艾璐

摘要：通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，闡述了模型的內(nèi)涵?；谇叭藢?duì)化學(xué)學(xué)科的模型分類研究，將初中化學(xué)內(nèi)容中的模型分為概念模型、結(jié)構(gòu)模型和過(guò)程模型三類，并結(jié)合中考試題對(duì)每一類模型的考查進(jìn)行了梳理和分析，便于在初中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生模型認(rèn)知的能力，提升學(xué)生的模型認(rèn)知素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué);模型;中考試題

文章編號(hào)：1008-0546（2022）07-0007-07中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.002

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中多次提及“模型”這一詞語(yǔ)，且把“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”認(rèn)定為五大化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一。它既適合高中化學(xué)，又涵蓋初中化學(xué)，原因在于提升學(xué)生的模型認(rèn)知素養(yǎng)，不是一蹴而就的，而是一個(gè)漸進(jìn)式的螺旋式上升的過(guò)程。因此，在初中化學(xué)學(xué)科的教學(xué)和評(píng)價(jià)過(guò)程中要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模型的認(rèn)識(shí)，梳理模型的內(nèi)涵、分類和考查評(píng)價(jià)思路。

一、模型的內(nèi)涵

趙萍萍、劉恩山[1]梳理了大量關(guān)于科學(xué)教育的模型定義及功能的研究文獻(xiàn)，對(duì)模型給出的定義為：模型是事物的表征。

從表征的事物來(lái)看，吉爾伯特（J.K.Gilbert）和博爾特（C.J.Boulter）認(rèn)為：模型是一種觀點(diǎn)、一個(gè)實(shí)物、一個(gè)事件、一個(gè)概念、一個(gè)過(guò)程或者一個(gè)系統(tǒng)的表征[1]。這個(gè)定義明確指出了模型所表征的事物，除了具體的實(shí)物之外，還可以是觀點(diǎn)、事件、概念、過(guò)程和系統(tǒng)。以初中化學(xué)課程為例，模型可以表征抽象的觀點(diǎn)，如原子核與電子之間的相互吸引力等;模型可以表征具體的實(shí)物，如高爐、石油分餾塔等;模型可以表征一個(gè)事件，如用α粒子轟擊金箔等;模型可以表征一個(gè)概念，如溶解度、反應(yīng)類型等;模型可以表征一個(gè)過(guò)程，如金屬鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣的過(guò)程等;模型可以表征一個(gè)系統(tǒng)，如自然界中的氧循環(huán)或碳循環(huán)系統(tǒng)等。

從表征的功能來(lái)看，吉爾伯特認(rèn)為模型作為科學(xué)理論與現(xiàn)實(shí)世界之間的橋梁，具有以下三個(gè)功能：可以使抽象的事物具體化、可視化;可以將復(fù)雜的現(xiàn)象或事物簡(jiǎn)單化;可以為科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)提供依據(jù)[1]。施瓦爾茨（C.V.Schwarz）認(rèn)為模型有兩大類的功能，一是用來(lái)描述、解釋、預(yù)測(cè)現(xiàn)象;二是用于人們之間溝通觀點(diǎn)，幫助人們產(chǎn)生新的觀點(diǎn)[1]。基于以上兩種觀點(diǎn)，可以看出模型在科學(xué)研究中的功能主要聚焦在兩個(gè)方面：一是可以使所表征的事物具體化、可視化和簡(jiǎn)單化，可以對(duì)事物進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè);二是有助于人們溝通彼此的觀點(diǎn)，幫助人們進(jìn)行推理、問(wèn)題解決，形成新的觀點(diǎn)?；瘜W(xué)是從分子、原子等微觀層面去研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用及其變化規(guī)律的科學(xué)。微觀粒子不可直接觀察，物質(zhì)性質(zhì)及其變化規(guī)律十分抽象、復(fù)雜，利用模型，可以使微觀粒子可視化，抽象事物具體化，復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，有利于人們對(duì)事物進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè)，深化對(duì)事物的理解。同時(shí)，在理解的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行分析和推理，形成新的觀點(diǎn)。如化學(xué)史中人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)歷程就是利用模型不斷對(duì)原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述、解釋、預(yù)測(cè)和推理的過(guò)程。

從表征的方式來(lái)看，邱美虹認(rèn)為模型用以表征現(xiàn)象、概念、過(guò)程、事件或是物件等，它可以不同的表征方式來(lái)呈現(xiàn)（如圖像、文字等多元方式），以達(dá)到不同的功能與目的（如解釋性、描述性等）[2]。博爾特和巴克利（B.C.Buckley）認(rèn)為模型表征的方式包括實(shí)物方式、語(yǔ)言方式（被聽(tīng)到的和被讀到的）、視覺(jué)方式、數(shù)學(xué)方式、動(dòng)作方式，以及以某一方式為主體融合其他方式的混合方式[1]?；瘜W(xué)的研究對(duì)象是物質(zhì)及其變化，與物質(zhì)及其變化有關(guān)的許多觀點(diǎn)、實(shí)物、事件、概念、過(guò)程和系統(tǒng)，常具有抽象性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。為了使觀點(diǎn)、實(shí)物、事件、概念、過(guò)程和系統(tǒng)更加具體化、簡(jiǎn)單化，在對(duì)其進(jìn)行描述、解釋、預(yù)測(cè)、分析和推理時(shí)，常用圖形、符號(hào)、文字、圖像、圖線、數(shù)軸、數(shù)學(xué)表達(dá)式、坐標(biāo)系、表格等方式來(lái)表征。而在初中化學(xué)教學(xué)中，以某一方式為主體融合其他方式的混合方式，也是使用較多的一種表征方式。

例1（2018年常州中考題） 利用鐵炭混合物（鐵屑和活性炭的混合物）處理含有 Cu（NO3）2、Pb（NO3）2和Zn（NO3）2的銅冶煉廢水。在相同條件下，測(cè)量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的鐵炭混合物對(duì)水中重金屬離子的去除率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1是以坐標(biāo)系為主體融合文字、符號(hào)、圖線的混合表征方式。坐標(biāo)系的橫、縱坐標(biāo)分別為鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、重金屬離子去除率;符號(hào)是 Cu2+、 Pb2+、Zn2+;圖線有虛線、實(shí)線。

從表征的屬性來(lái)看，博爾特和巴克利認(rèn)為模型可以是定性或定量的，且定性又可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，定量也可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)[1]。定性與定量結(jié)合，是化學(xué)學(xué)科的重要思想方法。定性模型，側(cè)重于解決“質(zhì)”的問(wèn)題，常用符號(hào)、文字等方式來(lái)表征;定量模型，側(cè)重于解決“量”的問(wèn)題，常用圖線、數(shù)字等方式來(lái)表征。初中化學(xué)教學(xué)中，以圖像、符號(hào)、文字、圖形等方式表征的模型屬于靜態(tài)模型，如物質(zhì)制備的裝置示意圖等。動(dòng)態(tài)模型主要是人們自身或利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)事物進(jìn)行的動(dòng)態(tài)表征，如用ChemLab軟件制作的仿真模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置等。

綜上所述，對(duì)于“什么是模型”這一問(wèn)題，從模型表征的事物、方式、屬性和功能四個(gè)維度整體分析后可得出如圖2所示的模型內(nèi)涵。

二、模型的分類

在高中化學(xué)教育領(lǐng)域，不同學(xué)者或教師從不同的角度基于自己的研究成果或教學(xué)實(shí)踐對(duì)模型進(jìn)行了分類。李鵬鴿[3]等基于表現(xiàn)形式把模型分為實(shí)物模型、符號(hào)模型和思維模型吳克勇;、蔡子華[4]按照模型代表和反映原型的方式，把模型分為物質(zhì)模型和思想模型。物質(zhì)模型包括天然物質(zhì)模型和人工物質(zhì)模型;思想模型包括想象模型、符號(hào)模型和數(shù)學(xué)模型。陸軍[5]認(rèn)為模型包括實(shí)物模型和非實(shí)物的形式模型兩類，形式模型又包括數(shù)學(xué)模型、圖像模型和語(yǔ)義模型等情況。單旭峰[6]結(jié)合理論模型、實(shí)物模型和思維模型的分類方法，將中學(xué)化學(xué)學(xué)科的認(rèn)知模型從內(nèi)容和形式上分為概念模型、結(jié)構(gòu)模型、過(guò)程模型、數(shù)學(xué)模型和復(fù)雜模型。以上對(duì)模型的分類，可以給初中化學(xué)教學(xué)提供參考和幫助，但不能機(jī)械套用。如初中化學(xué)課程未涉及到較復(fù)雜的物質(zhì)模型和理論模型，且學(xué)生從分子、原子等微觀層面去理解物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用及其物質(zhì)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)還處于起步階段，故初中化學(xué)教學(xué)中很少會(huì)涉及數(shù)學(xué)模型和復(fù)雜模型。基于前人的研究成果，根據(jù)模型的內(nèi)涵及初中化學(xué)課程的特點(diǎn)，結(jié)合理論模型、實(shí)物模型和思維模型的分類方法，筆者認(rèn)為初中化學(xué)學(xué)科的認(rèn)知模型從表征內(nèi)容和表征方式上可以分為以下三類。

1.概念模型

概念模型屬于理論模型，常用文字或符號(hào)等方式來(lái)表征。其具體內(nèi)涵是將化學(xué)現(xiàn)象或化學(xué)經(jīng)驗(yàn)事實(shí)抽象歸納，揭示化學(xué)學(xué)科本質(zhì)特征的理性知識(shí)。例如元素符號(hào)、化學(xué)式、化學(xué)方程式、反應(yīng)類型、物質(zhì)分類、溶解度等都屬于這類理性知識(shí)。

2.結(jié)構(gòu)模型

結(jié)構(gòu)模型屬于實(shí)物模型，是按實(shí)物比例進(jìn)行放大或縮小的模型，主要關(guān)注的是實(shí)物的外部特征和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，常用圖形方式來(lái)表征。其具體內(nèi)涵是將抽象的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的裝置結(jié)構(gòu)以簡(jiǎn)化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，便于解釋事物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系、功能及運(yùn)作機(jī)制等。結(jié)構(gòu)模型主要包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和裝置結(jié)構(gòu)模型。例如原子結(jié)構(gòu)示意圖屬于物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，高爐屬于裝置結(jié)構(gòu)模型。

3.過(guò)程模型

過(guò)程模型屬于理論模型和思維模型的結(jié)合體，常用圖像或圖形等方式來(lái)表征。其具體內(nèi)涵是用圖形或圖像方式表示反應(yīng)過(guò)程中的微粒組合，表示反應(yīng)或生產(chǎn)過(guò)程中某個(gè)物理量的變化過(guò)程，表示反應(yīng)或生產(chǎn)過(guò)程中含有某元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程。過(guò)程模型主要包括變化過(guò)程微觀模型、變化過(guò)程量化模型和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程模型。

三、對(duì)模型的考查分析

一般而言，對(duì)模型的考查要求有三個(gè)層次水平：模型理解、模型應(yīng)用、模型建構(gòu)[3]。模型理解是最低水平，處于認(rèn)知模型的淺層次階段;模型建構(gòu)是最高水平，學(xué)生需要有較強(qiáng)的建模能力。綜合考慮初中階段學(xué)生的模型意識(shí)還不強(qiáng)、初中化學(xué)課程內(nèi)容具有啟蒙性和基礎(chǔ)性特點(diǎn)等因素，在中考中，對(duì)模型的考查評(píng)價(jià)主要體現(xiàn)在模型理解基礎(chǔ)上的模型應(yīng)用，要求學(xué)生能夠在理解相關(guān)化學(xué)知識(shí)和方法的基礎(chǔ)上，利用自己已經(jīng)掌握或者試題中提供的模型解釋化學(xué)現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律、揭示反應(yīng)本質(zhì)和預(yù)測(cè)反應(yīng)事實(shí)等。

1.對(duì)概念模型的考查分析

“形成一些最基本的化學(xué)概念”是初中化學(xué)課程知識(shí)目標(biāo)的主要內(nèi)容。目前，中考試題對(duì)概念的考查逐步淡化了概念的簡(jiǎn)單記憶和重現(xiàn)，更多注重概念的理解和運(yùn)用。這主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：

其一，突出不同概念的比較，尋找不同概念的異同，考查學(xué)生對(duì)概念內(nèi)涵和外延的理解情況。如例2中要求學(xué)生在對(duì)四組化學(xué)概念進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，建立起每組概念的包含或不包含模型。

例2（2019年無(wú)錫中考題） 表1 中有關(guān)X、Y表示的概念之間存在如圖3所示的“包含”關(guān)系的是（）

其二，將概念植入真實(shí)、鮮活的生產(chǎn)生活情境中，考查學(xué)生在理解概念的基礎(chǔ)上運(yùn)用概念進(jìn)行分析和推理以實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決的能力。如例3中要求學(xué)生基于單質(zhì)和氧化物的概念并根據(jù)反應(yīng)前后原子數(shù)目不變的原理去分析和推理發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

例3（2019年南京中考題） 我國(guó)的鉬礦儲(chǔ)量非常豐富，用輝鉬礦（AMS）制備鉬的過(guò)程如圖4所示，其中過(guò)程Ⅱ分兩個(gè)階段（見(jiàn)圖5）。

其三，將化學(xué)概念與元素及其化合物知識(shí)有機(jī)融合在一起，一方面考查學(xué)生理解和運(yùn)用概念的能力，另一方面考查學(xué)生對(duì)元素及其化合物知識(shí)是否形成網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化的理解。如圖6（2019年雅安中考題）就要求學(xué)生從化合價(jià)和物質(zhì)類別兩個(gè)維度去認(rèn)識(shí) Fe 元素及其化合物性質(zhì)。

其四，設(shè)置一些教材中未涉及的陌生概念的定義，考查學(xué)生在已學(xué)概念基礎(chǔ)上對(duì)陌生概念的理解和應(yīng)用情況。如中考試題提供氧化還原反應(yīng)的概念，讓學(xué)生判定初中階段的四大反應(yīng)類型是否屬于氧化還原反應(yīng);根據(jù)氧化物的概念，判定哪些物質(zhì)屬于氯化物或硫化物;提供物質(zhì)產(chǎn)率、含氧物質(zhì)產(chǎn)氧率、物質(zhì)分解率、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率等新概念，讓學(xué)生利用新概念來(lái)描述、解釋物質(zhì)的化學(xué)變化及規(guī)律。如例4中引入δ（分布分?jǐn)?shù)）的陌生概念，讓學(xué)生在理解概念的基礎(chǔ)上分析CO 的分布分?jǐn)?shù)先增后降的原因。

例4（2019年蘇州中考題） 當(dāng)溫度、壓強(qiáng)分別超過(guò)臨界溫度（374.2℃）和臨界壓強(qiáng)（22.1 MPa）時(shí)的水稱為超臨界水。現(xiàn)代研究表明：超臨界水能夠與氧氣以任意比例互溶，由此發(fā)展了超臨界水氧化技術(shù)。550℃時(shí)，測(cè)得乙醇（C2H6O）的超臨界水氧化結(jié)果如圖7所示。

注：δ（分布分?jǐn)?shù)）表示某物質(zhì)分子數(shù)占所有含碳物質(zhì)分子總數(shù)的比例。問(wèn)：CO 的分布分?jǐn)?shù)先增后降的原因是。

2.對(duì)結(jié)構(gòu)模型的考查分析

（1）物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型

從微觀角度分析宏觀現(xiàn)象及物質(zhì)性質(zhì)是化學(xué)學(xué)科的重要方法。為了使抽象的微觀粒子可視化、具體化，常常需要建立微粒的認(rèn)知模型。初中階段，物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型主要分為原子結(jié)構(gòu)模型和分子結(jié)構(gòu)模型。

①原子結(jié)構(gòu)模型

初中階段，原子結(jié)構(gòu)模型常以微粒結(jié)構(gòu)示意圖為主，考查學(xué)生是否能根據(jù)原子結(jié)構(gòu)示意圖確定出元素在元素周期表中的具體位置;是否會(huì)利用比較質(zhì)子數(shù)（或核電荷數(shù)、原子序數(shù)）和電子數(shù)的大小去判斷結(jié)構(gòu)示意圖是屬于原子還是離子;是否能認(rèn)識(shí)到元素種類與質(zhì)子數(shù)之間、元素原子的化學(xué)性質(zhì)與最外層電子數(shù)之間的聯(lián)系等。這類試題難度雖不大，卻是幫助學(xué)生建立微粒觀和元素觀的非常重要的內(nèi)容之一。

②分子結(jié)構(gòu)模型

分子結(jié)構(gòu)模型常用圖形描述，學(xué)生通過(guò)分析分子結(jié)構(gòu)模型，要能認(rèn)識(shí)到不同物質(zhì)的性質(zhì)或用途有何異同，要能判定出構(gòu)成分子的原子種類，要能寫出物質(zhì)的分子式等。如例5中要求學(xué)生通過(guò)尋找不同分子結(jié)構(gòu)中的“過(guò)氧基”來(lái)確定不同物質(zhì)具有相同的用途。

例5（2003年常州中考題） 過(guò)氧化氫是一種常用的殺菌消毒劑，其原因是過(guò)氧化氫分子中含有一種叫作“過(guò)氧基”（圖8 中①的虛線框標(biāo)出的部分）的結(jié)構(gòu)。據(jù)此推測(cè)下列②～④的物質(zhì)中，可用作殺菌消毒劑的是。（填序號(hào)）

（2）裝置結(jié)構(gòu)模型

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，初中生應(yīng)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)習(xí)基本的實(shí)驗(yàn)技能，掌握基礎(chǔ)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)要了解工業(yè)生產(chǎn)中一些特定的工業(yè)設(shè)備。從化學(xué)學(xué)科知識(shí)內(nèi)容上看，裝置結(jié)構(gòu)模型分為實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)模型和工業(yè)設(shè)備結(jié)構(gòu)模型。

①實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)模型

實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)模型就是根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器的外形和結(jié)構(gòu)特征，按比例放大或縮小的模型。其考查的要求為：其一，學(xué)生要能在認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)儀器裝置的基本結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，熟悉“課程標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的七項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)技能，掌握“課程標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的八個(gè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[7];其二，圍繞某一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，學(xué)生能準(zhǔn)確分析出較復(fù)雜的組合實(shí)驗(yàn)裝置中各種實(shí)驗(yàn)儀器內(nèi)的物質(zhì)的作用和功能，明晰每一步實(shí)驗(yàn)操作背后的原因;其三，為了達(dá)到某一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，學(xué)生能合理選用實(shí)驗(yàn)儀器，并能利用其組裝成一套實(shí)驗(yàn)裝置安全進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。隨著“課程標(biāo)準(zhǔn)”的深入實(shí)施，中考試題淡化了孤立、純粹地對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)技能和基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行單一考查，更多注重將實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)技能和基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)融合在一起進(jìn)行綜合考查，體現(xiàn)試題的開(kāi)放性、實(shí)踐性和探究性。這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

第一，突出實(shí)驗(yàn)裝置的多功能性。如圖9（2007年常州中考題）中的實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)模型既可用于制取氣體，又可用于驗(yàn)證物質(zhì)性質(zhì)。

第二，突出實(shí)驗(yàn)儀器的組合應(yīng)用。如圖10（2019年荊門中考題）中把具有制取、除雜等不同功能的實(shí)驗(yàn)儀器組合在一起用于探究 CO2氣體與金屬 Mg 的反應(yīng)。

②工業(yè)設(shè)備結(jié)構(gòu)模型

工業(yè)設(shè)備結(jié)構(gòu)模型就是根據(jù)工業(yè)設(shè)備的外形和結(jié)構(gòu)特征，按比例放大或縮小的模型。初中階段，工業(yè)設(shè)備主要以煉鐵設(shè)備、石油分餾塔為主。有時(shí)，試題會(huì)通過(guò)呈現(xiàn)學(xué)生比較陌生的工業(yè)設(shè)備的關(guān)鍵信息，提供簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)和反應(yīng)原理分析實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。如圖11（2018年常州中考題）表示的是豎爐煉鐵的設(shè)備結(jié)構(gòu)模型。

3.對(duì)過(guò)程模型的考查分析

（1）變化過(guò)程微觀模型

變化過(guò)程微觀模型常用變化前后的微觀示意圖描述。該模型所包含的知識(shí)內(nèi)容有：物理變化前后分子種類不變，分子空隙改變?；瘜W(xué)反應(yīng)的本質(zhì)就是原子間的重新組合，反應(yīng)前后原子種類和數(shù)目不變，原子是化學(xué)變化中的最小微粒。復(fù)分解反應(yīng)的本質(zhì)就是離子之間結(jié)合生成水或沉淀或氣體等。其考查的要求是學(xué)生在理解模型所包含的內(nèi)容基礎(chǔ)上，解釋相關(guān)化學(xué)現(xiàn)象，了解化學(xué)變化的本質(zhì)特征，揭示化學(xué)變化的內(nèi)在規(guī)律。如圖12（2019年雅安中考題）表示的是使用特殊的催化劑讓CO2和H2轉(zhuǎn)化為A或B等有機(jī)物的微觀示意圖。

（2）變化過(guò)程量化模型

變化過(guò)程量化模型是指在變化過(guò)程中某兩個(gè)物理量之間的關(guān)系變化圖表。該模型常用二維坐標(biāo)圖或表格來(lái)描述。從定性和定量的認(rèn)識(shí)維度看，變化過(guò)程量化模型可分為定性量化模型和定量量化模型。

①定性量化模型

該模型中的物理量之間不存在數(shù)學(xué)關(guān)系，不能列

出具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)闡述物理量的變化趨勢(shì)。利用該模型可以進(jìn)行定性分析。如例6中的“壓強(qiáng)—時(shí)間”曲線圖和“溫度—時(shí)間”曲線圖都屬于定性量化模型。

例6（2019年新疆中考題） 小明將未打磨的鋁片和稀鹽酸放入密閉容器中，用傳感器探究反應(yīng)過(guò)程中溫度和壓強(qiáng)的變化，如圖13所示。

②定量量化模型

該模型中的物理量之間存在數(shù)學(xué)關(guān)系，可以列出具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)闡述物理量的變化趨勢(shì)。利用該模型可以進(jìn)行定量計(jì)算。如圖14（2011年常州中考題）表示一定體積的氣體 X 和不同體積的氧氣反應(yīng)（若反應(yīng)生成水，水為液態(tài)），橫坐標(biāo)表示通入的氧氣體積，縱坐標(biāo)表示反應(yīng)后氣體的總體積（反應(yīng)前后的溫度與壓強(qiáng)相同，同溫同壓下，相同體積的任何氣體含有相同的分子數(shù)）。

（3）物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程模型

奧蘇貝爾的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，采用建模思想，將化學(xué)問(wèn)題中次要的、非本質(zhì)的信息舍去，可使本質(zhì)的知識(shí)變得更為清晰，更容易納入學(xué)習(xí)者已有的知識(shí)框架中，使教師在教學(xué)時(shí)，正向遷移變得更容易[8 ]。物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程模型就是將復(fù)雜的化工生產(chǎn)過(guò)程以簡(jiǎn)明的“工藝流程圖”形式呈現(xiàn)出來(lái)的一種模型。一個(gè)規(guī)范的“工藝流程圖”主要由四部分內(nèi)容構(gòu)成：

①生產(chǎn)時(shí)所使用的物質(zhì)，如原材料、加入的試劑等。

②生產(chǎn)時(shí)所采用的操作，如分離、提純、除雜等。

③生產(chǎn)時(shí)的反應(yīng)及操作順序，常用箭頭表示先后順序。

④反應(yīng)及操作的條件，如調(diào)節(jié)pH、溫度、壓強(qiáng)、電解、煅燒等。

由于不同的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所包含的化學(xué)知識(shí)也不同，所以結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)情況，試題可能會(huì)讓學(xué)生分析：

①“工藝流程圖”中加入的試劑是什么？有什么作用？哪些試劑可以循環(huán)使用？

②采用的操作名稱是什么？這樣操作的目的或依據(jù)是什么？

③生產(chǎn)時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是什么？反應(yīng)后得到的溶液或固體中含有什么物質(zhì)？

④反應(yīng)及操作需要什么條件？選擇此條件的原因是什么？……

解此類題時(shí)，學(xué)生要建立“兩個(gè)明確”的思維模式：明確反應(yīng)機(jī)理→明確物質(zhì)走向，具體內(nèi)容見(jiàn)圖15。

以“工藝流程圖”形式呈現(xiàn)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程模型，具有較強(qiáng)的綜合性，有利于考查學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，是中考試題中備受青睞的一種考查方式。如圖16（2019年廣州中考題）表示利用富釔稀土（含Y2O3約70%，含F(xiàn)e2O3、CuO、SiO2等約30%）生產(chǎn)大顆粒氧化釔的一種工藝流程圖。

另外，為了突出化學(xué)學(xué)習(xí)的趣味性，在考查物質(zhì)轉(zhuǎn)化的知識(shí)時(shí)可以引入游戲，制定游戲規(guī)則，讓學(xué)生在理解相應(yīng)游戲規(guī)則的基礎(chǔ)上深化對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)。如下棋游戲中的“吃子”和“連吃”規(guī)則、撲克游戲中的“對(duì)出”“單補(bǔ)”和“串出”規(guī)則、領(lǐng)取獎(jiǎng)杯游戲中的“上階梯”規(guī)則、積木游戲中的“搭建”規(guī)則、走出“化學(xué)村”游戲中的“尋路”規(guī)則等。如例7中通過(guò)制定車廂的相鄰規(guī)則和“旅客”上車規(guī)則來(lái)考查物質(zhì)的反應(yīng)及轉(zhuǎn)化。

例7（2019年江西中考題） “復(fù)興號(hào)”化學(xué)動(dòng)車組五節(jié)車廂A-E分別代表初中化學(xué)教材中五種常見(jiàn)物質(zhì)，如圖17所示，“→”表示相鄰車廂的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化關(guān)系（所涉及反應(yīng)均為初中常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)）。其中 A 是用于醫(yī)療急救的氣體;B 是黑色固體;D、E 是顯堿性的不同類別的物質(zhì)，且 D 廣泛用于玻璃和洗滌劑生產(chǎn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

“課程標(biāo)準(zhǔn)”單獨(dú)設(shè)立“科學(xué)探究”主題，并明確提出了發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的內(nèi)容和要求，這說(shuō)明科學(xué)探究是初中化學(xué)課程的重要內(nèi)容之一?？茖W(xué)探究可以幫助學(xué)生了解科學(xué)研究過(guò)程并將科學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活情境中，而模型正是科學(xué)探究的重要成果之一。因此，從對(duì)模型的考查形式角度分析，在考查時(shí)，試題還可以采用“將模型滲透于科學(xué)探究的具體步驟中”這一思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。學(xué)生解答此類試題的過(guò)程，既是學(xué)生利用模型理解化學(xué)現(xiàn)象本質(zhì)的過(guò)程，也是發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的過(guò)程。

另外，從對(duì)模型的考查要求角度分析，由于“課程標(biāo)準(zhǔn)”中的不同化學(xué)知識(shí)主題對(duì)學(xué)生提出的能力要求不同，所以，在考查時(shí)，針對(duì)不同的化學(xué)內(nèi)容要選擇合適的模型，確立不同模型的考查原則。對(duì)于概念模型，主要定位在理解階段，要讓學(xué)生在準(zhǔn)確理解概念的基礎(chǔ)上，利用概念分析和解決化學(xué)問(wèn)題。對(duì)于結(jié)構(gòu)模型，主要定位在理解和應(yīng)用階段，讓學(xué)生應(yīng)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生以裝置結(jié)構(gòu)模型為載體去應(yīng)用物質(zhì)及其變化中的化學(xué)知識(shí)。對(duì)于過(guò)程模型，也主要定位在理解和應(yīng)用階段，利用微觀模型考查學(xué)生對(duì)化學(xué)變化本質(zhì)特征和內(nèi)在規(guī)律的理解，利用量化模型考查學(xué)生定性和定量認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的能力，利用物質(zhì)轉(zhuǎn)化模型讓學(xué)生初步形成“一定條件下物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化”的觀點(diǎn)。

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