鄭燕

[摘要]化學模型是一種非常重要的知識媒介，它能夠?qū)⒊橄蟮幕瘜W物質(zhì)的性質(zhì)和功能與其具象的結(jié)構(gòu)特征相聯(lián)系。引導學生正確認識各種化學模型的特征、作用、類型等內(nèi)容，是使學生通過化學模型開展高效研究和學習活動的關(guān)鍵。基于此，結(jié)合具體實例對這些內(nèi)容進行深入的分析和探討，以促進學生的模型意識和學科核心素養(yǎng)的全面升華。

[關(guān)鍵詞]化學模型，特征，作用，類型

[中圖分類號]G633.8[文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）11-0057-02

在高中化學中，化學模型是一種非常重要的知識媒介，它能夠?qū)⒊橄蟮幕瘜W物質(zhì)的性質(zhì)和功能與其具象的結(jié)構(gòu)特征相聯(lián)系，讓學生更加系統(tǒng)化、條理化和科學化地對相關(guān)知識內(nèi)容形成更加深刻的認知。因此在教育教學過程中，教師應(yīng)當盡可能引導學生建立起化學模型的概念，使其能夠清楚各種化學模型的特征、作用以及類型等。這樣，學生在進行學習時就能夠?qū)⑦@些模型有效應(yīng)用，學生的模型認知素養(yǎng)和實踐探究能力都會得以提升，學科思維能力和核心素養(yǎng)也會因此而不斷加強?；诖?，筆者將結(jié)合自身教學經(jīng)歷詳細闡述化學模型的特征、作用和類型。

一、化學模型的特征

一般來說，我們會將研究者稱為主體，將研究對象稱為客體，而化學模型則是連接主體和客體的良好媒介。在一般的化學模型中，比較普遍的具體特性是相似性和預(yù)見性。利用好化學模型的相似性和預(yù)見性，是引導學生正確認識化學元素和相關(guān)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的重要方式，也是引導學生掌握模型方法的關(guān)鍵步驟。

1.相似性

對于一種化學模型，一般來說不止用于解決一種問題，其往往可以用來解決多種相似的問題，這無疑極大地增強了學生利用某種化學模型解決問題的實效。在這個過程中，一個非常關(guān)鍵的步驟是讓學生準確把握不同知識之間的相似性，使其能夠用同一個模型分析各種相似的知識，全面提升學生的化學思維水平和學科核心素養(yǎng)。

比如，在學習“H₂分子的結(jié)構(gòu)”這部分內(nèi)容時，學生通過自學和聽教師講解都能夠明確知道H原子是通過共用電子對來結(jié)合成H₂分子的，在這個過程中學生需要掌握“共用電子對”以及“共價鍵”等概念。在學生全面了解了這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)引導學生深入探究與H₂分子相似的其他分子，比如O₂分子等。這樣做的目的是讓學生通過知識遷移和模型遷移掌握更多的知識，盡可能地提升模型應(yīng)用效率。

2.預(yù)見性

模型是對原型的還原和體現(xiàn)，盡管在將原型具象成模型的過程中可能會產(chǎn)生某些變化，但是毫無疑問，模型還是最大限度地還原和再現(xiàn)了原型的某些特征和內(nèi)容。因此，通過研究模型，學生一定能夠獲得一些與原型相關(guān)的有用信息，即模型的預(yù)見性。利用預(yù)見性，學生能夠有效地對原型的某些信息進行推斷，以此全面加深對原型內(nèi)容的理解。

比如，在學習“原子間的相互作用力”這部分內(nèi)容時，根據(jù)H₂分子的結(jié)構(gòu)模型，學生能夠很容易地知道H原子之間的相互作用力表現(xiàn)為相互吸引，這種吸引作用會使得兩個H原子在形成H₂分子的過程中釋放能量。在這些內(nèi)容的學習基礎(chǔ)上，學生就能夠因此而預(yù)見到，H原子在形成H₂分子的過程中釋放的能量也是拆開H-H鍵時所需要吸收的能量。在這個過程中，學生就是根據(jù)模型的預(yù)見性來對一些知識進行更加深入的研究和分析的，這也是提升學生模型意識的一個重要途徑。

由此可見，教師在引導學生建構(gòu)化學模型之前，應(yīng)當先讓學生正確認識模型的相似性和預(yù)見性，這樣學生在建構(gòu)化學模型之后才能夠更加靈活地掌握化學模型的性質(zhì)，充分發(fā)揮化學模型的作用，促進自身認知能力和知識水平的全面提升。

二、化學模型的作用

化學模型作為一種典型媒介，在化學教學中往往能夠起到巨大的作用。一方面，化學模型是對某部分化學知識的高度概括，能夠在一定程度上揭示物質(zhì)的本質(zhì)與規(guī)律;另一方面，借助化學模型，教師能夠讓學生掌握科學研究和學習的必要方法，這種方法是幫助學生開啟學術(shù)攀登之旅的重要助力。

1.高度概括，揭示本質(zhì)與規(guī)律

一般來說，化學模型都會具有高度概括的作用，其能夠?qū)⑽镔|(zhì)的各種微小復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等集中體現(xiàn)，深入揭示與物質(zhì)相關(guān)的各種本質(zhì)與規(guī)律，讓學生能夠更加深刻地意識到原型和模型之間的相互依賴關(guān)系，從而全面提升學生的學習效率。

比如，在教學“原子的結(jié)構(gòu)”這部分內(nèi)容時，筆者為學生詳細介紹了原子模型的演變過程，即從最開始的道爾頓原子模型到湯姆生原子模型，再到盧瑟福原子模型和波爾原子模型以及最終的電子云模型，這些模型都能夠在一定程度上反映出原子的實際結(jié)構(gòu)。學生掌握好化學模型，便能夠通過深入理解物質(zhì)的本質(zhì)和相關(guān)規(guī)律，更好地把握化學中“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一關(guān)鍵特性，從而為自身核心素養(yǎng)與能力的提升奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2.有助于學生掌握科學的思想方法

化學模型還是一種能夠讓學生掌握科學的學習方法的重要途徑。教師在教學的過程中所要教授給學生的不僅僅是知識，還應(yīng)該包括主動獲取知識的技能和方法。借助化學模型，學生能夠更加系統(tǒng)、科學地掌握相關(guān)思想和方法，學生的應(yīng)用素養(yǎng)也會因此而不斷得到鍛煉。

比如，在教學“元素周期表”這部分內(nèi)容時，筆者引導學生從多個角度、全方位地認識元素周期表中的元素符號模型：在最開始的時候，對于不同的元素，人們并沒有使用一個統(tǒng)一的符號去表示它們，因此元素的表達形式是五花八門的，后來人們?yōu)榱思訌娔Ｐ偷囊?guī)范性，決定使用元素英文名稱的首字母或者前兩個字母來表示，這樣人們就對不同元素的符號模型進行了統(tǒng)一，從此人們在進行科學研究的時候也就更加規(guī)范化和系統(tǒng)化了。我們只有引導學生認識到模型對于化學學科發(fā)展所具有的重大意義，學生才能夠在此基礎(chǔ)上繼往開來，進而在化學學習中有更大的建樹。

由此可見，化學模型滲透在化學學科知識的方方面面，教師應(yīng)當引導學生正確認識化學模型的作用，并能夠在學習過程中進行有效應(yīng)用，從而促進學生有效掌握揭示事物客觀規(guī)律的有效途徑，促進學生知識網(wǎng)絡(luò)和認知結(jié)構(gòu)得到不斷優(yōu)化和完善。

三、化學模型的基本類型

最后，在引導學生合理應(yīng)用化學模型時，教師還應(yīng)當讓學生準確掌握化學模型的基本類型，使其在處理實際問題時能夠?qū)μ柸胱x擇合適的化學模型來解決相關(guān)問題，這樣不僅能夠提升學生的學習效率，還能夠在一定程度上深化學生的模型意識，促進學生盡快將自己的主觀意識和客觀知識相結(jié)合，全面升華自身的認知水平。

1.想象模型——提供內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)

想象模型是指將原型經(jīng)過一定的抽象和必要的修飾而得到的一種更便于研究和分析的模型。一般來說，想象模型都具有一個普遍特征：能夠在一定程度上反映物質(zhì)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)。結(jié)合這一特性，學生可根據(jù)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”推斷出與之相關(guān)的各種性質(zhì)。

比如，“分子結(jié)構(gòu)”和“晶體結(jié)構(gòu)”這部分內(nèi)容中，球棍模型和堆積模型是兩種常見的模型，以H₂O分子的球棍模型為例，盡管其被簡化為一個O原子和兩個H原子的簡單模型，但是這絕不是H₂O分子的原型，它只是經(jīng)過想象和簡化后得到的一種便于研究的對象和媒介，所以不能夠?qū)⑵渑cH₂O分子原型等同，只是在一定程度上借助這種模型理解其整體架構(gòu)，切忌將二者混淆。

2.符號模型——揭示結(jié)構(gòu)性質(zhì)可變化規(guī)律

除想象模型外，在高中化學中，另一類最為常見的化學模型是符號模型。在高中化學中，經(jīng)常會用各種各樣的化學式來表示物質(zhì)的組成，并用化學方程式來揭示物質(zhì)與物質(zhì)之間發(fā)生的反應(yīng)。在這個過程中用到的化學式和化學方程式等都是符號模型。符號模型是一個重要的媒介，始終貫穿于化學知識的學習和研究過程中。

由此可見，教師有必要在教學過程中引導學生正確區(qū)分各種化學模型，這樣可以使學生將各類知識系統(tǒng)化和模塊化，并且在這個過程中徹底掌握建構(gòu)和應(yīng)用化學模型的方法，促進學生對理論知識的理解能力和對實踐知識的應(yīng)用能力的全面升華。