劉秋芳 張賢金 吳新建

摘要：為落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，提高學(xué)生的思維模型建構(gòu)能力，闡述“學(xué)悟思”建構(gòu)初中化學(xué)可視化思維模型的內(nèi)涵、特點(diǎn)與教學(xué)策略。讓學(xué)生在化學(xué)史實(shí)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)用語(yǔ)、復(fù)習(xí)課學(xué)習(xí)中自主建構(gòu)初中化學(xué)可視化思維模型，感悟知識(shí)形成過程、學(xué)科思想方法、知識(shí)意義與結(jié)構(gòu)，思考學(xué)科價(jià)值、模型建構(gòu)、三重表征、結(jié)構(gòu)邏輯。通過可視化教學(xué)外顯思路，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與課堂效率。

關(guān)鍵詞：思維模型;學(xué)悟思;思維可視化

文章編號(hào)：1008-0546（2021）04-0006-05 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.002

教育的本質(zhì)，從某種意義上講，就是改變?nèi)说乃季S?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出的“模型認(rèn)知”是重要的思維方式，化學(xué)學(xué)科中的模型分為物質(zhì)模型和思維模型[1]，化學(xué)思維模型是指人們從化學(xué)視角認(rèn)識(shí)事物或解決問題的過程中建構(gòu)的思維模式;教學(xué)過程中有策略地將思維方法、思維路徑和思維規(guī)律以視覺形式呈現(xiàn)出來，形成可視化思維模型，可將抽象、內(nèi)隱的思維直觀化、形象化，使學(xué)生的學(xué)習(xí)“有跡可循”，從而提高學(xué)習(xí)興趣和效率。但思維模型的建構(gòu)不是教師教出來的，而是學(xué)生悟出來的，筆者多年踐行初中化學(xué)課堂“學(xué)悟思”教學(xué)，讓學(xué)生自主建構(gòu)可視化思維模型，取得了一定成效。

一、“學(xué)悟思”建構(gòu)初中化學(xué)可視化思維模型的內(nèi)涵

“學(xué)悟思”的課堂教學(xué)就是教師引領(lǐng)學(xué)生學(xué)中悟，悟中思?！拔颉笔歉形?、領(lǐng)悟;“思”是思考、思維。教師根據(jù)所學(xué)知識(shí)與學(xué)生的實(shí)際創(chuàng)設(shè)情境與活動(dòng)讓學(xué)生去感覺、領(lǐng)悟。學(xué)生感受到多少，領(lǐng)悟到多少，那他們的思考就到哪一個(gè)程度，思維能力就到哪一個(gè)程度;在此基礎(chǔ)上教師適時(shí)地點(diǎn)撥與引導(dǎo)，促使學(xué)生的思維品質(zhì)得以發(fā)展與提高?！皩W(xué)悟思”建構(gòu)初中化學(xué)可視化思維模型的教學(xué)，體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，學(xué)生自主建構(gòu)思維模型是學(xué)生輸人化學(xué)知識(shí)與方法的過程，利用可視化使思維外顯，有利于了解學(xué)生思維過程的深入程度，結(jié)構(gòu)化程度。具體教學(xué)流程如圖1。

課堂教學(xué)中教師要關(guān)注學(xué)生的生活世界及學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)，著重學(xué)生成長(zhǎng)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)的喚醒，使學(xué)習(xí)活動(dòng)是自覺自愿的，自主學(xué)習(xí)是學(xué)生發(fā)展思維的根本。只有學(xué)生自主悟，自主思，建構(gòu)的思維模型使用才能得心應(yīng)手，教師只是教學(xué)中的引導(dǎo)者，設(shè)計(jì)者及輔助者。

二、“學(xué)悟思”建構(gòu)初中化學(xué)可視化思維模型的特點(diǎn)

1.可視化思維模型的發(fā)展性

從原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷程來看，化學(xué)知識(shí)的發(fā)展經(jīng)歷是一個(gè)不斷建立模型、應(yīng)用模型、修正模型的過程[2]。學(xué)生自主建構(gòu)的可視化思維模型也是如此，隨著學(xué)生化學(xué)知識(shí)的積累，能力逐步提高，建構(gòu)的模型也會(huì)逐步修正并完善，才能滿足學(xué)生解決越來越復(fù)雜的問題需要。因此，可視化思維模型具有發(fā)展性，可循環(huán)遞進(jìn)，按學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段進(jìn)行修正并完善如圖2。

2.可視化思維模型的可測(cè)量性

通過學(xué)生自主建構(gòu)可視化思維模型，可測(cè)量學(xué)生思維發(fā)展的程度。一是關(guān)注學(xué)生的展示匯報(bào)，語(yǔ)言表達(dá)的準(zhǔn)確性、邏輯性是學(xué)生思維的表現(xiàn)形式之一;二是觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力，實(shí)驗(yàn)探究是將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)操作行為的思維過程;三是觀察學(xué)生自主構(gòu)建的可視化思維模型的完整程度，如圖表、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖等;四是設(shè)置典型試題進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)學(xué)生建構(gòu)的可視化思維模型解決實(shí)際問題的情況。評(píng)判原則：能解決簡(jiǎn)單問題的思維模型為合格;能解決較為復(fù)雜問題的思維模型為良好;能解決復(fù)雜真實(shí)問題的思維模型為優(yōu)秀。

3.可視化思維模型類型的多樣性

“學(xué)悟思”建構(gòu)初中化學(xué)可視化思維模型的類型多樣化，如按題型分：實(shí)驗(yàn)探究題解題思維模型、推斷題解題思維模型、除雜題解題思維模型、鑒別題解題思維模型等。按課的類型分：概念學(xué)習(xí)思維模型、一種物質(zhì)學(xué)習(xí)思維模型、一類物質(zhì)學(xué)習(xí)思維模型、化學(xué)計(jì)算學(xué)習(xí)思維模型等。通過多種多樣的可視化思維模型建構(gòu)，提高學(xué)生的思維能力、學(xué)習(xí)能力。

三、“學(xué)悟思”建構(gòu)初中化學(xué)可視化思維模型的策略

1.學(xué)化學(xué)史實(shí)，悟過程思價(jià)值

學(xué)科價(jià)值是在學(xué)科與人類的相互作用中實(shí)現(xiàn)，是追求真善美的統(tǒng)一體?；瘜W(xué)學(xué)科價(jià)值包含科學(xué)理解、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等?；瘜W(xué)史實(shí)是化學(xué)研究的歷程，蘊(yùn)藏著豐富的學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵，如：不迷信權(quán)威，實(shí)驗(yàn)推理與論證，創(chuàng)新理念，批判思維，研究方法等;包含了學(xué)科的求真價(jià)值、方法價(jià)值、精神價(jià)值、工具價(jià)值。

一個(gè)化學(xué)知識(shí)的科學(xué)史是其化學(xué)思維的發(fā)展史，化學(xué)的歷史發(fā)展印證了化學(xué)思維是化學(xué)學(xué)科活動(dòng)的靈魂，是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的核心[3]。課堂教學(xué)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)建構(gòu)可視化思維模型，可顯著提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科思維能力。如在學(xué)習(xí)人教2011版九年級(jí)化學(xué)第二單元課題1空氣時(shí)，教師課前布置學(xué)生分組查找資料，了解空氣成分發(fā)現(xiàn)史，并畫出思維導(dǎo)圖，思考從中得到什么啟示。學(xué)生的作品五花八門，但都在學(xué)習(xí)空氣成分發(fā)現(xiàn)史中感受到科學(xué)工作者的艱苦與不易，科學(xué)成果的獲得要經(jīng)過幾代人的付出與努力，科學(xué)家們鍥而不舍、大膽質(zhì)疑、敢于挑戰(zhàn)的精神讓人感嘆。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生將整個(gè)過程通過可視化方式表現(xiàn)出來，其中一個(gè)小組作品如圖3。

在課堂上按“學(xué)生分享→同伴補(bǔ)充→小組討論→教師點(diǎn)撥”的流程學(xué)習(xí)后，學(xué)生把自己小組的作品進(jìn)行優(yōu)化并重組，得出學(xué)習(xí)化學(xué)史實(shí)的思維模型（如圖4）。這個(gè)模型的建構(gòu)對(duì)后續(xù)化學(xué)史實(shí)的學(xué)習(xí)提供了思路與路徑。

2.學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，悟方法思模型

化學(xué)家傅鷹指出，實(shí)驗(yàn)是最高法庭。教材中每一個(gè)實(shí)驗(yàn)承載的功能不同，教師應(yīng)充分挖掘教材中實(shí)驗(yàn)的隱性思維，通過教師設(shè)置問題引導(dǎo)、圖表等形式讓思維顯性化，由學(xué)生自主探究，思考悟出思維方法或模式。如控制變量法的教學(xué)過程安排如圖5。

其中人教版第七單元課題1“燃燒與滅火”中探究燃燒的條件時(shí)，教材安排了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：一是紅磷、白磷燃燒的演示實(shí)驗(yàn)，二是探究燃燒條件的分組實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果如何，直接影響學(xué)生對(duì)控制變量法的理解與應(yīng)用。因此課堂上教師演示完實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生思考每一個(gè)步驟的目的，怎么對(duì)比，怎么控制變量，學(xué)生詳細(xì)列表如表1。

第二課時(shí)教師再安排第七單元實(shí)驗(yàn)活動(dòng)3，學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)操作，收集證據(jù)，推理結(jié)論，感悟?qū)嶒?yàn)原理，操作注意事項(xiàng);形成科學(xué)方法，逐步推出控制變量法的思維模型如圖6。

3.學(xué)化學(xué)用語(yǔ)，悟意義思表征

化學(xué)是一門從微觀層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)，以符號(hào)形式描述物質(zhì)，在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)的學(xué)科[4]?；瘜W(xué)的“宏微”素養(yǎng)將引領(lǐng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科思維的發(fā)展，化學(xué)用語(yǔ)又是“宏微”素養(yǎng)連接的紐帶。化學(xué)用語(yǔ)在初中化學(xué)教學(xué)階段是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，是學(xué)生較為薄弱的環(huán)節(jié)。教師應(yīng)設(shè)置活動(dòng)分階段、分批次讓學(xué)生自主去“悟”，逐步建立“宏微符”三重表征的學(xué)科思維方式。如人教版第三單元課題1“分子原子”的課堂教學(xué)中，展示部分原子、分子模型，讓學(xué)生自制硬紙卡片，正面寫名稱、符號(hào)、模型，背面寫分子構(gòu)成（如圖7）。每人自制這樣的卡片五張，四人一小組，要求組內(nèi)不重復(fù)，同學(xué)間交流使用，逐步建立符號(hào)表征與微觀表征的關(guān)系。

啟蒙階段的化學(xué)課堂教學(xué)中，教師都安排了較多的趣味實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn);學(xué)生最感神秘的是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的化學(xué)藥品，當(dāng)然最頭痛也是這么多物質(zhì)怎么用化學(xué)符號(hào)表示？如人教版第四單元課題4“化學(xué)式與化合價(jià)”的課堂教學(xué)中，筆者將學(xué)生帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室觀察藥品標(biāo)簽（其中有一部分是教師特意設(shè)置的，如蒸餾水（H2O）、氧氣（O2）、二氧化碳（CO2）等），同樣讓學(xué)生自制硬紙卡片，正面寫名稱和它的色態(tài)味，背面寫它的組成（如圖8）。每人自制這樣的卡片至少五張，四人一小組，要求組內(nèi)不重復(fù)，同學(xué)間交流使用，逐步建立符號(hào)表征與宏觀表征的關(guān)系。并思考名稱與化學(xué)式之間有什么聯(lián)系？從這些化學(xué)式中你還可以知道哪些信息？課后讓學(xué)生思考這些化學(xué)式與課本化合價(jià)表有什么關(guān)聯(lián)？你能說說為什么？把兩次建立起來的卡片一起使用，學(xué)生會(huì)驚喜地發(fā)現(xiàn)化學(xué)符號(hào)的多重含義，化學(xué)物質(zhì)的三重表征（如圖9），成就感明顯提升，學(xué)生通過“學(xué)悟思”，自主建立的知識(shí)更加深刻，對(duì)“宏微符”三重表征的理解更加透徹。學(xué)生在建構(gòu)可視化思維模型時(shí)，應(yīng)關(guān)注學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、思考方向與特點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，沖破思維禁錮，并教會(huì)學(xué)生如何查找資料，擴(kuò)大自己的知識(shí)領(lǐng)域，才能在原生態(tài)思維的基礎(chǔ)上，建立新的知識(shí)結(jié)構(gòu)，形成新的方法體系，轉(zhuǎn)變思維方法，形成“宏微符”化學(xué)學(xué)科思維方式。

學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)用語(yǔ)時(shí)，通過悟意義思表征，建構(gòu)可視化思維模型后，對(duì)“宏微符”三重表征還會(huì)出現(xiàn)多種學(xué)習(xí)障礙，如：學(xué)習(xí)第六單元碳和碳的氧化物時(shí)，對(duì)三種物質(zhì)碳、一氧化碳、二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)差異，沒有意識(shí)從微觀結(jié)構(gòu)去分析;以及同一現(xiàn)象三種不同表征的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)換都會(huì)有不同程度的困難。教師應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生多視角、多方向地思考，增加宏觀表征的體驗(yàn)，并用化學(xué)用語(yǔ)表示，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生多從微觀角度分析事物、現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，強(qiáng)化在不同表征間進(jìn)行轉(zhuǎn)化的意識(shí)和能力，這是一項(xiàng)需教師與學(xué)生共同堅(jiān)持訓(xùn)練的任務(wù)。

4.學(xué)知識(shí)復(fù)習(xí)，悟結(jié)構(gòu)思邏輯

復(fù)習(xí)課教學(xué)應(yīng)是把一切零碎的、分散的、相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)、概念或觀點(diǎn)按一定邏輯關(guān)系有序結(jié)合成的整體，并推動(dòng)學(xué)生建構(gòu)起深度的結(jié)構(gòu)化思維，從而提高學(xué)生解決新問題的能力。“結(jié)構(gòu)化”是實(shí)現(xiàn)知識(shí)向素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的有效途徑，“結(jié)構(gòu)化”水平直接決定著素養(yǎng)發(fā)展水平[5]。關(guān)聯(lián)性、邏輯性、思維性是結(jié)構(gòu)的本質(zhì)屬性，其內(nèi)隱著認(rèn)知方式和思維方式，也就是在結(jié)構(gòu)化知識(shí)的過程中建構(gòu)結(jié)構(gòu)化思維，促進(jìn)學(xué)生深刻理解知識(shí)本質(zhì)、結(jié)構(gòu)關(guān)系與邏輯順序，推動(dòng)思維深度發(fā)展。如：有關(guān)酸的知識(shí)復(fù)習(xí)，教師提出如下問題讓學(xué)生解答，畫出思維導(dǎo)圖，形成結(jié)構(gòu)化知識(shí)，并說明知識(shí)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。

①寫出鹽酸、硫酸的離子方程式，說說共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。

②寫出鹽酸、硫酸共同的化學(xué)性質(zhì)和不同的化學(xué)性質(zhì)，為什么？

③怎么應(yīng)用這些化學(xué)性質(zhì)？舉例說明。

④以上三點(diǎn)內(nèi)容怎樣用圖示表示。

課堂上教師展示部分同學(xué)作品（如圖10），并說出自已的思路邏輯和結(jié)構(gòu)。展示、交流過程精彩紛呈，學(xué)生的思維活躍，智慧之光時(shí)時(shí)閃現(xiàn)。教師一一點(diǎn)評(píng)，同時(shí)指出不足之處，師生再共同完善，這有助于單元內(nèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的形成。不同單元間知識(shí)結(jié)構(gòu)化，可以通過不同單元不同種類物質(zhì)之間的反應(yīng)或轉(zhuǎn)化關(guān)系來建構(gòu)，加深理解多類物質(zhì)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。例如中考總復(fù)習(xí)第六單元碳和碳的氧化物時(shí)，教師請(qǐng)學(xué)生思考：含碳元素物質(zhì)與前面學(xué)習(xí)的氧氣和水有什么關(guān)聯(lián)？與后面學(xué)習(xí)的金屬、酸堿鹽又有什么關(guān)聯(lián)？如何用圖示表示？小組合作學(xué)習(xí)后，學(xué)生建構(gòu)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)如圖11。學(xué)生通過“學(xué)悟思”建構(gòu)初中化學(xué)可視化思維模型，以二氧化碳為核心，領(lǐng)悟初中化學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，思考它們之間的思維邏輯，建起初中物質(zhì)的整片“森林”，勢(shì)必會(huì)對(duì)“每顆樹木”如二氧化碳、鐵等的學(xué)習(xí)給予深刻的影響，當(dāng)然，學(xué)生建構(gòu)的“森林”未必周全，也無法完善，但都會(huì)給學(xué)生打開視野、打開思維，給予學(xué)生學(xué)習(xí)更廣闊的空間。

我們的教育不是注滿一桶水，而是點(diǎn)燃一把火。“授人以魚不如授人以漁”，教學(xué)是傳授學(xué)生學(xué)習(xí)方法，通過“學(xué)悟思”建構(gòu)可視化思維模型，培養(yǎng)學(xué)生的建“模”思維。教是為了不教，建“?！笔菫榱嘶療o形為有形，用“?！笔腔行螢闊o形，直至學(xué)生思維能力無形勝似有形。

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*本文系2019年度福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目（基礎(chǔ)教育研究專項(xiàng)）“基于自主建構(gòu)初中化學(xué)可視化思維模型的教學(xué)策略研究”（課題編號(hào)：JZ190213，福建教育學(xué)院助資）階段性研究成果之一。