化学教学中引领学生模型认知的思考与探索-《化学教学》(2017年9期).docx

龙源版权所有 化学教学中引领学生模型认知的思考与探索作者：陆军来源：《化学教学》2017年第09期 摘要：《高中化学课程标准（征求意见稿）》中学科核心素养部分的“模型认知”是指“基于模型的认知”，其中的模型包括实物模型和非实物的形式模型两大类，形式模型又包括数学模型、图像模型和语义模型等情况；模型的建构有根据原型进行建模、针对问题解决建模和从理论出发建模等路径。化学教学要引领学生模型认知，应该帮助学生树立模型意识，体会模型价值，并指导他们用适合自己的方式进行模型表达，以促进学生逐渐将模型认知固化为自己学习的一种重要方式。 关键词：化学教学；学科核心素养；模型认知；模型建构 文章编号：1005–6629（2017）9–0019–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 2016年9月，随着“中国学生发展核心素养”的正式发布，教育部印发了高中各科课程标准的征求意见稿。《高中化学课程标准（征求意见稿）》将化学学科核心素养划分为“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”等5个维度，相对而言，其中的“证据推理与模型认知”对广大中学化学教师有一定的陌生度。本文拟在厘清“证据推理与模型认知”涵义的基础上，探寻高中化学教学中常见的认知模型及其建构路径，并就高中化学教学中引领学生模型认知的主要策略给出相应的建议。 1 “证据推理与模型认知”的涵义 1.1 “证据推理”和“模型认知”的涵义 高中化学学科核心素养中的“证据推理与模型认知”包括“证据推理”和“模型认知”两个词组。由于《辞海》中没有与“证据推理”或“模型认知”完全一致的词条，所以，本文首先借助“证据推理”和“模型认知”在“中国知网”收录的有关文献中的语境或对应的阐释来理解它们。 “证据推理”（evidential reasoning）在学界是固定的专用名词，指由Dempster（登姆普斯特）在1967年提出，后经他的学生Shafer（谢弗）进一步发展完善起来的一种不确定推理理论。又称登姆普斯特-谢弗推理（Dempster-Shafer reasoning）方法，简称D-S推理。“证据推理”理论“可以不需要先验知识，并能区分不知道与不确定，因而对问题的描述更加灵活准确，是一种良好的不确定性推理方法，已在目标识别、故障诊断与模式识别等领域得到了广泛应用”[1]。百度百科中有“证据推理”的词条，相应的解释是“对从不同性质的数据源中提取的证据，利用正交求和方法综合证据，通过证据的积累缩小集合，从而获得问题的解”。 “模型认知”在少数的文献标题中偶有出现，如“脑外伤动物模型认知障碍评价方法研究进展”，该标题好像可以理解为“脑外伤动物/模型认知/障碍/评价方法研究进展”，其实是“脑外伤动物模型/认知障碍/评价方法研究进展”。因为其摘要指出，“认知障碍是脑外伤常见的后遗症之一。脑外伤动物模型目前广泛应用于基础和药物研究中，也出现了多种评价该模型的认知障碍的方法”[2]。该文综述近年来不同研究者对脑外伤动物模型认知障碍的行为学评价方法。再如“基于大型电子词典与语料库的文化词汇模型认知对比研究”，本意是“基于/大型电子词典/与/语料库的文化词汇模型/认知对比研究”[3]。所以，文献中的“模型认知”不像“证据推理”那样属于专用词组，或者说，以“模型认知”的形式出现时，其涵义是指基于某种“模型”的“认知”。 化学是一门以实验为基础的自然科学，其理论体系是在科学家对无数事实材料概括的基础上，进行严密的逻辑推理而形成的。在化学学科背景中理解“证据推理与模型认知”，其中的“证据推理”不应该是学界专用名词所对应的“不确定推理理论”，而应该是与学科属性相对应的“基于证据的推理”；“模型认知”则与有关文献中基于“模型”的“认知”基本一致。这时再看《高中化学课程标准（征求意见稿）》对“证据推理与模型认知”的释义，“具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪；建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律”，就更能体会到“证据推理与模型认知”作为化学学科核心素养组成维度的独特意义。换言之，如果今后有关辞海或百度百科等收录“证据推理”的词条，应该在“不确定推理理论”基础上增加“基于证据的推理”的义项。 1.2 “证据推理”与“模型认知”的关系 当把“证据推理与模型认知”中的“证据推理”和“模型认知”，分别理解为“基于证据的推理”和“基于模型的认知”时，这样就有了“证据”“推理”“模型”“认知”4个独立的词。按照人们的一般理解，“证据”是能够证明某事物真实性的有关