摘要：高中化學(xué)不僅要求學(xué)生有扎實的基礎(chǔ)知識，還需要他們能夠靈活運用這些知識解決復(fù)雜問題。認(rèn)知模型作為一種有效的認(rèn)知工具，能夠幫助學(xué)生理解復(fù)雜的概念，在促進學(xué)生理解和應(yīng)用化學(xué)知識方面具有顯著優(yōu)勢。用認(rèn)知模型的理論，指導(dǎo)化學(xué)課堂教學(xué)，夯實學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)，提升分析復(fù)雜問題能力和推理能力，形成新知識模塊，培育學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知模型；高中化學(xué)；教學(xué)模式；學(xué)生核心素養(yǎng)

中圖分類號：G632.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-4289（2024）06-0069-03

化學(xué)教學(xué)在初中和高中階段都有其重點。初中化學(xué)主要是為學(xué)生打下基礎(chǔ)，這個階段強調(diào)記憶和理解基礎(chǔ)知識點；而高中化學(xué)則更加深入和復(fù)雜，不僅要求學(xué)生有扎實的基礎(chǔ)知識，還需要他們能夠靈活運用這些知識解決復(fù)雜問題。課程教學(xué)需要讓學(xué)生能夠?qū)ρ芯繉ο筮M行客觀分析、正確推理，進一步了解事物的內(nèi)在本質(zhì)、組成以及關(guān)聯(lián)性，以此來建立起相應(yīng)的認(rèn)知模型，運用模型來解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。在此階段，如何有效地讓學(xué)生掌握化學(xué)知識、培養(yǎng)科學(xué)思維以及提升解決問題能力，成為高中化學(xué)教學(xué)的重要任務(wù)。

一、建立認(rèn)知模型，夯實化學(xué)基礎(chǔ)

在基于認(rèn)知模型的高中化學(xué)教學(xué)模式中，建立認(rèn)知模型是至關(guān)重要的第一步。教師需要了解學(xué)生的化學(xué)認(rèn)知基礎(chǔ)，選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)認(rèn)知模型以匹配知識表征，如化學(xué)實驗設(shè)備、化學(xué)反應(yīng)過程圖、元素周期表等，通過直觀的方式幫助學(xué)生準(zhǔn)確認(rèn)識和理解化學(xué)知識，深化對化學(xué)知識本質(zhì)特征的認(rèn)知。在建立認(rèn)知模型的過程中，正向思維強調(diào)從已知的事實和條件出發(fā)，通過邏輯推理和演繹逐步推導(dǎo)出結(jié)論或新認(rèn)識，教師需要引導(dǎo)學(xué)生按照知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，由淺入深、由簡單到復(fù)雜地組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，逐步掌握化學(xué)理論知識；在復(fù)雜的化學(xué)問題中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生從問題出發(fā)，反向推導(dǎo)或驗證結(jié)論，運用逆向思維去探究化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和規(guī)律。同時，既要關(guān)注知識的系統(tǒng)性和完整性，幫助學(xué)生形成完整的知識體系；又要注重知識的內(nèi)在聯(lián)系和邏輯關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識之間的關(guān)聯(lián)和規(guī)律，促進知識的整合和內(nèi)化。

例如，人教版高一課本中“乙醇與乙酸”一課，教師可以通過建立認(rèn)知模型來幫助學(xué)生更好地理解乙醇與乙酸的性質(zhì)和反應(yīng)機制。先引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)過的有機化合物知識，特別是甲烷和乙烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以此為基礎(chǔ)來建立乙醇和乙酸的認(rèn)知模型。教師可以利用化學(xué)軟件或教學(xué)模型來展示乙醇和乙酸的結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生觀察其分子構(gòu)型和官能團的特點；再引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究來驗證認(rèn)知模型的正確性，教師可以設(shè)計一些實驗，如乙醇與乙酸的溶解性實驗、乙醇與乙酸的氧化反應(yīng)實驗等，讓學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象來理解乙醇與乙酸的性質(zhì)和反應(yīng)機制；再引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納，將乙醇與乙酸的認(rèn)知模型納入原有的有機化合物知識體系中，形成更加完善的化學(xué)認(rèn)知模型。

在建立了基本的認(rèn)知模型之后，引導(dǎo)學(xué)生探究如何利用乙醇和乙酸的性質(zhì)來制備一些日常用品，如醋酸乙酯、香精等，進一步深化認(rèn)知模型。通過建立認(rèn)知模型，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)的化學(xué)知識體系，提高他們的實踐能力和問題解決能力，夯實化學(xué)基礎(chǔ)。

二、運用認(rèn)知模型，分析復(fù)雜問題

認(rèn)知模型在高中化學(xué)教學(xué)中的作用不僅在于幫助學(xué)生建立基礎(chǔ)知識的框架，更在于能夠運用這個框架去分析復(fù)雜的化學(xué)問題。在建立了認(rèn)知模型之后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生運用這些模型來解決實際問題，深入理解和分析復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和現(xiàn)象。

先確定問題背景和目標(biāo)，學(xué)生明白了問題的范圍和要求，確定了問題的關(guān)鍵點、背景和目標(biāo)之后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生通過查閱資料、實驗等方式收集相關(guān)信息，并對信息進行整理和分類；在分析問題之前，教師需要了解學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識，并激活他們的前知，以便為后續(xù)的分析打下基礎(chǔ)；解析問題過程中，緊貼收集和整理信息，引導(dǎo)學(xué)生運用認(rèn)知模型進行分析，以便學(xué)生能夠全面地掌握解決問題的方法。

以2023年高考湖北卷第16題中的第三小問進行教學(xué)分析。SiCl4，是生產(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)物。利用SiCl4，對廢棄的電池正極材料LiCoO2進行氯化處理以回收Li、Co等金屬，工藝路線如下：

問題3：鑒別洗凈的“濾餅3”和固體Na2Co3常用方法的名稱是

教師引導(dǎo)學(xué)生解答本題過程中需要對題目進行詳細(xì)分析。本題以從廢棄鋰電池正極材料LiCoO2中，回收Li、Co金屬為情景素材，通過書寫相關(guān)化學(xué)方程式解釋物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系、運用鑒別雜質(zhì)的方法以及判斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同的因素等，綜合考查學(xué)生利用化學(xué)知識解決實際問題的能力。引導(dǎo)學(xué)生回顧相關(guān)的化學(xué)基礎(chǔ)知識，如化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、物質(zhì)分離和提純的方法、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的決定因素等，這些知識將為后續(xù)的問題分析提供基礎(chǔ)。再繼續(xù)解讀題目，搭建認(rèn)知模型，提出鑒別方法，可結(jié)合題目給的信息進行解讀——由流程和題中信息可知，LiCoO2粗品與SiCl4在500℃焙燒時生成氧氣和燒渣，得到的燒渣是LiCi、CoCl2和SiO2的混合物；而燒渣經(jīng)水浸、過濾后得濾液1和濾餅1，濾餅1的主要成分是SiO2，濾液1是LiCl、CoCl2的水溶液，濾液1再用氫氧化鈉溶液沉淀，過濾后得濾餅2，推斷出濾餅2主要成分為Co（OH）2，濾液2是主要溶質(zhì)為LiCl和NaCl；濾液2通過加入碳酸鈉溶液沉淀，得到濾液3和濾餅3，濾餅3為Li2C03，濾液3的主要溶質(zhì)是NaCl，而濾餅2置于空氣中在850℃煅燒得到Co3O4。通過對題目信息以及問題的詳細(xì)解讀，引導(dǎo)學(xué)生一步步建立起了認(rèn)知模型，便能夠推進問題的解決，學(xué)生解讀信息后得到濾餅3為Li2CO3，然后運用已知鑒別Li2CO3和Na2CO3最常用的方法就是焰色反應(yīng)，再根據(jù)題目以及認(rèn)知信息，分析其中Li2CO3的焰色反應(yīng)為紫紅色，Na2CO3的焰色反應(yīng)為黃色，因此得到答案是焰色反應(yīng)。在實際教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實際情況和需求，進行有針對性的指導(dǎo)和訓(xùn)練，強化學(xué)生運用認(rèn)知模型解決復(fù)雜問題的能力。

三、基于題給模型，提升分析推理能力

為了進一步提高學(xué)生的思維能力，教師可依據(jù)題給模型，引導(dǎo)學(xué)生進行深入的分析、歸納、演繹和推理。這一過程有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和科學(xué)探究精神。先讓學(xué)生觀察題目中包含的信息，如化學(xué)反應(yīng)方程式、物質(zhì)性質(zhì)、實驗數(shù)據(jù)等，這些信息是解決問題的基礎(chǔ)，也是學(xué)生進行推理的依據(jù)。引導(dǎo)學(xué)生理解題目的要求，明確問題的目標(biāo)、學(xué)生需要理解的題目背景、涉及的化學(xué)知識以及需要解決的問題。在此基礎(chǔ)上，教師指導(dǎo)學(xué)生明確如何從題目中獲取關(guān)鍵信息，如何分析這些信息，以及如何利用這些信息進行推理。教學(xué)過程中要注重學(xué)生的參與和互動，通過交流和討論來分析問題、推理答案，進一步提升學(xué)生的分析推理能力，幫助學(xué)生更好地掌握化學(xué)知識，提高解決問題的能力。

例如，2023年全國高考甲卷理綜第36題，題目給了詳細(xì)的合成路線圖以及信息，包括阿佐塞米（化合物L(fēng)）以及L的一種合成路線，還有題給模型。

依據(jù)題意，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)有機物C的結(jié)構(gòu)，推斷有機物B被酸性高錳酸鉀氧化為C，進而得到有機物B的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，再由此推斷出有機物A的化學(xué)結(jié)構(gòu)式；分析有機物E、C的關(guān)系，推斷出有機物E經(jīng)一系列反應(yīng)得到有機物G，接著讓學(xué)生根據(jù)已知條件進行分析：有機物G發(fā)生兩步反應(yīng)得到有機物H，有機物G與SOCl2發(fā)生第一步反應(yīng)得到中間體，中間體與氨水發(fā)生反應(yīng)得到有機物H，進而得到有機物H的結(jié)構(gòu)，再解讀題目中有機物I與有機物J發(fā)生反應(yīng)得到的有機物K，根據(jù)有機物I、K的結(jié)構(gòu)和有機物J的分子式可以得到有機物J的結(jié)構(gòu)，有機物K經(jīng)后續(xù)反應(yīng)得到目標(biāo)化合物阿佐塞米（有機物L(fēng)）。據(jù)此，引導(dǎo)學(xué)生運用題目已給的模型對題目信息進行全面分析推理，將整個題目中的邏輯順序進行梳理，利用題給的模型和解析的信息，能夠輕松對問題進行解答。

四、整合模型資源，形成新知識模塊

在學(xué)生對認(rèn)知模型有了較為深入的理解后，教師應(yīng)鼓勵他們整合不同模型資源，形成新的知識模塊，這一階段，學(xué)生將能更好地將所學(xué)知識進行遷移應(yīng)用，培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力。除了基本的化學(xué)知識和技能，高中化學(xué)教學(xué)要重視對學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。

例如，根據(jù)給定的信息設(shè)計有機化合物的合成路線，這種題型不僅要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識，還需要他們具備一定的應(yīng)用和創(chuàng)新思維。為了更好地幫助學(xué)生理解和掌握，教師要引導(dǎo)學(xué)生采用逆推法，這種方法要求學(xué)生從目標(biāo)化合物出發(fā)，逆向?qū)ふ夷軌蚝铣稍摶衔锏闹虚g有機化合物，直到追溯至起始原料。在逆推的過程中，學(xué)生需要將題目給出的反應(yīng)信息和已有的反應(yīng)模型相結(jié)合，設(shè)計出符合要求的合成路線。這個過程要求學(xué)生具備較強的邏輯推理和信息整合能力，同時還需要他們能夠靈活運用所學(xué)的化學(xué)知識?；谡J(rèn)知模型的高中化學(xué)教學(xué)模式強調(diào)對知識進行系統(tǒng)化的整合，引導(dǎo)學(xué)生對各種模型資源進行分類和整理，幫助他們構(gòu)建完整的知識體系。通過整合模型資源，學(xué)生不僅能夠加深對化學(xué)知識的理解，還能夠提高他們的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

（作者單位：貴州省納雍縣第五中學(xué)，貴州，畢節(jié)553300）