王莉莉
浙江省绍兴市越州中学 312000
摘要：本文从模型认知的内涵入手，分析模型认知在高中化学问题解决中的重要作用。将模型认知策略应用于有机推断大题问题解决中，通过建立正向思维模型、逆向思维模型、类比思维模型帮助学生突破推断难点，提高问题解决能力，发展模型认知素养。
关键字：模型认知；有机推断；解题策略
一、模型认知内涵
1.模型
模型是人们按照一定的目的，对客观实物、真理所进行的简化了的描述[1]，同时又能突出原型本质特征和规律的结构，是对原型抽象概括化的描述[2]。模型化、结构化的知识能帮助学生更好的理解和运用，促使其解决问题。
2.模型的分类
适合化学学科特质的科学模型大体可以分为两类，一是实物模型（也可称为物质模型），如：晶体模型，有机分子球棍模型、分子比例模型等；二是思想模型，包括数学模型、符号模型和理论模型。数字模型如：理想气体状态方程，物质的量计算公式，平衡常数表达式，速率-时间图，转化率-时间图，化合价-物质种类坐标模型等等。符号模型如：原子结构示意图，化学式，化学方程式，离子方程式，热化学方程式等。理论模型如：氧化还原反应理论，盖斯定律，元素周期律，有效碰撞理论，价层电子对互斥理论，勒沙特列原理，有机反应机理（加成反应机理、醇氧化规律）等。
3.对模型认知素养的理解
模型与建模是科学学习中不可或缺的认知与能力。模型认知是指人们在研究物质及其变化等问题时，能提出假设，根据实验观察、借助模型认识获得信息（证据），基于证据分析推理，采用模型思维，抽象概括核心要素及相互关系，用简化了的结构再现物质及其变化的本质、规律，并通过实验进一步修正和完善模型[3]。
笔者认为学生要发展模型认知素养，一是要能够运用各种已有模型来认知，提高认知水平；二是构建理论模型，达到对知识理解、运用的发展水平，提高素养水平。其中体现高素养水平的是模型建构能力，建模是学生通过化学方法研究物质及其变化，获得大量实验事实和经验积累，对这些结果进行分析比较、归纳总结，抽象概括出核心要素，再用简化的符号、语言、图形、图表等建构模型，使事物的本质、变化规律清晰明朗。模型认知可以理解为通过借助模型，利用模型，建构模型，完善模型和运用模型获得知识和能力，发展认知水平，提升学生的逻辑思维能力、观察分析能力和解决问题的能力。
二、有机推断大题结构分析
有机化学推断命题，往往以新药（如胃药、高血压药、抗癌药等）、高分子材料等作为目标合成产物，给出部分物质的结构简式和分子式，通过设计物质转化流程图，从知识层面重点考查：①有机物分子式、结构简式的书写；②官能团的识别，性质、反应类型的判断；③化学方程式的书写（取代、加成、氧化、消去反应等）；④限定条件同分异构体的书写；⑤目标有机物合成路线的设计。从能力层面重点考查学生逻辑推理能力、观察分析能力、类比迁移能力等。
从问题设置看，一般包含5个小题，分为三个层次，1、2两题属于简单题，考查学生能否根据结构简式计算分子式，是否熟悉官能团（结构）-性质-反应类型之间的相关性，能否根据信息提示，通过正推、逆推相结合，推理出未知物质的结构简式，并正确书写；第3题属于稍难题，考查学生书写有机反应方程式的能力；第4、5两题属于综合难题，要求学生能分析、处理信息，合理写出限定条件下的同分异构体和绘制有机合成路线。
知识的综合性非常强，学生在解答此题时，如果没有掌握合适的方法，很难在有限的时间内准确的推理出合理的结构，正确完成相应的题目。从调查结果显示，学生存在解决问题困难的原因，往往是对有机化学知识的掌握比较零碎、片面、不系统，缺乏思维的灵活性和发散性，遇到问题时无法由点及面，建立知识的联系性，又没有方法支撑，往往束手无策。
三、有机推断大题解题策略突破——建立模型
1、建立条件-类型-官能团相关性模型，掌握有机化学基础知识
表1条件-类型-官能团相关性模型
2、建立正推思维、逆推思维、类比思维模型，突破有机推断难题
出题者往往会给出目标产物的结构简式，从目标产物的碳骨架结构逆推，结合反应条件、类型，找到准确断键位置，获得中间产物及原料的碳骨架结构。也可以从原料正推获得中间产物，中间转化过程主要涉及碳链的增长、减少，官能团的转化、保护，成环开环等，对于未知的转化，可以从题给的信息方程式中获取转化途径，从而正确推理得到中间产物。
图1 建立推断模型，直击目标
3、应用模型，提升解题能力
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教师首先帮助学生从整体上分析有机大题结构，建立条件-类型-官能团相关性概念。引导学生能从题给方程式中获取信息，类比迁移，能运用逆推模型，找到准确断键位置，获得碳骨架结构；能运用正推模型，结合分子式，实现官能团的转化、碳链的增减、成环和开环。整个思维过程能提高学生分析问题解决问题的能力，诊断并发展证据推理与模型认知素养。
参考文献：
[1]雷范军．新课程教学中强化训练化学模型方法初探[J]．化学教育，2006．
[2]孙小礼．模型——现代科学的核心方法[J]．哲学研究，1993-03-02．
[3]徐宾．基于“模型认知”的化学教学策略[J]．中小学教学研究，2018．