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基于模型认知下化学试题研究
【发布时间:2020-03-17】 【作者:/来源:】【关闭窗口】

作者:朱丽萍

摘要:证据推理与模型认知作为高中化学核心素养的五个方面之一,是学生学好化学的重要途径之一。作者将通过借助模型,了解微观结构;构建模型,掌握反映规律;运用模型,解决化学问题三种方式来阐释教师应如何在教学中利用模型来帮助学生更好地完成模型认知这一核心素养地形成,让学生能够利用模型更好地学习化学。

关键词:模型认知;高中化学;教学策略;

引言:证据推理与模型认知在高中化学核心素养中作为一个单独的唯独被阐述,这充分说明了这一核心素养的重要性。模型认知是一个全新地词组,其组成部分中的模型起源于拉丁文,是样本标准和尺度的含义,而认知则是人类利用自身的感官,记忆,语言,思维等方式认识客观事物从而获取知识的活动。化学的学科学习因为物质的多样和不同物质结构的复杂,需要在学习时对大量的实验事实进行归纳和总结,在总结后运用抽象简化的方式来构建模型,使物质的变化和规律得到再现,模型认知就是这个再现的过程。

一、借助模型,了解微观结构

化学是一门以研究物质的组成结构和性质以及物质间变化规律的科学,因为原子以及分子的体积太过渺小,导致学生在学习的过程中很难直观的感受到这些看不见也摸不着的小微粒,导致学习的难度大幅度上升。所以,为了让学生能够更直观的学习和接触到原子和分子的形态以及结构,教师往往需要借助模型来辅助教学,通过这样的方式来帮助学生更好地认识这些微粒的微观结构,极大的降低了学生的学习难度。

例如,历年在有机推断题型中会考查典型的分子结构,其中甲烷分子模型就是考查的重点。尽管甲烷的分子结构十分简单,但是作为烷烃同系物的基础,对于学生之后的学习和理解有着地基的作用。甲烷是由一个碳原子和四个氢原子通过四根碳氢键进行连接而形成的分子结构。从肉眼上,学生很难观察到这四个氢原子和这一个碳原子直接的空间位置关系,也就很难理解甲烷分子的分子结构。这个时候,模型就可以帮助教师解决这个问题。教室可以准备一些小木棒以及不同颜色的橡皮泥捏成的大小不同的圆球。用大的红色圆球代表碳原子,小的蓝色圆球代表氢原子,之后将碳原子和氢原子通过小木棒代表的化学键连接起来,构成一个甲烷分子的结构模型。在认识了简单结构之后,教师可以让学生自己动手尝试构建复杂一些的分子结构,如乙烷分子,四氯化碳分子等等。这样学生就可以直观的认识到物质的微观结构,为有机化学之后的学习奠定了基础。

二、构建模型,掌握反应规律

高中化学中,化学反应十分重要,而方程式的正确书写则是重中之重,知道化学反应的发生状况以来写出正确的反应方程式,这对于解决化学问题的重要性不仅极大而且还是基础中的基础。化学反应虽然千篇一律,但其本质上的规律则不尽相同,学生要学会化学反应问题的本质规律。教学过程中,老师运用建模法来反应化学反应的类型及规律,可以引导学生透过现象而直击本质问题,从而克服自身的怕难问题,改变学生的死记方法,从而使化学反应的规律暴露在学生的认知中,让学生对书写化学方程式不在害怕,可以提笔及做。   

高考选择试题中往往容易出现对化学反应方程式的正误进行判断的情况,需要学生进行知识的整合再通过模型的构建进行分析。如在学习盐碱反应的内容中,最多出现的问题就是把小苏打放进氢氧化钙中所产生的反应的书写,老师想引领学生一步步解决此问题,首先该反应的类型明确是一个离子反应,对于离子反应学生对于此类反应的书写有些困难,所以老师应当先对此类反应进行建模,均按反应类型的规律及类型进行建模,之后在进行解题教学,如先在学生脑海里构建酸式盐+=+以及+=新盐+新碱等等化学反应模型,这样对于小苏打和氢氧化钙的反应方法则可以直接带入模型进而写出方程式,记住了模型,学生的方程式问题就迎刃而解。这样,学生对于化学反应的分析问题能力及解决方法的能力有所提升。

三、运用模型,解决化学问题

要想真正学会化学这门学科,当然离不开化学问题的解决,解决化学问题的多少决定着一名学生化学实力的高低,当然解决问题的方法是有着技巧的。在多个老师的实践经历与观察后,发现学生在解决化学问题时使用联系模型解决问题这一方法十分明显。这种方法来解决问题,需要将一系列的问题与模型进行匹配,一般来说有着以下几个阶段:问题表示、模型匹配、模型的构建、模型的检验,新模型的应用,灵活运用这几阶段的思维方式与技巧是解决化学问题的关键所在。
   例如往年有一道高考题:电解Na2CO3溶液装置如下,阳极Na2CO3溶液输入,NaHCO3溶液输出,并释放氧气,阴极稀NaOH溶液输入,浓NaOH溶液输出,阴阳两极中间用阳离子交换膜隔开,溶液中Na+离子向阴极移动,问写出阳极的电极反应方程式和阴极产生另一物质A的化学式。在解答此问题时,阳极的氧气其实是水里的OH-放电所生成,电解的过程中,水的平衡遭到破坏,产生的大量H+只好与碳酸根离子结合生成HCO3-离子。这是将电解池模型和离子共存模型的结合共同解决问题。这解题的思路就是依据模型,然后发展模型,进而创造新的模型,用新的模型来解决问题的过程。

四、结束语

综上所述,模型认知作为化学核心素养的重要组成部分,可以在学生的学习过程中起到至关重要的作用。良好的模型能够帮助学生了解微观结构,掌握反应规律,可以为学生解决化学问题时提供思路,让学生能够清晰快速的解决问题。因此,教师在教学的过程中应及时帮助学生正确的掌握模型认知的基本规律。通过潜移默化的教学,来帮助学生掌握和应用化学中的模型。在这样的过程中学生才能够更好地投入到化学的学习中,在化学的只是海洋中畅游。