基于多重建模的高考化学综合实验题解题策略研究

基于多重建模的高考化学综合实验题解题策略研究

陈永平

宁夏石嘴山市第一中学 753200

摘要：近年来随着新课改的不断推进，教师对高中学生综合能力和核心素养的培养日益受到重视。因此，探讨基于多重建模的高中化学综合实验解题策略就显得尤为重要。高考化学综合实验题是化学高考的重点也是难点，这类试题往往具有知识陌生、综合性强的特点，高中学生在解题的过程中往往难以入手。通过多重思维模型的构造，让高中学生形成自己的一套科学体系，从而对实验题进行有逻辑的分析，这样才能解决问题。建模思想虽然是一种数学思想，但近年来却屡屡成为教学研究的热点，并成为其他学科教学改进的突破点。本文的研究思路从模型认知、教学方法，模型选择等方面进行研究。

关键词：高中学生；化学建模；核心素养

前言

化学学科核心素养包括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、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任五大部分，帮助高中学生形成核心素养发挥着重要作用。而建模教学作为一种新兴的教学模式，在具有传统教学优势的同时，也符合新时代教学发展的要求，因而受到越来越多教师的关注。教师在教学实验中渗透化学建模思想，是提高高中学生解决问题能力的途径之一。

1. 渗透对模型认知

教师在化学教学过程中，首先要培养高中学生核心素养的构成，最后才能培养高中学生对模型的认知。在化学学习中，思维建模是不可缺少的工具。经科学实验证明，结构化的知识有利于高中学生记忆、概括和理解，有助于问题的解决^【1】。化学模型是一种认知工具，它恰好把化学问题和知识高度浓缩，使知识或问题以直观的形式呈现给学生看。

模型主要是通过简化的、直观的方式来表示复杂的事物或者繁杂过程的手段。在化学的学科核心素养中，逻辑推理与模型认知是非常重要的一个维度。要求学生能对不同信息加以分析推理，建立观点和证据之间的逻辑关系，建立模型，并运用模型解释化学现象，并能揭示现象背后的本质与原理。这种能力并非只在基础知识和基本原理概念学习的过程中涉及和渗透，在高三的综合性实验题解题过程中更是非常需要学生拥有这方面的能力。

建模教学并非常规教学，而是将常规教学手段与建模思想结合形成新的教学模式。模型的认知可以很好地帮助高中学生解决问题，在化学教学中体现在化学思维形成上，形成了多种形式的综合实验题解题模式思维。例如，教师在进行《原子结构模型》一课教学时，可以通过多媒体视频点播技术演示原子的结构，把看不见的理论、概念，如原子结构以及各种有机化学反应的机理，用电脑上三维动画的形式描述出来。这种方式能够将其形象、生动的画面直观地给高中学生观看。以此为基础，让高中学生描绘出想象中的原子结构，从而获得对模型的认知，这样既能提高高中学生的化学思维能力，又能培养高中学生的核心素养。

2. 建模的构建方法

面对化学综合实验题，建模思维的运用还要加强解题训练，以此强化学生的建模思想。高考的综合实验题具有情境真实、设问巧妙、知识新颖、思路缜密的特点。由于题目求新求变，信息陌生且容量大，综合性强，对高考学生能力的要求比较高。可是解答此类的试题，必须以不变应万变，将纷杂的信息碎片进行系统的整理，这样才能让学生做到心中有方法，下笔不慌张。例如类比法构造建模型，在流程图仪器连接-清洗仪器-加料-加热反应-滴定操作中，反应的过程一目了然。

在高中化学教学中，建模教学设计流程并不统一，主要流程如下：情境创设、问题导学、准备模型、模型构建、模型应用、模型反馈。情境创设不仅适用于当前的情境教学，更适用于建模教学，在建构模型的过程中，知识网是由高中学生主动去构建的。教师在引导高中学生构建模型的过程中，需要满足三个条件：模型和原型有相似之处；模型只是原型的替代品，是研究原型的间接工具；模型研究能够得到关于原型的更多信息。以《认识晶体》这一课为例，教师安排高中学生做活动探究，把乒乓球放到盒中，盒中的乒乓球怎么排列才能使数目最多？在构建模型的过程中，高中学生通过探究来了解晶体。

模型构建的最终目的就是模型应用，利用不同的化学知识，让高中学生掌握所学的模型。因此，在模型应用阶段，要选择合适的习题，让高中学生通过对不同实验题的解答，不断地强化高中学生的模型应用能力，引导高中学生形成模型解题的习惯。

3. 模型选择的典型性

学生在进行专项复习之前，每每遇到综合性实验题时，都处于一种“盲目做题”的状态。基础薄弱的学生因为惧怕心理，甚至连题目都未读全或者未读懂，就忙着找寻那些简单的答案，草草填上了事。在高中化学综合实验题中，有许多种类的模型，但它们并非通过建模教学，而是通过具有典型性的方式来表现某一类知识的模型，所以在选择模型时，要遵循典型性原则，这也是建模教学的特征之一^【2】。在此说的典型性，以《电池探秘》这一课为例，高中学生需要掌握原电池的基本原理，以及用电极反应和电池反应表示化学能和电能的转换关系，这就是原电池模型的工作原理。然后它除了基本的工作原理外，还可以通过知识迁移类比为燃料电池、生物电池、海洋电池，换而言之，这一个模型就能覆盖整个板块的知识点，在这类模型中，教师更能锻炼高中学生在做综合实验题时举一反三的思维能力，如综合实验题探究电池内的黑色固体回收利用时，①废干电池筒中固体②水③灼烧滤渣④双氧水滤渣，在对滤液的成分进行检验，证实滤液中含有NH

₄+。

模型有两种：物质模型和思维模型。思维模型的特点在于，它形成于高中学生的思维之中，存在于高中学生的头脑之中，而建立思维模型的首要条件就是以精确的实验、丰富的观测材料为依据，这也是为什么教师在教学过程中一定要用物质模型为高中学生举例，只有在明确的指导下，才能使高中学生充分发挥想象力。从而帮助高中学生认识和初步构建他们的思维模型，以此促进他们对化学知识及物质世 界的理解。将实验题作为思维检验品，使教学促进高中学生掌握思维建模。高中学生运用思维建模的方式对实验题进行分析及解决，以提高化学复习的效率。高中学生在给定的化学问题情境中，感受外部刺激，接受相关信息，通过阅读题目，明确问题的初始状态，是解决化学问题的前提。在一系列的思维过程之后，高中学生只有在正确解决化学综合实验题解题的基础上，才能建立合理的化学模型，从而得到问题的答案。

结语

高考考查的四层目标是“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”。通过模型认知思维的形成，重新认识其中的重要性和现实性，并通过该模式进行课堂教学，为培养高中学生良好的化学学科素养奠定基础。它贯穿于高中学生的思维特点，融入到高中学生的学科思维中，落实到高中学生具体品格和能力的培养中，为高中学生的模型认知素养奠定良好的基础，进而提升为化学学科核心素养。教师以培养学生的核心素养为根本追求，把帮助学生发展独立思考和科学思维放在首位，这样才能确保培养出更多创新意识的高素质人才。

参考文献：

【1】赵荣宏.新高考制度下的高中化学实验教学研究[J].学周刊，2019(28)：24.

【2】曾昭成.基于核心素养评价等级的分析与对策——以2019年全国高考化学试题(Ⅱ)为例[J].科学咨询(教育科研)，2020(05)：147.