初谈高二化学模型构建教学实践策略

王保义

摘要：本文针对目前化学模型教学的实际，主要介绍化学模型的含义、模型构建的方法，分析存在问题，提出教学策略。

关键词：化学模型  模型建构  教学策略

《普通高中化学课程标准》（2017年版）提出了化学学科核心素养，其中证据推理与模型认知就是五个核心素养之一，要求通过分析、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，建立认知模型，并运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。由此可见模型构建是化学学习的一种方法，也显得十分重要。下面我就谈谈本人在实际工作中的一些理解和体会，与大家共飨。

一、化学模型的含义及其分类

模型的定义很多，我个人认为模型就是对问题本质特征和主要因素的一种简化的描述或模拟。化学模型是人们在认识化学问题与解决化学问题的过程中，通过抽象、概括、归纳等科学方法，利用研究对象的关键因素与本质特征建构的各种模型。化学模型构建就是建构化学模型的过程。由于化学是在原子、分子的角度来研究物质，原子、分子是微观粒子，人们只有借助模型来进行理解、推理，探索其组成、结构、性质及反应规律，用来解决实际问题。

模型的分类方法非常多，但可以结合高中学生的认知，按照模型的呈现形式和使用方便分为：⑴实物模型，即按一定比例比例的实物，形式如我们常见的球棍模型、比例模型、晶体模型、离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体、实验装置等;⑵符号模型，也就是我们所说的化学用语，是对物质组成和结构的表达，如化学式、化学方程式、结构式、原子结构示意图、核外电子排布式、轨道式（电子排布图）等;⑶概念模型，以图示、文字以及符号等组成对事物规律和形成机理进行简单的阐述和描述，如反应热、化学平衡概念、第一电离能、电负性、范德华力、氢键、化学反应速率、化学平衡、知識思维导图等;⑷理论模型，即学说、假设。如盖斯定律模型、碰撞理论模型、化学键理论模型、价层电子对互斥模型、杂化轨道理论模型、金属晶体电子、泡利不相容原理、洪特规则、气理论模型等;⑸图形模型，即以示意图的形式描述某个过程或某个结构，如水分子电离过程示意图、化学沉淀法废水处理工艺流程示意图、电解熔融氯化钠制钠示意图、钢铁的析氢腐蚀示意图、吸氧腐蚀示意图、金属防腐的示意图、构造原理图、σ键形成图示、π键形成示意图、实验装置图等;⑹数学模型，即以定性或定量形式描述事物的变化规律，如化学速率表达式、化学平衡常数的表达式、化学平衡计算模型、电离常数、水的离子积常数、pH的表达式、水解常数、溶度积、坐标图像、数据表等;⑺动画演示模型，即将某个化学反应微观过程设计成动画形式来演示其过程，体现形象化、直观化的效果。比如我们在原电池和电解池中使用的动画来演示其中的微粒运动及变化等。

尽管我们这样分类了，但是在实际教学中也没有必要分得这么清，分类是为了方便。同一内容也可以建立不同的模型，sp3杂化后的空间构型，我们可以用图表模型，也可以用实物模型等等。

二、化学模型的建构方法

从化学模型的定义可以看出模型建构过程中采用抽象、概括、归纳的方法可以进行知识结构化建模，具体来说可以这样来做：

1.微观问题宏观化，构建实物模型、图形模型、动画演示模型等。如我们在《物质结构与性质》学过的原子轨道，s电子的原子轨道可以想像成球形，p能级的原子轨道是纺锤形，这些都可以用挂图来展示，也可以做成实物模型，球棍来做这样的模型。还有在形成共价键时，s-pσ键、p-pσ键、p-pπ键就可以用这些实物演示其形成过程，让学生来自己动手去体会，也可以做成动画来演示，形象、生动，很有说服力。还有分子的立体结构中，如CH4的sp3杂化后的结构，就可以用4个气球扎到一起，很自然就会形成空间的立体结构，让学生动手去做，非常形象，减少我们用语言的表述的难堪。

2.微观过程动态化，构建动画演示模型。如在学习原电池和电解池时，教材中都有图片，但这个还不够直观形象，我们可以为了更好地说明其中电子的流向、溶液中离子的移动情况及微粒发生的变化，我们很多老师利用动画来演示说明这个问题，这样就把这些过程直观、明显地显现出来。

3.将知识结构化体系化，构建概念模型。这一种方法在我们平时教学中经常用，用得最多的。例如在《化学反应原理》第三章内容可以形成以下的关系：

4.基于问题，将过程程序化，构建模型。如在学习《化学反应原理》中的影响化学反应速率的因素时，我们就可以按下面的模型进行。

5.基于规律的总结，构建模型。如在均摊法在晶体计算中的运用，模型一般是：⑴处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个晶胞占有18 ;⑵处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个占有14 ;⑶处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个晶胞占有12 ;⑷处于晶胞内的粒子，则完全为该晶胞所有。

6.还可以从试题中总结，构建模型。如针对工艺流程问题，可以总结为：原料处理 核心反应 提纯分离 目标产品，再细化每个过程，多视角来分析。

三、当前模型构建教学存在问题

自《普通高中化学课程标准》（2017年版）发行来，各地都在进行学习和研究，老师也在研究，但是许多老师只关注了其字面的变化，对其内涵没有深入挖掘，对核心素养的本质要求没有很好地理解和把握，模型构建教学更是没有引起老师的足够重视。

1.模型相关知识匮乏。长期从事教学的老师，由于过去的教材中没有对化学模型进行系统的阐述，加上老师平时的工作量大，没有时间学习和研究模型相关的知识，导致对模型的认识一知半解。特别是对模型的理解只停留在球棍模型、比例模型上，是狭义化的模型。

2.过分强调模型的分类。许多老师总想把化学模型分类分得很清，但实际上很难做到。因为在分类中总有一些是交叉的。

3.在模型构建过程中，总想形成一个能把许多问题都包含进去的“万能”模型，实际上也很难做到，即使找到，这种模型太过抽象化，不好理解，也不好用。

4.教学方法陈旧。虽然新课标已经发行几年了，但许多地方仍旧用的是旧教材，在教学过程中，把大量的时间放在零散的知识上和大量的练习上，导致学生在课堂没有时间去进行总结思考，构建自己的模型，学生大量的时间花在刷题上，成绩也不一定能得到提升，甚至导致學生对化学学科的学习失去信心和兴趣。

四、模型构建教学的策略

⑴认真学习《普通高中化学课程标准》（2017年版），转变教学理念。新版课标提出了许多新的理念，加上新教材在不同地区不同程度地实施。面对新教材，我们老师要不断地学习研究，模型构建的教学势在必行。只有老师转变理念，学习模型构建的方法，才能适应新教材，才能将模型建构引入教学，培养学生的学习能力，提高学生的学习兴趣，取得好的成绩。

⑵在模型的理解和分类上，要简洁。特别是分类上，按照实际需要进行，不要过于强调分类，关键在于模型的建构过程，让学生掌握方法，自己进行建构，老师在课堂上可以引导学生进行。特别在概念教学方面和做题方面。在概念教学上我们可以从概念引入的原因、概念的定义、概念的适用条件等方面进行，从教材和课堂教学中归纳。

⑶在高中阶段，我们强调模型建构的基本方法，不要拘泥于模型建构模式。学生主要是对所知识、所总结的题型方法方面进行必要的模型建构，老师可以帮助学生完成。让学生体会到模型建构的成功和成绩的提升，增强学生学习的兴趣和信心。

⑷模型建构可以利用不同方式方法进行。我们在平时教学，一方面老师可以根据实际需要制作教具，另一方面也可借助软件进行模型建构，如在晶体教学过程中可以借助Diamond进行晶体构型的建构，增加教学方式的多样性，提高学生的理解力和兴趣。

总之，模型构建作为一种方法在今后的教学中会越来越重要，需要同行们继续研究和改进，提高教学效果。

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