,这个时候就需要借助模型认知。
化学这门课程是在原子和分子水平上的学科, 甚至还有比分子更小的颗粒。在化学科目中,分子和原子都是人的肉眼不可见的,它的结构与和运行过程都不能够直接观察的到,在做化学实验题或者教师在上课过程中经常要运用多种模型来解释现象以及这些现象可能发生的结果, 用简单而明了的信息来建造模型, 来建立可以解决复杂的思维框架。因此, 模型认知是化学学习过程中和化学研究途中必不可少的方法。在模型认知的过程中,还要基于学科的特点以及学生的认知特点,对学科化的认知模型进行科学合理的分类,这样既有利于教学实施,也有利于素养评价。
化学是一门研究物质结构、性质、应用及其变化规律的科学,原子、分子等微观粒子不能直接用肉眼看到的,物质的性质及其反应变化规律都十分的抽象,所以需要根据实际情况,使用分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系,建构模型以解释和认识物质结构、性质和变化规律。根据模型的定义、核心要素及化学学科的研究特点,可将化学学科的认知模型从内容和形式上分为如下几类。
1.概念模型:
概念模型本质上属于理论模型,其内涵是对化学过程中的现象进行抽象归纳,从而揭示化学本质特征的理性知识。例如化学科学中最常用的元素符号、化学反应方程式、结构式等。概念模型在形式上属于文字及符号的描述模型。
2.结构模型
结构模型是根据化学对象的外形和结构特征,按一定的比例进行放大或缩小,该类模型也是最接近模型的本意。结构模型属于用图形表示的实物模型,在化学科学中的应用非常的广泛,也是在传统意义上被普遍认同的一种模型。结构模型的内涵是将物质的个体或整体、实验装置等比较复杂的、抽象的结构用简单易懂的方式展现出来,以便于研究和解释物质或装置的内部各组成部分之间的相互关系或工作机制。在化学学科的教材当中也大量使用了很多物质结构模型和装置结构模型来表示原子、分子或晶体结构等。
3.过程模型
过程模型主要包括物质的反应量化模型和物质转化模型,其内涵是用图形图像来表示反应过程中某个物理量的变化过程或某种元素的存在形式及转化过程。过程模型属于理论模型和思维模型的结合体。
4.数学模型
数学模型是运用某些数学公式及平衡常数所构建出的模型结构,其内涵是用数量关系来表示结构与性质的数量关系、物质反应及变化过程中的规律。严格来讲数学模型也是属于一种理论模型。
5.复杂模型
复杂模型是将概念模型、结构模型、过程模型以及数学模型等理论模型和实物模型相结合的复合体,比如理想气体模型就属于复杂模型,其是在微观物质结构模型的基础上,抽象表示物质的压强、温度、体积、物质的量之间的数学模型。除此之外元素周期表其实也是基于思维模型和实物基础上的复杂模型,包含了大量的物质结构和性质等信息。
三、基于“模型认知核心素养”的复习策略研究
在高三化学复习过程当中,首先要重视发挥模型认知的引导作用,目前,很多学校的化学核心素养的教学始终未能摆脱重理论轻实践的教学方法,仍然片面追求知识结构的完整和深度,忽视了模型认知引导,因此无法在教学中关注知识内容本身的价值取向。
模型认知的能力主要包括“建立模型”和“运用模型”两个方面,这两个方面是相辅相成的。建立模型是运用模型的前提,运用模型是建造模型的目的。教师在教学的过程中要清楚的认识到,在建造模型的过程中学生才是主体,教师只是帮助和引导学生进行模型建立。教师在教学当中要鼓励学生自己亲自去做,要积极动脑,灵活思维,大胆尝试,鼓励学生多听,多看,多问,多参与,让学生在建造模型的过程中一直处于主体地位。在学生主动动手操作和探索的过程中,教师要不断启发、引导学生,渗透建模的思想。
教师在指导学生运用模型认知的方法进行复习时,主要有以下几个步骤:
1.收集证据,提出假设并让学生去验证,引导学生积极思考。
2、在证据的基础上进行分析推理,鼓励学生按照自己得出的结论建造模型,学生会记忆的更加深刻与清楚。
3、通过实验,进行证实。在实验的过程中,让学生不断观察和记录关于实验的现象,最后让学生对于记录下的结果进行分析。
4、让学生进行回顾与总结,在这个过程中学到了什么,了解到了关于什么的知识,让学生加深印象,并熟练掌握所建造的模型。
【结语】
模型认知是学生化学核心素养的一个重要方面,它在化学课程教学过程中是一种重要的科学方法。在教学过程中,化学教学中应深刻理解化学核心素养的内涵,加强对课堂教学中“模型认知”教学结构的构建,提升教师的化学核心素养学科价值发掘能力,从而通过化学教学实践提升学生模型认知的核心素养。
【参考文献】
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