试论“模型认知”视域下高考化学图像题

试论“模型认知”视域下高考化学图像题

吴明

陕西省 西安外国语大学附属西安外国语学校 710018

【内容提要】本文结合高考题对化学图像题的命制技术进行探讨，发现高考化学图像题的命题能够充分体现“模型认知”要素的目标，其指向是依据物质变化的内在规律做出模型假设与模型构建的能力，帮助学生建立解决化学问题的基本框架，由此实现“从化学的视角认识事物和解决问题的思想、方法、观点”的化学学科价值。

【关键词】 化学 模型认知 图像

《普通高中化学课程标准(2017年版)》中模型认知素养指学生可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系；建立认知模型，并能运用于解释化学现象，揭示现象的本质和规律。《中国高考评价体系》中明确指出学生“熟练运用图像、图表、图片表达思维、观点，借助口语、书面语或绘图等方式表达抽象的概念。”图像题是指通过图形或图片等形式呈现试题信息及问题情境的一类试题。化学学科中主要以实验装置图、数据曲线图、工艺流程图、物质转化关系图等形式出现。纵观近3年高考化学题不难发现，新型图像题已经成为一种重要题型。模型建立是解决这类试题的根本，可以通过模型的建立来提高学生的化学素养。

一、创新实验装置图，考查学生的实验能力

例1：（19 全国Ⅰ9）实验室制备溴苯的反应装置图。

点 评：认知过程的本质是由情境决定的，情境是所有认知活动的根本，因此模型教学必须在一定的情境中开展。本题以必修2中苯的取代反应为情境，考查学生在试剂选用、装置的设置、制备和纯化方法的组合等方面的基本技能，着重考查化学实验及探究能力。教师要在教学中多整合一些情境素材，化抽象为具体，化宏观为微观，学生的模型认知能力会在教师创设的情境中得以培养和提高。

二、创新物质结构图，考查学生解决实际问题的能力

例2：（19 全国Ⅰ10）少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图。

点 评：这道题以 HCl 在冰表面的吸附和溶解为载体，将微观的变化以示意图的形式呈现，便于考生理解并从中提取有用信息，这道题的解题关键是能够认识简单的分子模型，并获取和加工图像型信息。考查了图像观察、认知、证据识别与推理等关键能力。体现了对证据推理与模型认知这一核心素养的考查。

三、设计化工生产流程图，考查学生综合应用能力

例3：（19 全国Ⅰ 26）以硼镁矿为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程图

点评：本题以硼镁矿为载体，借流程图这一过程模型，对氧化还原反应的核心知识进行了考查。对关键能力的考查主要体现在：化学语言及应用能力、化学方法及分析能力、化学实验及探究能力、接受和整合化学信息的能力。氧化还原反应是学生在高中阶段必须掌握的重要概念模型和数学模型，本题对学生“模型认知”素养能力的考查超过辨识和表征，达到了应用水平。

四、设置图像、图表，考查学生观察、比较和推理能力

例4：（18 全国Ⅱ 27节选）

1. 积碳反应和消碳反应相关数据表

2.某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系图

3.在p(CH₄)一定时，不同p(CO₂)下积碳量随时间的变化趋势图

点 评：本题考查的是化学平衡模型，属于概念模型，是高考化学的必考模型。要求考生从图表中读取信息，并接受、吸收、整合化学信息，将信息进行加工和综合分析。本题还对过程模型进行了考查，利用过程模型提供的信息，正确建构化学平衡模型是解答此题的前提。试题内容对学生的能力要求最高，但这也恰恰为他们提供了独立思考、进行科学探究的机会，从而理解科学的本质。

落实模型认知素养不仅在于借助模型去认识化学，更重要的是运用和建构模型。高考化学作为对学生必备品格和关键能力的一种综合性考查载体，既关注模型辨识、表征等基础能力的考查，更着眼于考生化学模型应用与模型建构等高层次能力的培养。发展模型认知素养不仅仅是对模型本身的认识，还要培养学生的思维与方法。对学生进行“证据推理与模型认知”核心素养的培养，能够帮助学生掌握化学核心知识，提高化学核心能力，养成化学核心态度。

【参考文献】

[1]王春,江合佩.2020年高考全国卷理综化学试题评析及能力结构水平研究[J].教育测量与评价,2020(10):3-9+18.

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