彭明锋 陈学敏

摘 要：化学学科作为高中教育的基础学科，是中学教学的重点学科，在我国自然学科发展领域占据重要地位。在化学学科教学中，如何提高学生化学学科的核心素养是目前教育改革的重要任务。“证据推理与模型认知”是化学学科核心素养五个方面之一，强调培养学生形成化学学科的思想和方法，是化学学科核心素养的思维核心。本文基于化学核心素养“证据推理与模型认知”简述课堂教学模型的构建。

关键词：核心素养;“证据推理与模型认知”;教学模型;构建

《普通高中化学课程标准（2107年版）》明确指出，普通高中化学课程是与义务教育化学或科学课程相衔接的基础教育课程，是落实立德树人根本任务、发展素质教育、弘扬科学精神、提升学生核心素养的重要载体，化学核心素养是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础，化学课程对于科学文化的传承和高素质人才的培养具有不可替代的作用[1]。因此，化学学科核心素养的培养要求同其他一学科是有很大的区别的。目前化学教学中值得教师深思的问题是如何培养学生形成正确的价值观念和解决问题的能力。通过分析和推理认识研究问题和建立合理的认知模型，并能运用模型解决问题，是学生学习和掌握化学知识的一种重要研究方法。化学教师在引导学生学习化学学科过程中，首先要对所研究的问题进行假设猜想，通过“证据推理”来论证假设猜想的正确性，然后建立合理的认知模型，运用模型解释化学现象，理解化学本质和规律，所以“证据推理与模型认知”可以促进学生核心素养发展，是提高学生化学核心素养的重要方法。

化学核心素养作为众多学科素养的组成部分之一，是依据化学学科特点来指定的，是高中化学教育通过教学让学生培养的核心素养。"化学核心素养"在知识和技能方面需要教师在教学中突出化学实验、化学探究、化学模型和化学实际等方面的教学，要求教师加强化学教学中的实验教学，提高学生的动手能力，避免传统教学中的重理论轻实践的问题出现，让学生明白化学学科学习中分数只是学习目标的一部分，重点在于提高自身进行化学实验的能力;在过程和方法方面要突出学生的学习主体地位，教师要从传统的教学主导者角色转换成教学的引导者和参与者，指引学生完成学习任务，达到学业质量要求的水平;在情感和价值观方面要鼓励学生进行科学探究，培养学生攻坚克难的科研精神，为国家科学技术水平的提高贡献力量，由于科研工作枯燥、难度高，教师要通过合理的教学方式来培养学生的科研奉献精神。

高中化学的特点是化学知识体系繁杂、知识面广，因此导致学生对于化学学科的教学内容理解起来比较难，对于化学知识的掌握比较困难。为了解决这个问题，化学教师在教学中可以引入模型教学的方法。模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的描述，化学模型是认识物质、改造物质和应用物质过程中体现出的具有化学学科特征的具体或抽象的表征[2]。化学学科中许多概念以模型作为传输的载体，常见模型有形象模型、符号模型和數学模型（图表、三维图、等式等）等，这些模型能帮助学生理解和掌握化学知识、形成物质结构决定性质的思想方法，降低了学习难度，减小学生畏惧化学的心理压力，有助于提高学生自主学化学的意识，培养学生化学学科核心素养。因此，化学教师在化学教学中要培养学生的模型意识，通过教学培养学生建立模型的能力，并能熟练运用模型解决问题。需要强调的是，为了实现良好的教学效果，达到教学目标，教师在备课时，要对在教学过程中可能用到的模型做到成竹在胸，只有这样才能高效的引导学生形成建模解决问题的思想意识，而且教师要考虑到学生在开始学习建模解决问题时，会存在这样那样的问题，教师要给学生留出充裕的时间让学生建模，随着学生对于建模越来越熟悉，并形成建模思维，教师的模型教学就会变得容易起来。模型教学对于学生的学习起到事半功倍的效果，为了模型教学的顺利开展，教师应立足化学核心素养从下面几点策略着手培养高中生的证据推理与模型认知思维能力。

一、以化学基本概念和基本原理为载体构建认知模型

化学基本概念和基本原理是化学基础知识的核心。在化学学习中，如果学生能理解化学基本概念和基本原理就能轻松学习新知识;如果学生能掌握化学基本概念和基本原理就能顺利进行实验和答题;如果学生能综合运用化学基本概念和基本原理就能形成正确的科学观念和学习方法来解决实际问题。在模型教学中，化学基本概念和基本原理是重要的载体。通过构建认知模型，强化基本概念和基本原理的学习，对学生学习化学有很大的帮助。例如，在进行“钠与水反应”教学中，结合实验现象，利用氧化还原反应这个基本概念对这个反应进行分析，从反应物来看，钠元素化合价升高，则必有另一元素化合价降低，另一反应物是H2O，从元素价态看，化合价能降低的只能是氢元素了，从而推出产物为H2，再根据电荷配比，得出反应方程式为“2Na+2H2O=2NaOH+H2”。学生不但能轻而易举地写出和记住化学方程式，还能增强对氧化还原反应的理解和运用。又如，在化学基本原理教学时，构建“强制弱”的认知模型，并推理出“强氧化性物质制备弱氧化性物质”、“强还原性物质制备弱还原性物质”、“强电解质制备弱电解质”、“强酸制备弱酸”、“溶解能力弱的物质转化为溶解能力更弱的物质”等具体认知模型，促进学生了解物质的性质，让学生从根本上认识化学规律，并能更好地运用规律。

二、以实验探究为基础构建证据模型

化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，是材料科学、生命科学、环境科学、能源科学和信息科学等现代科学技术的重要基础[1]。在高中化学教学中，化学实验是基础的教学方法，化学教师可以通过化学实验让学生直观地明白化学物质的性质。化学实验教学的方法不仅能让学生体会科学研究的过程，还能培养学生合作探究和实践能力，因此以实验探究为基础构建证据模型，帮助学生建立科学思维模型，有助于培养学生核心素养。如在进行“苯”的教学时，为了使学生产生一种求知若渴的心理要求，通过不同油漆成分图片展示引入新课，提出“为什么装修后家居环境中常常隐藏着‘蒙面杀手’”的问题，引起学生兴趣，从而引导学生道出“苯”这种物质，紧接着让学生对苯的分子结构进行探究，通过苯的分子式C6H6和苯的性质实验，与前面所学烷烃、烯烃、炔烃的结构特点与性质比较，鼓励学生大胆推测苯分子的可能结构，利用有机化学分子模型进行拼接，分小组展示自己心目中的苯的分子结构，最后再进行苯的分子结构和性质总结。又如在进行“过氧化钠的性质的教学时，提出如何生火的问题，再演示“滴水生火”的实验，激起学生的好奇心，引发学生产生疑问：水一般是用来灭火的，为什么在这里却能生火呢？通过这个小实验，学生会从现象进行推理，过氧化钠与水能反应，而且放出大量的热。问题的提出激发学生的思维，通过实验探究得到证据模型，培养学生主动探索新知识的能力和科学探究意识。

三、以化学史为定位构建智慧模型

我国著名化学家傅鹰教授曾说过：“化学可以给人知识，化学史可以给人以智慧”。化学史可以激发学生的学习兴趣，加深对化学知识的认识，开拓学生的思维，掌握科学研究方法，对学生进行爱国主义教育和激发学生的爱国热情，使之发奋学习报效祖国。例如，在学习“原电池”时，向学生展示“原电池的发展历史”，介绍从生物实验中偶然发现电流到现在生产出多种多样电池的过程，这不仅给学生呈现了科学家坚持不懈、勇于创新、追求进步的精神，还能让学生体会到科学规律的发现和建立需要不断实践、严谨求实、探索真理的科学精神。又如，在学习有机物的提纯分离方法时，通过讲述中国科学家屠呦呦及团队在青蒿中提取到青蒿素作为抗疟药物的艰辛过程和青蒿素作为抗疟药的作用，使学生不仅学习了有机物分离提取的知识，还增强了学生磨炼生命和敬畏生命的意识。因此在课堂教学中利用化学史构建智慧模型有培养学生正确的科学观念、合理的科学方法、严谨的科学态度和创新的科学精神。

四、以解题为导向构建思维模型

高中化学教学要注重培养学生核心素养，提高学生综合运用知识解决实际问题的能力，也要保证学生能顺利通过学业水平考试和升学考试。高考是高中化学教学质量的一个重要评价方式，是考查学生核心素养的是否达到水平的标准之一，也是学生进入大学学习的入场券。因此，化学教学中培养学生考试的解题思路尤为重要，以解题为导向构建思维模型，培养学生运用模型解决问题。

例如：在化学考试中常出现关于陌生情境下氧化还原反应离子方程式的书写试题，很多学生对这种题目无从下手，得分低，因为这类题目情境新，学生没有掌握正确的解题方法，欠缺提取有效信息能力。在高中化学教学中，特别是高三复习课时，化学教师需引导学生在已有的氧化还原反应和离子反应的知识基础上，通过构建思维模型强化学生对氧化还原反应和离子反应的理解和应用，在此可以构建如下模型：

第一是关键，看变价、列物质。根据题干信息或流程图，分析得出反应前后的微粒，找出微粒中发生变价的元素，确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。

第二是重点，注升降、标得失。按氧化还原反应方程式规律“氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物”写出方程式，注明化合物升降，根据电子得失守恒配平四种物质。

第三是难点，补微粒、平电荷。根据题干信息判断所处介质的酸碱性和电荷守恒，补上相应数目的微粒。补上的微粒，规则：酸性介质中补H+，可作反应物或生成物;碱性介质中补OH—，可作反应物或生成物;中性介质中可补H+或OH—，只作生成物;补H2O根据原子守恒灵活应用。

第四是保障，平系数、定方程。根据质量守恒，再次配平方程式，确保方程式正确无误。

通过构建陌生情境下氧化还原反应离子方程式的书写思维模型，增强学生解决此类问题的能力，同时利用类比手段，在化学教学过程中引导学生针对某种题型进行自主构建适合的思维模型，有助于学生理解化学概念，掌握化学知识，提高解题能力，增加答题的正确率和速度，提升思维品质和增强探究能力。

在教育体制改革不断深入的今天，高中化学的教學目标要符合国家新课标的要求。高中化学教学要以培养学生化学学科核心素养作为根本作为教学目标，通过不断改进教学方式，运用“证据推理与模型认知”的教学方式来对学生进行化学教学教育，增强学生学习化学的兴趣，提升学生综合运用知识解决问题的能力，培养学生的化学核心素养，为社会的发展做出应有的贡献。

参考文献

[1]普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]张发新.利用模型建构促进学生化学学习[J].化学教育，2017（5）：24～28.

（本文系岭南师范学院创建国家教师教育创新实验区建设2018年校级教育教学改革项目“网络环境下高中化学微课教学资源的开发与利用”的研究成果，项目编号：LSJGJC1831）