强化建模过程的课例研究-《化学教学》(2021年4期).docx

龙源版权所有 强化建模过程的课例研究作者：李海芳　莫宇锋　何琳　孙可平来源：《化学教学》2021年第04期 摘要：盐类水解是高中化学电解质溶液体系的重要内容之一。其反应机理、规律与应用对学生来说都具有一定的深度和难度，是电解质理论、离子反应及平衡理论的综合运用。通过聚焦盐类水解第1课时“探究盐溶液的酸碱性”，将盐类水解内容及其相关特性进行分析，辨析并建构盐类水解的观念模型，设计盐类水解模型建构的水平进阶教学模式。最后，通过强化模型建构的教学实践促进学生对盐类水解知识体系的深层次理解，获得模型认知能力的发展。 关键词：观念模型建构;盐类水解;建模教学;水平进阶模式 文章编号：1005-6629（2021）04-0054-06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 1引言 模型是对要素之间关系的抽象化表征，具有外显的思想沟通与表达作用，在教学中用于提升学生的科学思考能力。我国在《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称“2017版课程标准”）中明确将“模型认知”作为化学学科核心素养的重要组成部分，并要求能根据物质及其变化的信息建构模型，建立解决复杂化学问题的思维框架。在美国，也将模型与建模作为科学教育核心素养的重要构成部分，并认为它可以提升学习者对复杂现象的理解和问题的解决能力。由此可见，科学教育领域对模型及建模的教育功能已达成普遍共识。模型是对一个复杂系统的简化和抽象表示，其目的是用来解释或预测某些科学现象;而建模则是建立模型的动态过程。模型与建模对培养科学认知和思考能力是极为重要的。 化学知识中包含许多由现象、概念、理论、定律等诸多要素及其相互关系构成的复杂体系。一个有效的建模过程不仅可以清晰地表征这个复杂的体系，也能够在建模进程中更深入地理解这个复杂体系的要素和关系。“盐类水解”是高中化学的重要内容，它包含了溶液、电解质、电离、平衡移动等诸多概念和原理。学生在学习该主题时常常倾向于机械记忆水解方程式与规律，却不清楚微观粒子在溶液中的变化过程。换言之，学生无法将实验现象、电解质理论以及水解微观本质联系起来，建立并把握盐类水解的本质观念。 为了解决学生对“盐类水解”观念理解不够深入的问题，我们以“盐类水解”的第1课时“探究盐溶液的酸碱性”教学作为探索对象，通过引导学生逐步建构盐类水解的观念模型，促进他们深入思考，真正理解和掌握盐类水解的本质。 2教学设计分析 盐类水解的本质观念中包含诸多概念及其内在联系。建构盐类水解的观念模型就是将溶液体系中诸多要素的关系简化再抽象地表征出来。本研究从两个方面来考察教学中盐类水解的观念建模。一是从教学内容来看，盐类水解概念从宏观特性发展到微观表征渐近地体现其本质特性;二是从建模过程来看，学生的模型认知水平的进阶特性也显现出来。根据这两方面的分析形成一个凸显盐类水解观念认知建模的教学设计框架。 2.1教学内容分析 “盐类水解”是2017版课程标准主题3中“水溶液中的离子反应与平衡”的组成内容。课标要求通过认识盐类水解的原理和影响盐类水解的主要因素，关注水溶液体系的特点，结合测定溶液pH的实验现象、数据等证据素材，通过微观表征、解释宏观现象等具体任务，了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律研究以及物质转化中的应用。根据课标要求，“盐类水解”的观念模型可以从三条观念发展线索上构建：一是知识的表征形式，从测定溶液pH等宏观实验现象到粒子问的相互影响与作用的微观表征;二是概念抽象形式，从宏观现象的具象到本质关系的模型抽象;三是“盐类水解”本质的理论发展，从解释现象特征到阐释和预测水解本质的运用（如图1所示）。 从图1的分析可以看出，“盐类水解”观念形成过程是从丰富具体的实验事实中抽取出水解的关键特征，获得概念;并进一步认识这些特征与概念间的关系，形成相关理论;最后，认识盐溶液的本质，形成和把握“盐类水解”的大观念。然而，在高中阶段，“盐类水解”概念却常采用与概念形成相逆的演绎方式进行教学，即理论输入在先，实验验证在后。这种教学设计的目的是，期望通过理论阐释让学生辨别“盐类水解”概念中的盐类物质本身属性、溶入水后微粒相互作用等诸多变量，建立起水溶液体系中核心要素及多變量间的关联，结合对实验现象的分析，能够对溶液行为进行正确的解释和预测。这种教学实施过程中存在的最大问题是，学生的认知逻辑受归纳惯性的影响，错误地用“果”解释“因”——因为盐水解后溶液显酸（碱）性导致水的电离平衡移动;再有，由于学生对水解相关理论把握不够，对溶液体系的核心要素的认识都是割裂、零散的，以致有效、简明、整体地理解“盐类水解”的本质观念就存在一定难度。 因此，引导学生建立一个清晰的“盐类水解”观念模型是解决以往教学困境的一个重要策略。鉴于电解质电离、盐类水解、离子互换反应都是“物质