基于模型认知的高中化学概念深度建构课堂实施策略探究

高中化学教材中充斥着大量需要抽象思维的微观概念，如 " 化学键 "" 电离平衡 "" 氧化还原反应 " 等。传统教学中，教师往往通过定义背诵、例题演练等方式强化记忆，导致学生陷入 " 听懂但不会用 " 的困境。

1 模型具象化：从抽象符号到生活图景

化学概念教学常面临抽象思维转化的挑战，" 化学键" 知识模块的符号表征与本质理解脱节现象尤为显著。教材中" 电子式 " 与 " 结构式" 的呈现方式容易诱导表层记忆，导致学习者难以区分 " 电子转移 " 与" 电子共用 " 的核心机理。教学实践中发现，超八成受测对象在生活化类比环节出现表征偏差，典型表现为将离子键形成过程错误对应为物质混合而非电荷交互。这种现象折射出符号认知与微观想象间的认知断层，亟待构建具身化教学模型实现概念具象转化。针对离子键的教学转化，可引入 " 磁铁吸铁钉 " 的动态演示：演示者将带有不同磁极标识的磁体分别对应 Na ⁺和 Cl ⁻的电荷属性，通过磁极间吸引力模拟离子键的静电作用本质。铁钉脱离磁体后仍维持完整形态的特征，恰好对应晶体结构中各离子保持独立性的微观图景。此过程可辅助学习者建立"无方向性"认知框架，突破传统教学中电子转移示意图的平面局限。共价键的具象化教学宜采用 " 拼图模块 " 实体操作，指导参与者将标注最外层电子数的原子模型进行拼合，当两个氢原子模型通过特定缺口完成嵌合时，其共享电子对的微观状态即转化为可视化的结构匹配。这种空间操作能有效引导学习者推导 H ₂分子形成的必然性，将电子云重叠的量子力学概念转化为可触碰的认知经验。

2 过程可视化：拆解概念形成的思维路径

化学教材在呈现核心概念时通常聚焦于最终结论的陈述，省略了科学概念形成的复杂路径。这种省略可能使学习者难以把握概念内在的逻辑关联。以 " 化学平衡 " 为例，" 动态平衡 " 的定义经常成为记忆的对象，学生可能无法深入解释反应物浓度下降时平衡位置变化的深层原因。为了弥合理解鸿沟，思维可视化技术展现出其教学价值。在阐述 " 勒夏特列原理 " 的教学实践中，设计一个 " 弹簧拉伸实验 " 能够提供直观类比：将弹簧两端固定，逐步增强左侧拉力，学生可清晰观察弹簧形变的发展。拉力与弹簧内部弹力达到平衡状态这一时刻，教师可以提出问题：左侧持续施力将导致何种结果？这种动态演示将系统如何通过内部调整来抵消外界扰动的过程形象化，有助于学生将此机制迁移到化学平衡移动的学习中，理解扰动后系统重新建立平衡的动态过程。推动概念建构过程的可视化还需强调学习者的主动参与。在 " 原电池原理 " 的教学环节，提供铜片、锌片、导线及电流表等基础材料，鼓励学生自主组装装置并详细记录实验现象。观察到锌片逐渐溶解而铜片无明显变化这一事实，学生可被引导思考电子流动的方向性问题：为何电子从锌流向铜？通过小组讨论并设计后续验证性实验，学生能够自主归纳出反应的本质：锌失去电子发生氧化反应，释放的电子经由外部导线流向铜片，同时溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应。这种从具体现象出发，逐步揭示内在反应机理的探究式学习，相比教师单向讲解更能促进概念的深层理解和内化。选择恰当的可视化工具必须考虑学生的认知发展特点。微观粒子运动的展示，动态模拟动画比静态图像更能传递过程信息；反应速率的变化趋势，数据折线图比纯文字描述更具直观优势。在讲解" 沉淀溶解平衡 "时，通过动态展示 " 向硝酸银溶液中滴加氯化钠 " 的整个过程，学生能够追踪银离子浓度随氯化银沉淀生成而持续下降的变化轨迹，最终在溶度积常数这一特定条件下达到并维持动态平衡状态。这种融合了动态模拟、数据图表等多模态信息的呈现方式，有助于适应不同学习风格的学生，支持他们构建清晰且结构化的概念图式，实现从现象观察到理论概括的有效认知跨越。

3 应用场景化：在真实问题中激活模型价值

许多学生能够熟练处理教材习题中的抽象化学计算，例如精确得出化学平衡常数的数值，但当面对生活中类似“长期使用的热水器内壁为何积聚水垢”这类实际问题时，其理解力却明显不足。一项调研数据揭示，掌握平衡常数计算技巧的学生群体里，仅约三成可以清晰解释热水器水垢形成的根本原因。这种知识应用能力的显著割裂，深刻反映了传统教学过程中真实情境驱动力的缺失。将学科模型置于生活场景中激活其价值，是弥合这一断层的关键策略。以“氧化还原反应”单元教学为例，结束理论讲授后引入“铁制品防锈方案设计”项目极具实践意义。学生需要观察家庭环境中铁锅、自行车等金属物品的实际锈蚀状况，细致分析湿度、接触介质等环境因子如何加速或减缓腐蚀进程，并据此提出具体防护建议。例如，有学生在比较中发现厨房铁锅相比阳台自行车更易生锈，通过运用“原电池原理”深入剖析，认识到厨房高温潮湿环境极大促进了金属间电子转移速率，从而自然推导出“使用后彻底擦干水分”、“定期涂抹食用防护油隔离空气”等操作性强的保护措施。这种从理论认知到生活决策的完整闭环，有力强化了化学知识的实用感知。解决真实世界的复杂问题往往需要跨越单一学科的界限进行知识整合。“电解质溶液”相关教学可引入“运动员运动饮料配方分析”案例。学生需依据人体剧烈运动后电解质流失的生理数据，结合“渗透压平衡”、“离子电离程度”等化学概念，精确计算并设计补充钠、钾、镁等关键离子的饮料组成。

综上所述，基于模型认知的概念深度建构，本质上是帮助学生建立 " 从现象到本质 " 的思维习惯。通过模型具象化，抽象概念变得可触可感；通过过程可视化，隐性的思维路径得以显性呈现；通过应用场景化，静态的知识转化为解决实际问题的工具。这三个策略相互支撑，共同构成" 感知理解迁移" 的完整学习链条。

参考文献

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