摘?要：在新的高考形式下，要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識模型，理解模型，更要適時(shí)學(xué)會建構(gòu)模型和運(yùn)用模型，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識發(fā)展、思維提升、素養(yǎng)提高，從而提高自己的核心競爭力。本文從2019年4月選考29題出發(fā)，探討如何建構(gòu)模型，通過模型應(yīng)用突破難點(diǎn)問題。

關(guān)鍵詞：建構(gòu);認(rèn)知模型;難點(diǎn)突破

一、 問題的提出

2019年4月的浙江選考化學(xué)卷，學(xué)生普遍感覺有難度。特別是29題。除了題目類型較新，更多的原因是老師們在平時(shí)的教學(xué)中沒能引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)思維模型，就題論題，缺少歸納與發(fā)散，導(dǎo)致學(xué)生不能舉一反三。

課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）中明確提出，化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)包括證據(jù)推理與模型認(rèn)知，知道可以通過分析、推理等方法認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認(rèn)知模型?！澳Ｐ驼J(rèn)知”能力水平由低到高劃分為認(rèn)識模型、理解模型、運(yùn)用模型、建構(gòu)模型。作為高三學(xué)生來說，不應(yīng)簡單的認(rèn)識、理解模型，更要建構(gòu)模型，遷移運(yùn)用模型?；诖?，高中化學(xué)的教學(xué)應(yīng)不囿于對真題的剖析，要努力跳出題海戰(zhàn)術(shù)的怪圈，提倡多題一解，建立模型，建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)，徹底減輕學(xué)生重復(fù)記憶和反復(fù)操練的負(fù)擔(dān)。學(xué)習(xí)的主要目的是要學(xué)生參與建立該學(xué)科的知識體系的過程。

二、 以浙江2019年4月選考29為例，有效建構(gòu)認(rèn)知模型

（一）從易到難，認(rèn)知模型漸進(jìn)式建立

在平時(shí)的教學(xué)中，可先從最簡單的模型訓(xùn)練入手。如從酯化反應(yīng)入手，建立思維模型，找出定量關(guān)系。

某有機(jī)物A，相對分子量134，僅含碳、氫、氧三種元素，分子中沒有甲基?？梢耘c乙醇、乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)，A與乙醇發(fā)生完全酯化所得有機(jī)產(chǎn)物的相對分子量為190。試推斷A的分子式和結(jié)構(gòu)簡式。

A有羥基、羧基，A與乙醇酯化反應(yīng)存在著數(shù)量關(guān)系。建立模型：

分析題目中分子量190，差值56，即為第二種情況。所以A至少帶兩個(gè)羧基一個(gè)羥基。計(jì)算殘基：134-17（羥基）-2×45（羧基）=27，為—C2H3，分子式為C4H6O5，A為HOOC—CH（OH）—CH2—COOH或HO—CH（COOH）—CH2—COOH。A若帶兩個(gè)羧基兩個(gè)羥基，計(jì)算殘基：134-2×17-2×45=10，不合理，舍去。

（二）多角度拓展，熟練建構(gòu)模型

現(xiàn)有只含C、H、O的化合物AF，有關(guān)它們的某些信息，已注明在下面的方框內(nèi)：

分析題意，C、D兩個(gè)物質(zhì)中存在數(shù)量關(guān)系，D酯化成C。建立模型：

C與D差值84，符合第二種關(guān)系，說明D有兩個(gè)羥基，至少一個(gè)羧基（由A選擇氧化得到），再通過計(jì)算殘基進(jìn)行推理。

（三）模型遷移使用，輕松突破難點(diǎn)問題

2019年4月浙江選考29題：由碳、氫、氧三種元素組成的鏈狀有機(jī)化合物X，只含羥基和羧基兩種官能團(tuán)，且羥基數(shù)目大于羧基數(shù)目。稱取2.04g有機(jī)化合物X與足量鈉充分反應(yīng)，生成672mL氫氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。請確定摩爾質(zhì)量最小的x分子中羥基、羧基數(shù)目及x的相對分子質(zhì)量。

分析數(shù)據(jù)，確定羥基和羧基數(shù)相加至少3個(gè)，建立模型：

物質(zhì)的量

2. 04/0.02=102，計(jì)算殘基：102-2×17-45=23，沒有符合條件的殘基

修改模型，羥基數(shù)和羧基數(shù)相加為4個(gè)：

物質(zhì)的量

2. 04/0.15=136，計(jì)算殘基：136-3×17-45=40，符合條件的殘基為—C3H4。即摩爾質(zhì)量最小的x有三個(gè)羥基一個(gè)羧基，分子量136。

三、 建構(gòu)認(rèn)知模型，突破難點(diǎn)問題的有效策略

引導(dǎo)學(xué)生通過證據(jù)推理及模型認(rèn)知的方式學(xué)習(xí)在以往的教學(xué)中并不少見。隨著學(xué)習(xí)的深入，自我知識體系的構(gòu)建和個(gè)人解題模式的形成更加重要。教師要引導(dǎo)學(xué)生從以下角度學(xué)習(xí)建構(gòu)認(rèn)知模型，聚沙成塔，以求實(shí)效。

（一）從實(shí)到虛，引導(dǎo)建立抽象模型

等效平衡的學(xué)習(xí)對于提高學(xué)生的邏輯思維能力，開拓學(xué)生解題思路都有益。

恒溫恒容條件下等效平衡的條件，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，也就是Δn（g）=0的可逆反應(yīng)的理解：

同理，恒溫恒容條件下等效平衡的條件，對于Δn（g）≠0的可逆反應(yīng)，將兩個(gè)容器合并為一個(gè)，即在恒溫恒容下加壓，平衡右移，不能等效。若要等效則不能加壓。因此等效的條件是換算后相同物質(zhì)的起始物質(zhì)的量相等。恒溫恒壓條件下，等效的條件就是換算后各物質(zhì)的量加倍即可。

用這樣簡單的兩個(gè)容器合并為一個(gè)的模型，幫助學(xué)生理解抽象概念，突破部分概念過于抽象，不能具體化的難點(diǎn)?；罨艿母拍钜部梢酝瑯舆M(jìn)行模型的建構(gòu)。

（二）從特殊到普通，多角度、多方位建構(gòu)模型

通過證據(jù)推理和模型認(rèn)知的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，不但可以應(yīng)用到化學(xué)計(jì)算，在化學(xué)史的教學(xué)中也可發(fā)揮作用。

人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識的內(nèi)容可以讓學(xué)生自己看材料，知道化學(xué)家們是如何提出原子結(jié)構(gòu)模型的即可。但后續(xù)學(xué)生復(fù)習(xí)時(shí)，往往張冠李戴，表述不清。其實(shí)科學(xué)家們提出原子結(jié)構(gòu)模型的過程是遵循科學(xué)研究范式的，建立科學(xué)研究模型的過程，在教學(xué)的過程中只需重現(xiàn)即可。其中包含縱橫兩條線。縱線是原子結(jié)構(gòu)模型的提出是從粗到細(xì)，從虛到實(shí)，從外到里……而橫的線，則是幾乎每個(gè)科學(xué)家都經(jīng)歷了提出假設(shè)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證再到建立模型的過程。以湯姆生為例，他假設(shè)原子帶正電的部分像流體一樣均勻分布在球形的原子內(nèi)，而電子則嵌在球體某些固定位置。電子既受正電荷的吸引，又互相排斥，因此必然有一種狀態(tài)可使電子平衡。再通過實(shí)驗(yàn)推斷得出，建立葡萄干面包模型。后面盧瑟福建立軌道行星式模型，波爾建立氫原子軌道模型、發(fā)現(xiàn)夸克、用量子理論建立電子云模型等過程的科學(xué)探索都可以用相關(guān)縱橫模型串聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。通過模型建構(gòu)，突破“科普類”知識學(xué)習(xí)易學(xué)難記的困難。

（三）從基礎(chǔ)到提升，知識拓展善建模型

32題需要學(xué)生分析所給的有機(jī)反應(yīng)信息來推斷合成步驟，所給信息都是大學(xué)里的經(jīng)典反應(yīng)，對高中生來說卻很陌生，很多學(xué)生就題論題，陷入題海中了。包括一些老師的教學(xué)亦然。學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)重，感覺知識繁雜，茫無頭緒，對該類題型產(chǎn)生畏難情緒。

26、32題涉及的反應(yīng)類型主要是加成、氧化和取代。據(jù)此建立思維模型，將高中涉及的有機(jī)信息題進(jìn)行建模分析。以加成反應(yīng)為例。將加成反應(yīng)簡化為1+1=1的模式，將其分為碳碳雙鍵和碳氧雙鍵加成等多種。根據(jù)大學(xué)里不對稱加成的原則，碳碳雙鍵的加成可以仿照丙烯與溴化氫的加成，認(rèn)為與甲基相連的碳顯電正性，另一個(gè)顯電負(fù)性。加成時(shí)，溴化氫中溴離子帶負(fù)電荷，氫離子帶正電荷。根據(jù)同性相斥異性相吸的原則進(jìn)行加成。26題中的乙烯與乙酸反應(yīng)就屬于此例。溴化氫可以換成乙酸、氫氰酸、次氯酸（—Cl帶正電荷，—OH帶負(fù)電荷）、氨（甲胺等等都可）、1，3—丁二烯等其他顯正負(fù)電荷的物質(zhì)。其中乙烯與1，3—丁二烯的加成反應(yīng)即蒂爾斯阿德爾反應(yīng)也是32題常考的內(nèi)容。而丙烯可以換成苯、甲苯、炔烴……若丙烯換成碳氧雙鍵，碳顯正電荷，氧顯負(fù)電荷，可涉及的反應(yīng)有醛酮與氫氰酸加成后得到羥基酸的反應(yīng)，醛酮與氨的加成，醛酮相互加成的羥醛縮合反應(yīng)得到烯醛或者羥基醛，醛酮與格氏試劑的反應(yīng)等等。除了碳碳雙鍵和碳氧雙鍵外，碳氮雙鍵和碳碳三鍵亦可參照處理。至于乙烯加成或者醛酮與氫氣的加成這些對稱加成則不需要區(qū)分正負(fù)電荷，更簡單。如此，將高中的這些知識進(jìn)行串聯(lián)，簡單模型，百川歸海，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)原來有機(jī)是萬變不離其宗的。通過模型建構(gòu)，突破內(nèi)容繁雜型，信息多變型內(nèi)容的學(xué)習(xí)瓶頸。

（四）通過“思維導(dǎo)圖”，自發(fā)建構(gòu)認(rèn)知模型

學(xué)生自我的知識網(wǎng)絡(luò)若沒有建立，則知識無法內(nèi)化，更遑論靈活運(yùn)用和遷移。應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真研究高考大綱，明確高考化學(xué)學(xué)科考試內(nèi)容，借助“思維導(dǎo)圖”，建構(gòu)各知識點(diǎn)的認(rèn)識模型，完善知識網(wǎng)絡(luò)。思維導(dǎo)圖可以是樹狀、網(wǎng)狀的，知識縱橫交錯(cuò)，也是厘清脈絡(luò)，自我總結(jié)的一種很好的方式。思維導(dǎo)圖可大可小，可簡潔可復(fù)雜，根據(jù)個(gè)人的需求和能力自主繪制。通過模型建構(gòu)，突破高中化學(xué)知識繁多，學(xué)生無法自主形成知識體系的難點(diǎn)。

四、 建構(gòu)模型認(rèn)知策略的原則

1. 科學(xué)性原則。思維模型的建構(gòu)必須建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，不能隨心所欲。許多書本上的模型如球棍模型，比例模型等等的使用都要符合科學(xué)性。2. 適用性原則。并不是所有的題目類型都適用，也并不是所有的思維模型都能解決所有的問題。如對于催化劑對反應(yīng)速率的影響，適用于過渡態(tài)理論模型而不適用于碰撞理論模型，可以有所選擇，優(yōu)勢互補(bǔ)，全方位促進(jìn)學(xué)生理解知識。3. 適度性原則。思維模型的使用應(yīng)適度。包括適時(shí)和適量。4. 分層性原則。對于接受度比較低的學(xué)生來說，簡單的思維模型可以讓其嘗試，對于有拔高要求的學(xué)生來說，可以嘗試更加復(fù)雜的模型。5. 強(qiáng)化性原則。思維模型的熟練使用和思維模型的主動建構(gòu)需要比較長的時(shí)間。適度的強(qiáng)化是有必要的。如對于復(fù)雜計(jì)算的解題模型，一次兩次的訓(xùn)練不足以使學(xué)生形成條件反射，多次的多角度地引導(dǎo)和強(qiáng)化，才能熟能生巧，內(nèi)化進(jìn)學(xué)生自身的知識體系中。

五、 結(jié)語

從浙江2019年4月化學(xué)選考題來看，高考不只注重基礎(chǔ)知識的考察，更加注重能力的要求。注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)陌生的情境，信息來源多樣，設(shè)問角度靈活。突出對必備知識、關(guān)鍵能力、思維方法和創(chuàng)新意識的考查。對數(shù)學(xué)思維模型、定量計(jì)算與深度、多維思考等提出了更髙的要求。教師要引導(dǎo)學(xué)生做到：通過構(gòu)建認(rèn)知模型，突破復(fù)雜計(jì)算問題、突破抽象概念學(xué)習(xí)、突破化學(xué)史的學(xué)習(xí)、突破內(nèi)容繁雜型，信息多變型內(nèi)容的學(xué)習(xí)瓶頸、突破學(xué)生無知識體系的難點(diǎn)……

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作者簡介：梅娟，浙江省杭州市，杭州市西湖高級中學(xué)。