基于模型认知的板块—任务式教学——以“乙醇”的教学为例

基于模型认知的板块—任务式教学——以“乙醇”的教学为例

沈冰

海亮外语中学致和部  

摘要：在高中化学教学中，基于学生的认知结构，从“模型”入手进行认知活动是一种比较好的策略。本文提出了基于模型认知的板块—任务式教学模式，并以“乙醇”为例，对其实施过程作了说明。首先通过呈现乙醇的形成机制和性质特点，帮助学生建立起乙醇的模型；其次以问题为驱动，让学生探究乙醇的氧化、燃烧等反应及其关系，将复杂的反应简化成若干简单的反应，从而达到构建乙醇模型的目的；最后以乙醇制备的实验研究为任务，使学生掌握乙醇制备的基本操作方法，体会利用模型认识事物的重要性。该教学模式能有效提升学生对乙醇模型的认知能力，同时有利于培养学生自主探究的能力，提高学习效率。

关键词：模型认知；“乙醇”；任务式教学

以模型为载体的化学认知教学是当今国内外化学教育研究领域的热点之一。与传统的教学相比，基于模型的认知教学更加强调学生在学习过程中对知识的理解、内化和迁移，促进学生综合运用知识解决问题的能力。“基于认知结构的模型认知教学模式”，主要包括确定认知结构、制定实施方案和评价反馈三个步骤。虽然该模式也有一些不足之处，但总体而言比较全面，尤其对于新课程背景下开展模型认知教学具有很好的借鉴意义。

一、认知模型的构建过程及要素

认知模型是人们在认知过程中所形成的有关概念、原理或规律的一个总体。学生基于已有的认知经验和学习成果，通过一定的方式构建起对事物本质的认知模型，即认知结构图。就乙醇而言：首先，教师要充分挖掘教材内容，如乙醇形成机制及性质等，然后用文字表述出来，以此为基础，结合实验现象，让学生分析讨论乙醇的生成途径以及相关反应特征，根据学生的理解情况，将这些问题抽象成一张结构图。

结构图所包含的要素主要包括以下几点：第一，反应物和生成物之间的关系。因为化学知识是以反应为载体进行传递的，因此必须清楚地告诉学生，乙醇与其他物质发生的反应类型及其原理。第二，反应物和产物之间的关系。因为化学反应总是涉及两种以上的物质，所以必然存在某种内在联系，而这种内在联系就体现在反应物和产物之间的关系上。第三，变化过程中能量的变化规律。因为反应可以看成是一种能量转化的过程，只有把握好这个过程中能量的变化规律才能更好地认识化学反应。第四，特殊条件下的产物变化。任何一种物质都不是孤立存在的，而是处于特定的环境中。由于受环境因素影响，可能导致某些物质的存在形式发生变化，这时就需要关注它在特殊条件下的产物，并能对它们进行归类总结。第五，反应机理。在完成了上述几点之后，我们还需对反应机理作进一步分析。对于反应机理，一般包括两个方面的内容，即反应物和生成物的微观结构变化规律和宏观状态的变化规律。第六，催化剂。催化剂对于化学反应来说至关重要，它能够使反应物的活化程度增大，从而提高反应速率。因此，当某一反应需要借助催化剂时，就要对催化剂的种类及其催化作用作出详细说明。

二、基于认知模型的板块—任务式教学模式设计

基于认知模型的板块—任务式教学模式，即是以认知模型为主线，将学生从认知结构中的“板块”上引导到“任务”上。根据化学学科的特点和学生的认知特点，可将这种模式分为四个环节：

（一）呈现信息

呈现信息的目的在于让学生明确学习内容，了解所学知识与技能的作用，使他们产生认知冲突，激发他们学习的积极性和主动性。“呈现信息”环节包括三个方面内容：（1）呈现内容。“呈现内容”是指教师要在课堂上向学生呈现有关乙醇的知识信息，这一环节是整个教学过程中最关键的环节。它包括三个方面：首先是明确教学目标，即要让学生知道学什么、如何学以及为什么学；其次是呈现学习材料，包括教材中的内容和多媒体课件；最后是呈现学习结果，即学生通过自己的观察、思考、讨论等获得关于乙醇的知识或技能，并形成相应的认知结构，如乙醇形成机制、性质及其应用等，并能吸引学生的注意力，引发学生思考，促使他们主动参与学习活动。

（二）建构模型

教师利用已有知识和经验，结合所学知识与技能，引导学生建立乙醇模型，使学生形成对乙醇的认知。该环节主要包括三个内容：首先是通过课件呈现乙醇形成机制及性质特点；然后让学生观察、讨论，从不同角度思考乙醇的结构和性质，使之进一步内化；其次是提出问题，探究乙醇氧化、燃烧过程中反应物之间发生的反应及其关系，简化反应过程；最后是对化学反应的关系进行分析，总结出一些规律，初步建立乙醇氧化反应的简化模型。

（三）探究问题

基于前一环节获得的模型，教师应设置合适的问题，驱动学生继续深入探究，从而帮助其更好地认识乙醇，实现由模型到模型的升华。在这一环节中，可以采用“研究问题—提出假设—设计实验—探究结果—分析解释”的流程，同时还可以适当加入其他环节，如分组合作探究、观察实验现象等，鼓励学生相互交流、分享见解，体会模型在解决问题时的重要性。在具体操作中，可以遵循以下流程：1.提出问题。根据本环节所提供的材料，教师应鼓励学生对问题进行深入探究，并引导其在课堂上提出相应的问题。例如，通过“乙醇与钠反应的实验现象”这一问题，激发学生进一步探究乙醇性质的兴趣，从而提出“乙醇的密度大小？”、“乙醇会不会有新的性质？”等问题。2.假设。为了解决问题，学生需要提出相应的假设。例如，通过对“乙醇与钠反应”的探究，提出假设“乙醇断键位置？”、“比较水和钠的反应与乙醇和钠的反应剧烈程度，比较氢的活泼性？”3.设计实验。学生设计相应的实验方案，并在此过程中进行实验操作、记录数据等。

（四）完成任务

“任务式学习”要求学习者具有较高的认知能力和较强的意志力，能够自主决定目标、选择策略、执行计划。因此，在“完成任务”环节，要注意给学生提供必要的支架，创设适宜的环境，使他们能在教师的指导下自主完成任务。例如，针对乙醇制备实验，教师可以提供相关的实验装置图或流程图，并加以详细的地明，再由学生选择不同的方案进行实验操作。

三、教学案例：以“乙醇”教学为例

本节课设计的主要目标是通过探究，让学生形成乙醇分子模型。具体分为三个阶段：第一阶段（板块1），教师演示乙醇与钠反应的实验，对比水和钠的反应，结合烷烃的性质，乙烷和钠不反应，问学生为什么能得到这样的反应结果？引入乙醇分子模型板块，由板块内各知识点及子问题组成。

第二阶段（板块2），根据板块1中提到的问题，教师提出以下几个问题链：①如何判断乙醇是有机物还是无机物？②乙醇有哪些性质？③乙醇的氧化和燃烧反应是怎样进行的？④从氧化反应出发，是否还存在其他反应？⑤若上述反应不能成立，该怎么解释？⑥能否用最简单的反应来说明乙醇分子的模型？

第三阶段（板块3），教师通过探究乙醇的性质，进一步让学生认识到乙醇的结构。然后提问：乙醇和氧气反应生成乙醛，在反应过程中发生了哪些变化？接着向学生展示两种物质反应前后的状态图，引导学生思考，进一步理解乙醇的催化氧化的原理。教师以“利用模型认识事物”为主题，引导学生进行自主探究活动，如设计实验方案、观察现象、分析实验现象和提出假设等，最后通过交流讨论得出结论。

在本节课的教学中，在整个教学过程中，教师没有直接给出答案，而是引导学生自己寻找答案，鼓励学生提出问题。在学习过程中，教师积极发挥引导作用，将问题梳理成一条又一条线索，引导学生对整个乙醇的知识结构进行深入理解和掌握。在探究过程中，学生通过自主探究活动，掌握了乙醇的性质特点和反应原理、构建了乙醇分子模型、了解了乙醇的形成过程，同时也体会到了利用模型认识事物的重要性。最后通过案例教学对学生进行科学评价。

综上所述，通过“基于模型认知的板块—任务式教学”的教学过程，学生经历了一个从感性认识到理性认识的过程，这不仅有利于促进学生认知能力和科学思维能力的发展，还有利于培养学生自主探究的能力，提高学习效率。

参考文献：

[1]曹葵，王巧玲.基于提升学生核心素养的项目式學习——化学教与学，2021 （05）：43- 45，64.

[2]沈涧宇.基于项目式学习的离子反应教学设计[J].中学化学教学参考，2021（02）：52-54.