基于思维模型建构的“物质转化”的教学实践郝秀芳何文杰刘晓军摘要：以学生自主建构“物质转化”思维模型为目标来设计教学，以自然界中“氮循环”的真实情境来贯穿整个教学设计，引导学生开展科学性探究活动。通过氮循环中含氮物质转化的探究任务，促使学生自主调用价类二维的认识角度，经历多样化的思维发展过程，建构物质转化的思维模型，从而提高学生解决陌生物质转化问题的能力，培养学生“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养。关键词：思维模型建构;氮循环;含氮物质转化;化学核心素养：1008-0546（2020）01-0046-05：G632.41：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.014一、问题的提出2017版《高中化学课程标准》以学科核心素养为导向，针对不同内容主题进行了修订。其中“物质转化”属于必修课程主题2“常见无机物及其应用”，该部分是培养学生学科核心素养的重要内容之一。例如基于价类二维的元素观认识物质性质及转化，能够很好地发展学生宏观辨识与微观探析的素养;通过化学反应探索物质性质、实现物质转化，体会物质性质及转化的价值，能够培养学生科学态度和社会责任的核心素养。而“证据推理与模型认知”素养作为化学学科核心素养的思维核心，包括五大培育目标：学会假设、学会认证、学会分析、学会预测与建模、学会问题解决。其中建模的过程就是学生对学习的知识进行深入剖析，抓住其本质内容进行思维的建构，最终用具有普遍意义的分析模型来解决一系列的相关问题。物质转化类问题综合性强，对学生的思维能力要求高，因此对于新高一学生而言，如果能够深入到知识的本质，建构起物质转化的思维模型，则能够实现从认识角度到认识思路的提高，提升其解决复杂实际问题的化学学科能力。物质的性质及转化主要体现在无机元素化合物的学习中，从金属及其化合物（Na、Fe）到非金属及其化合物（CI、S、N），内容编排顺序越靠后，其综合性越强，越适合用于建构物质转化的思维模型。本文选择“氮及其化合物”作为教学内容，主要通过探究氮循环中含氮物质的相互转化来构建研究物质转化的思维模型，以使学生在陌生复杂的实际体系中能够进行迁移应用。教学以真实学习背景和整体性学习代替去情境化和碎片化的教学，以证据推理和实验探究代替单一的“讲与记”，以基于元素观的物质性质和转化的认识代替单一的具体代表物的性质学习，促进学生正确价值观、关键能力及必备品格的形成和发展。二、解决“物质转化”类问题的思维模型解决“物质转化”类问题的模型如图1所示。首先观察原料与目标产物，从物质类别与核心元素价态的角度预测物质性质，然后依据复分解或者氧化还原的原理，选择合适的反应试剂、设计转化路径，再通过实验实现物质的转化，最终检验目标产品。三、基于思维模型建构的“物质转化”教学设计与实施1.教学内容分析“氮及其化合物”是人教版必修1第四章第三节的内容，是培养学生化学学科能力的重要内容。作为必修1元素化合物学习中的最后一种元素，氮及其化合物充分体现了物质类别和价态的丰富性与多样性。同时，将含氮物质转化的知识主线贯穿于真实的氮循环情境中，也能够让学生在真实情境中实现学与用的融合。本节课将“氮及其化合物”的内容进行有机整合，以氮循环作为真实情境载体，以大气中的氮气到土壤中硝酸盐的转化、氮气到氨气的转化作为驱动性任务，帮助学生自主调用价一类认识角度，通过路径设计、实验探究，最终建构研究物质转化的思维模型。2.学生情况分析在学习本节课之前，学生已经能够从物质类别和元素化合价态两个角度认识物质，预测物质的化学性质，但是尚未形成研究物质转化的一般思路和方法，主要障碍点在于：依据原料与目标产物设计转化路径的能力有欠缺，还未能建立起研究物质的两个角度与转化之间的关联。3.教学目标通过探究含氮物质的转化，使学生能够自主调用价—类认识角度，形成研究物质转化的一般思路和方法;掌握N2、NO、NO2的化學性质;建立从转化的角度学习物质性质的新途径，培养学生科学探究的精神;通过人类参与氮循环带来的利弊体现人与自然的关系，培养学生的社会责任感和可持续发展观。教学重点：N2、NO、...