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【摘要】 模型方法的教学，让学生主动接近科学探究的过程，更好地理解化学反应的本质，对促进学生认识发展起到积极作用。以“盐类的水解”一节为例，利用微粒模型引导学生对盐类水解原理进行剖析，形成解决相关问题的思路，提升化学学习能力。
【关键词】 认知发展 模型方法 高中化学教学 问题解决
【中图分类号】 G633.8
【文献标识码】 A
【文章编号】 1992-7711（2020）01-118-010
一、模型含义和类型
《美国国家科学教育标准》中的表述，“模型”是与真实物体、单一事件或一类事物相对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。学术界普遍认同“模型”是人们按照科学研究的特定目的，在一定的假设条件下，用物质形式或思维形式再现原型客体的某种本质特征。因此，模型类型主要分为物理（实物）模型和思维模型。
二、化学模型的功能
1.从认知的角度认识模型的功能
模型的功能主要用来对未知物体的结构或过程做出描述或预测。作为教育者，我们关注的不仅是模型的科学功能，更重要的是模型和建模对教学的作用和意义。随着课程改革的深入，课堂教学从“知识为本”到“认知发展为本”的模式转变。认知心理学主张，学习是来自于学习者的主动建构，学习者本身是通过构建不同形式的内在表征去认识这个世界，而模型是学习者了解这个世界构建的一种外在的表征形式。模型方法的教学就是以学生认识发展为核心的教学，通过引导学生提出疑问、建模剖析、凝练思路的方式实现科学知识认识功能，是培养学生“做科学”的教学行为，对促进学生核心素养发展具有重要意义。
2.从解题的心理机制认识模型的功能
有學者研究指出，高中学生在解决陌生问题时，首先想到的解题策略就是模型匹配策略。当遇到问题时，学生首先搜索知识储备中相似的已有模型，并将模型的分析思路应用于解题。若遇到陌生、复杂的问题时，学生需要通过主动建构模型，辨析问题的本质，梳理和凝练思路，建立一个新的模型分析思路。由此可见，模型方法，不是解决一个问题的方法，而是解决各种问题的思维角度。在高中化学教学中，引导学生建构模型并应用模型解决问题，有利于梳理化学知识和规律，使化学知识模型化，规律化，提升化学学习的实效性。
图1 模型匹配法的心理机制
三、模型方法的教学设计举例
人教版的内容相当精华，很多概念呈现的方式是宏观现象和宏观现象的解释或相关的数学计算，再以化学方程式等符号表征。往往缺乏通过呈现粒子的存在与变化来说明化学反应的实质，这使得“宏—微—符”中的中心环节微观表征得以缺失。
《盐类的水解》一节的核心目标是促进学生借助“微粒模型”构建从微观视角分析水溶液思维方法，从本质上理解盐类水解的原理和规律，并凝练分析思路，应用模型解决问题。主要教学环节如下：
环节一：根据宏观事实引发思考
【学生活动】分组实验，用pH试纸检测NaCl、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、Na2SO4、CH3COONa、（NH4）2SO4 7种盐溶液的酸碱性。分析实验结果，得出结论。
【设计意图】通过探究实验让学生感受盐溶液的酸碱性，获取盐溶液有的是呈碱性、有的呈酸性而有的呈中性的感性认知。与原有认知产生“思维冲突“，激发学生探索原理的愿望。
环节二：借助模型从微观角度剖析本质
【学生活动】以CH3COONa溶液为例，利用自制微粒模型从微观角度进行分析。
分组思考和讨论以下问题：
1.醋酸钠溶液存在的电离反应过程？溶液中有什么粒子？
2.造成溶液中c（H ）、c（OH-）不等的原因？（什么离子可以相互结合？）
3.离子的结合对水的电离平衡有什么影响？平衡后溶液中c（H ）和c（OH-）的大小关系如何？
【汇报分析】学生到黑板上边操作微粒模型边回答上面的3个问题。用微粒模型模拟醋酸钠溶液中微粒移动和变化过程。用化学语言（符合表征）表示以上过程。
【学生活动】利用自制微粒模型从微观角度进行分析NH4Cl的水溶液显酸性、NaCl溶液呈中性的原因，小组讨论后上台讲解。
【设计意图】用问题引导学生从微观角度分析，促进学生有意识地借助“模型”，剖析盐溶液中微粒的存在和变化等，从而更清楚地认识盐类溶液呈酸碱性的本质。
环节三：凝练分析思路，
【学生活动】通过CH3COONa、NH4Cl、NaCl三种盐溶液的微粒活动分析，归纳：
（1）分析电解质溶液的思路;
物质类别——存在的微粒——微粒间作用——宏观结果——符号表征
（2）盐类的水解规律：有弱才水解，无弱不水解，谁强显谁性
【设计意图】通过实验、模型分析、问题讨论等环节，学生对盐类的水解本质有了深刻的认识。将其分析思路整理外显化，形成思维模型，在解决类似问题时能快速找到匹配策略。
环节四：模型的应用
【学生活动】运用上述分析思路预测FeCl3、NaClO、NaF、Al2（SO4）3、CuSO4、Na2S盐溶液的酸碱性。并判断盐中能发生水解的离子。
【设计意图】盐类的水解问题解决关键在于把握水解的原理，建立正确的分析思路。这个环节的设计是促进学生利用模型分析和解决问题，巩固在解决问题过程中的分析思路方法。促进学生能够应用模型方法解决相对抽象、复杂的化学问题。
四、教学效果和反思
这节课后，学生总体认为利用微粒模型让他们对盐类的水解的原理更加清晰了，明晰了思考问题的角度和维度，思维更加有序和系统。模型方法能有效地帮助学生理解化学问题的本质，形成解决问题的的思路，这是一种以化学观念统领具体知识的教学，值得尝试应用到其他内容的教学中去继续研究。
项目课题：本论文为广州市第九十七中学教育科学规划课题“促进学生认识发展的模型方法在高中化学教学的应用研究”（编号：2018JS004）研究成果。
[ 参
【关键词】 认知发展 模型方法 高中化学教学 问题解决
【中图分类号】 G633.8
【文献标识码】 A
【文章编号】 1992-7711（2020）01-118-010
一、模型含义和类型
《美国国家科学教育标准》中的表述，“模型”是与真实物体、单一事件或一类事物相对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。学术界普遍认同“模型”是人们按照科学研究的特定目的，在一定的假设条件下，用物质形式或思维形式再现原型客体的某种本质特征。因此，模型类型主要分为物理（实物）模型和思维模型。
二、化学模型的功能
1.从认知的角度认识模型的功能
模型的功能主要用来对未知物体的结构或过程做出描述或预测。作为教育者，我们关注的不仅是模型的科学功能，更重要的是模型和建模对教学的作用和意义。随着课程改革的深入，课堂教学从“知识为本”到“认知发展为本”的模式转变。认知心理学主张，学习是来自于学习者的主动建构，学习者本身是通过构建不同形式的内在表征去认识这个世界，而模型是学习者了解这个世界构建的一种外在的表征形式。模型方法的教学就是以学生认识发展为核心的教学，通过引导学生提出疑问、建模剖析、凝练思路的方式实现科学知识认识功能，是培养学生“做科学”的教学行为，对促进学生核心素养发展具有重要意义。
2.从解题的心理机制认识模型的功能
有學者研究指出，高中学生在解决陌生问题时，首先想到的解题策略就是模型匹配策略。当遇到问题时，学生首先搜索知识储备中相似的已有模型，并将模型的分析思路应用于解题。若遇到陌生、复杂的问题时，学生需要通过主动建构模型，辨析问题的本质，梳理和凝练思路，建立一个新的模型分析思路。由此可见，模型方法，不是解决一个问题的方法，而是解决各种问题的思维角度。在高中化学教学中，引导学生建构模型并应用模型解决问题，有利于梳理化学知识和规律，使化学知识模型化，规律化，提升化学学习的实效性。
图1 模型匹配法的心理机制
三、模型方法的教学设计举例
人教版的内容相当精华，很多概念呈现的方式是宏观现象和宏观现象的解释或相关的数学计算，再以化学方程式等符号表征。往往缺乏通过呈现粒子的存在与变化来说明化学反应的实质，这使得“宏—微—符”中的中心环节微观表征得以缺失。
《盐类的水解》一节的核心目标是促进学生借助“微粒模型”构建从微观视角分析水溶液思维方法，从本质上理解盐类水解的原理和规律，并凝练分析思路，应用模型解决问题。主要教学环节如下：
环节一：根据宏观事实引发思考
【学生活动】分组实验，用pH试纸检测NaCl、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、Na2SO4、CH3COONa、（NH4）2SO4 7种盐溶液的酸碱性。分析实验结果，得出结论。
【设计意图】通过探究实验让学生感受盐溶液的酸碱性，获取盐溶液有的是呈碱性、有的呈酸性而有的呈中性的感性认知。与原有认知产生“思维冲突“，激发学生探索原理的愿望。
环节二：借助模型从微观角度剖析本质
【学生活动】以CH3COONa溶液为例，利用自制微粒模型从微观角度进行分析。
分组思考和讨论以下问题：
1.醋酸钠溶液存在的电离反应过程？溶液中有什么粒子？
2.造成溶液中c（H ）、c（OH-）不等的原因？（什么离子可以相互结合？）
3.离子的结合对水的电离平衡有什么影响？平衡后溶液中c（H ）和c（OH-）的大小关系如何？
【汇报分析】学生到黑板上边操作微粒模型边回答上面的3个问题。用微粒模型模拟醋酸钠溶液中微粒移动和变化过程。用化学语言（符合表征）表示以上过程。
【学生活动】利用自制微粒模型从微观角度进行分析NH4Cl的水溶液显酸性、NaCl溶液呈中性的原因，小组讨论后上台讲解。
【设计意图】用问题引导学生从微观角度分析，促进学生有意识地借助“模型”，剖析盐溶液中微粒的存在和变化等，从而更清楚地认识盐类溶液呈酸碱性的本质。
环节三：凝练分析思路，
【学生活动】通过CH3COONa、NH4Cl、NaCl三种盐溶液的微粒活动分析，归纳：
（1）分析电解质溶液的思路;
物质类别——存在的微粒——微粒间作用——宏观结果——符号表征
（2）盐类的水解规律：有弱才水解，无弱不水解，谁强显谁性
【设计意图】通过实验、模型分析、问题讨论等环节，学生对盐类的水解本质有了深刻的认识。将其分析思路整理外显化，形成思维模型，在解决类似问题时能快速找到匹配策略。
环节四：模型的应用
【学生活动】运用上述分析思路预测FeCl3、NaClO、NaF、Al2（SO4）3、CuSO4、Na2S盐溶液的酸碱性。并判断盐中能发生水解的离子。
【设计意图】盐类的水解问题解决关键在于把握水解的原理，建立正确的分析思路。这个环节的设计是促进学生利用模型分析和解决问题，巩固在解决问题过程中的分析思路方法。促进学生能够应用模型方法解决相对抽象、复杂的化学问题。
四、教学效果和反思
这节课后，学生总体认为利用微粒模型让他们对盐类的水解的原理更加清晰了，明晰了思考问题的角度和维度，思维更加有序和系统。模型方法能有效地帮助学生理解化学问题的本质，形成解决问题的的思路，这是一种以化学观念统领具体知识的教学，值得尝试应用到其他内容的教学中去继续研究。
项目课题：本论文为广州市第九十七中学教育科学规划课题“促进学生认识发展的模型方法在高中化学教学的应用研究”（编号：2018JS004）研究成果。
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