陳文良 蔡明茹

摘 要：建模思想逐漸受到教育界的重視，建模教學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中有獨(dú)特的優(yōu)勢，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。文章分析應(yīng)用建模教學(xué)的意義和建模教學(xué)在應(yīng)用中存在的問題，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐討論具體的建模教學(xué)策略，強(qiáng)調(diào)結(jié)合生活、結(jié)合物質(zhì)基礎(chǔ)建模，以物質(zhì)特性為基點(diǎn)建模，同時(shí)注意降低建模難度。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);建模教學(xué);建模思想;科學(xué)思維

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-3561（2021）01-0141-02

建模這一理念已經(jīng)被應(yīng)用在眾多學(xué)科，尤其是在理科教學(xué)中起到的作用更為明顯。在高中化學(xué)教學(xué)中，教師通過有效的建模教學(xué)，能夠更好地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)思維解決問題，這對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)大有裨益。本文對(duì)建模思想在化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用進(jìn)行探究。

一、應(yīng)用建模教學(xué)的意義

高中化學(xué)教育應(yīng)注重傳授給學(xué)生科學(xué)方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，而建模教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中能夠發(fā)揮獨(dú)特的優(yōu)勢，具有極大的教學(xué)價(jià)值。無論是通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)探索化學(xué)知識(shí)，還是通過文字、公式、圖表、模型等方式詮釋化學(xué)原理，建模教學(xué)的作用都不容忽視。建模教學(xué)的內(nèi)涵比較豐富，比如在化學(xué)教學(xué)中可以應(yīng)用到認(rèn)知建模、物理建模、概念建模、數(shù)學(xué)建模等，還有表述問題的標(biāo)準(zhǔn)模型、解決問題的思維模型等。建模思想是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)、提升學(xué)生科學(xué)思維的重要理念，對(duì)學(xué)生有著積極且長遠(yuǎn)的影響。

二、建模教學(xué)在應(yīng)用中存在的問題

1.建模教學(xué)流于形式

部分教師能認(rèn)識(shí)到建模教學(xué)的重要性，也看到了其對(duì)學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的助益，但是受到教師自身能力的制約，對(duì)建模教學(xué)的把控不足，導(dǎo)致建模教學(xué)流于形式。有的教師在教學(xué)中獨(dú)自完成建模，并讓學(xué)生直接應(yīng)用模型，學(xué)生鮮少有機(jī)會(huì)進(jìn)行建模，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)建模的方式方法掌握不足，無法提高建模能力。有的師生雖然共同完成了建模，但在課堂教學(xué)中沒有充分應(yīng)用，即后續(xù)教學(xué)與建模聯(lián)系甚微，浪費(fèi)了課堂時(shí)間，導(dǎo)致建模教學(xué)流于形式。

2.建模難度過大

不可否認(rèn)，在“應(yīng)試教育”的背景下，高中化學(xué)的教學(xué)壓力越來越大，教師要在完成知識(shí)教學(xué)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維等化學(xué)素養(yǎng)。部分教師為實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)教育目標(biāo)，在應(yīng)用建模思想教學(xué)時(shí)，盲目追求建模高度，認(rèn)為建模難度越大，學(xué)生獲益越大，導(dǎo)致遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。這樣不僅對(duì)學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展無益，還可能影響學(xué)生科學(xué)思維的健康發(fā)展。

三、建模教學(xué)提升學(xué)生科學(xué)思維的策略

1.結(jié)合生活，建立模型

要想應(yīng)用建模教學(xué)提升學(xué)生科學(xué)思維，第一步就是要建立模型，將化學(xué)知識(shí)與模型結(jié)合，并且借助模型進(jìn)行分析、解題。以教學(xué)“中和反應(yīng)”為例，因?yàn)檫@一反應(yīng)在生活中較為常見，如冬季羽絨服染污漬，可以先用食用小蘇打和食用白醋混合成“洗滌劑”，然后對(duì)污漬進(jìn)行涂抹，稍等片刻進(jìn)行刷洗，最后進(jìn)行清洗，這種方法具有簡單方便、對(duì)羽絨服傷害較小的優(yōu)勢。教師結(jié)合生活中的現(xiàn)實(shí)問題，并搜尋化學(xué)知識(shí)中與之共通的內(nèi)容，就可以引導(dǎo)學(xué)生建立中和反應(yīng)過程的模型，然后將思維應(yīng)用于實(shí)踐，鼓勵(lì)學(xué)生找材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察，最終得到正確的反應(yīng)模型。

2.結(jié)合物質(zhì)基礎(chǔ)，構(gòu)建具體化模型

在高中化學(xué)教學(xué)中，建模教學(xué)有著重要地位，建模并非是無所依靠的，而是在物質(zhì)基礎(chǔ)之上進(jìn)行，建立一個(gè)具象的、具體的模型，能夠幫助學(xué)生準(zhǔn)確、深入地解讀化學(xué)知識(shí)。學(xué)生利用自身知識(shí)與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)新的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行歸納與總結(jié)，能促使自身對(duì)新知的認(rèn)知從低層次的感性認(rèn)識(shí)上升到高層次的理性理解。同時(shí)，學(xué)生可以通過建立的化學(xué)模型解決生活中的問題，這對(duì)學(xué)生提升化學(xué)應(yīng)用能力和科學(xué)思維有重要作用。

例如，在教學(xué)“物質(zhì)立體構(gòu)型”時(shí)，為幫助學(xué)生明確不同原子構(gòu)成的物質(zhì)是不同的，即使是一樣的原子，如果具有不同的結(jié)構(gòu)，則組成的物質(zhì)也是不盡相同的，筆者使用了建模教學(xué)法，將知識(shí)直觀呈現(xiàn)給學(xué)生。眾所周知，石墨結(jié)構(gòu)是與眾不同的，其原子層層排列，處于同一層次的原子之間，是借助共價(jià)鍵進(jìn)行鏈接的，與此同時(shí)，分布于不同層級(jí)的原子，則是在范德華力的作用下聚合的。金剛石與石墨都是由原子直接構(gòu)成。具體而言，金剛石的碳原子是以六邊形的形狀排列的，石墨的原子則是以球狀進(jìn)行排列的。再如，H2O2僅從化學(xué)式層面分析，學(xué)生通常會(huì)認(rèn)為它的分子結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，因此，H2O2應(yīng)該是非極性分子。此種情況下，教師可以構(gòu)建一個(gè)H2O2分子模型，讓學(xué)生能夠直觀、清晰地看到分子中兩個(gè)氫鍵的排列不是其猜想中的分別對(duì)稱分布在一條直線兩側(cè)，而是存在一個(gè)角度，這充分說明H2O2是極性分子?？梢?，建模教學(xué)能切實(shí)幫助學(xué)生理解知識(shí)，這對(duì)強(qiáng)化學(xué)生的化學(xué)思維也有較大幫助。

3.以物質(zhì)特性為基點(diǎn)，構(gòu)建抽象化模型

化學(xué)中涵蓋大量符號(hào)，并且對(duì)于學(xué)生而言，化學(xué)概念過于抽象，因此，在建模過程中，教師要以學(xué)生為本，即考慮學(xué)生所具備的能力，尤其是對(duì)知識(shí)的理解能力。一方面要借助模型將物質(zhì)的共性展現(xiàn)出來，另一方面還要突出物質(zhì)自身的個(gè)性，讓學(xué)生成為“拿著手術(shù)刀的醫(yī)生”對(duì)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行“解剖”，以求達(dá)到對(duì)知識(shí)深層次的掌握，讓符號(hào)和公式在學(xué)生面前都變成“透明人”。通過建模的應(yīng)用，學(xué)生可以物質(zhì)特性作為基點(diǎn)，正確找出存在于物質(zhì)內(nèi)部的隱藏規(guī)律，喚醒學(xué)生的思維，提高學(xué)生思維能力。

例如，在教學(xué)“氧化還原反應(yīng)”時(shí)，筆者讓氧氣和銅發(fā)生反應(yīng)，得到氧化銅，并將其作為典型案例，讓學(xué)生更深入地掌握氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)的基本規(guī)律。在教學(xué)硫酸的性質(zhì)過程中，筆者會(huì)結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活，將學(xué)生比較熟悉的硫酸引入課堂，以其作為典型，不僅能夠?qū)⒘蛩岬墓残砸灰徽故境鰜?，還能展現(xiàn)硫酸的獨(dú)特性，如濃硫酸有一定的氧化性，還有脫水性、吸水性。再如，原子不同的化合價(jià)，其元素周期規(guī)律中的表現(xiàn)也是有所差異的，即會(huì)隨著原子序數(shù)遞增而發(fā)生周期性的變化，此為大部分原子共性。但也并非沒有例外，如氟元素僅僅有0價(jià)和-1價(jià)兩種。由此可見，借助建模，學(xué)生能夠更容易從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)物質(zhì)，這有利于學(xué)生對(duì)化學(xué)規(guī)律的全面掌握，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展有極大幫助。

4.降低建模難度，有效培養(yǎng)科學(xué)思維

筆者認(rèn)為在應(yīng)用建模時(shí)，不可盲目進(jìn)行高難度的建模，并且要降低建模難度。教師可以先通過簡單的建模緩解學(xué)生對(duì)建模的陌生感和排斥感，幫助學(xué)生建立對(duì)建模的信心，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)建模的認(rèn)知程度，增強(qiáng)學(xué)生參與建模的興趣，引導(dǎo)學(xué)生正確看待建模對(duì)自身化學(xué)學(xué)習(xí)的良性作用。眾所周知，化學(xué)是十分具有代表性的實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，化學(xué)學(xué)習(xí)需要學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐探究，而引導(dǎo)學(xué)生在生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行建模，可以讓學(xué)生扎實(shí)掌握抽象的概念，降低建模難度。

綜上所述，建模教學(xué)是一種常見且有效的教學(xué)方法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維有重要作用。教師要注重建模教學(xué)，深刻認(rèn)識(shí)建模的內(nèi)涵與意義，結(jié)合生活、結(jié)合物質(zhì)基礎(chǔ)建模，以物質(zhì)特性為基點(diǎn)建模，同時(shí)注意降低建模難度，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維助力。

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