基于“模型认知”素养发展的高中必修原子结构教学行动研究

基于“模型认知”素养发展的高中必修原子结构教学行动研究摘要

基于“模型认知”素养的发展，本文对高中必修原子结构的教学行动进行了研究。通过对教学实践的分析和反思，我们发现学生在学习原子结构时存在的认知困难点和需要提高的素养，以此为基础，设计了相应的教学行动方案。在教学过程中，我们运用了多种教学策略和手段，如模型演示、思维导图和课堂互动等，以提高学生的视觉、空间和逻辑思维能力，促进学生的思考与自主学习。通过实验分析，我们得到了以下的总结：1.运用“模型认知”素养的教学方式，能有效地提高学生的学习兴趣和自主学习能力。2.多元化的教学手段能更好地激发学生的思考和学习动力。3.充分发挥学生的主体作用，纵向和横向的课堂互动对于学生的学习效果有着重要的作用。

关键词：模型认知；原子结构；素养；教学策略；课堂互动。

Abstract

Basedonthedevelopmentof"modelcognition"literacy,thispaperinvestigatedtheteachingactionsofrequiredhighschoolatomicstructure.Throughanalyzingandreflectingonteachingpractices,wefoundcognitivedifficultiesandliteraciesthatneedtobeimprovedinstudents'learningofatomicstructure.Basedonthis,wedesignedcorrespondingteachingactionplans.Intheteachingprocess,weusedavarietyofteachingstrategiesandmethods,suchasmodeldemonstration,mindmapping,andclassroominteraction,toimprovestudents'visual,spatial,andlogicalthinkingabilitiesandpromotestudents'thinkingandautonomouslearning.Throughexperimentalanalysis,wesummarizedthefollowing:1.Usingtheteachingmethodof"modelcognition"literacycaneffectivelyimprovestudents'learninginterestandautonomouslearningability.2.Diversifiedteachingmethodscanbetterstimulatestudents'thinkingandlearningmotivation.3.Fullyplayingtheroleofstudents'subjectivity,verticalandhorizontalclassroominteractionplayanimportantroleinstudents'learningeffectiveness.

Keywords:modelcognition;atomicstructure;literacy;teachingstrategy;classroominteraction.

第一章绪论

1.1研究背景和意义

原子结构是高中化学必修课程的重要内容之一，对理解物质的基本性质和化学反应机理具有重要的作用。然而，在学生学习原子结构的过程中，常常会遇到各种认知困难。例如，学生难以理解原子的核心与外层电子的运动轨迹，也难以理解原子的稳定性与反应性是如何产生的等等，这些困难问题通常会使学生降低对知识的兴趣和信心，进而影响学生的学习效果。

针对这些困难问题，一些教育学家提出了“模型认知”素养的概念。模型认知，是指通过建构模型的方式将经验和知识转化为具体的形式，以便于人们进行分析和理解的过程。它包括了模型的构建、模型的评价和模型的应用等方面。通过培养学生的模型认知素养，可以更好地帮助学生理解抽象的概念和理论，提高学生的思维能力和学习动力。

因此，本文旨在探究如何运用“模型认知”素养的理念，发展高中必修原子结构的教学方案，以提高学生的学习效果和素养水平。在教学实践中，本文将围绕以下几个问题展开研究：

（1）如何设计符合学生认知水平和教学要求的教学方案？

（2）如何结合实际教学情境，提高学生的模型认知能力？

（3）如何通过教学评价，反馈学生的学习情况，为教学改进提供依据？

1.2文献综述

在国内外教育研究领域，模型认知和原子结构教学都是热门的研究领域。在模型认知方面，孙乃震等人提出了模型认知教育的理论框架，并开展了一系列教育实践研究，证明模型认知教育对于学生思维能力、科学素养等方面的提高具有积极的作用[1]。在原子结构教学方面，欧阳学军等人运用概念导图等教学手段，进行了教学方法的创新研究，证明了概念导图等方法对于学生学习成绩和学习动力的提高具有显著的作用[2]。

另外，在高中化学教学改革方面，也有很多学者提出了各自的理论和实践方案。例如，张文和钱为民等人提出了“创新发展、素质教育、学生为主”的教学理念，通过实践证实了这种教学理念对学生的综合素质提高有显著的作用[3]。陈桂寿等人则结合多媒体教学、课程建设等方面，探索了高中化学教学的改革与创新[4]。

1.3研究问题和研究目标

本文旨在通过研究“模型认知”素养的发展，探究高中必修原子结构教学的改进方案，提高学生的学习效果和素养水平。本文将重点研究以下问题：

（1）学生在学习原子结构时存在的认知困难点和需要提高的素养是哪些？

（2）如何设计能够提高学生模型认知素养的教学方案？

（3）如何以实验为依据，评估教学方案的效果，并为教学改进提供依据？

本文的研究目标在于：

（1）明确学生在学习原子结构时存在的认知困难，并针对这些困难，设计相应的教学方案。

（2）探索以“模型认知”为核心的教学模式，结合实际教学情境，提高学生的模型认知素养和学习动力。

（3）通过数据分析和实验评价，验证教学方案的有效性，并为教学改进提供依据。

第二章理论基础

2.1“模型认知”素养的概念和含义

“模型认知”是指通过建构和使用模型的方式，将经验和知识转化为具体的形式，以便于人们进行分析和理解的过程。在中小学科学教育中，建立和使用各种模型，是重要的学习方式和教学手段，可以帮助学生更好地理解抽象的概念和理论，促进学生思维能力和学习动力的提高。

“模型认知”素养是学生应当具备的一种认知能力和学习姿态，它主要包括模型的构建、模型的评价和模型的应用等方面。模型认知素养不仅是科学素养的重要组成部分，而且在吸取、处理、分析信息的过程中也是十分必要的。

2.2原子结构的认知困难点和需提高的素养

原子结构是高中化学必修课程的重要内容之一，是学习化学的基础。原子结构由于其抽象和复杂的性质，常常会带来各种认知困难和学习障碍。为了帮助学生更好地理解和掌握原子结构知识，需要针对学生遇到的一些认知困难点和需要提高的素养进行重点培养和训练。

在学习原子结构时，学生面临的主要困难有两个方面：一是空间想象困难，即学生难以想象电子在三维空间中的运动轨迹；二是抽象性难度大，即学生难以理解原子间的互相作用及其化学性质的积累。要解决这些困难，需要学生具备以下素养：

（1）空间想象能力。学生需要通过示意图、模型等手段，形成对于原子结构三维空间的直观和清晰的想象能力。

（2）逻辑思维能力。学生需要通过追索、分析、整理各种资料，建构更为完善的原子结构知识体系，提高逻辑思维能力。

（3）综合分析能力。学生需要能够容纳前人的经验，关注相关领域的动态，综合各种理论和实证研究，从而构建自己的学术认知。

第三章研究方法

3.1研究设计

本文采用实验研究法，运用文献研究、教学案例研究、教学实验研究等多种研究方法，探究如何基于“模型认知”素养的发展，发展高中必修原子结构教学方案，提高学生的学习效果和素养水平。

本文采取的实验研究设计，包括前测——教学干预——后测，以教学实验为基础，设置实验组和对照组，采集教学过程中各种数据和信息，并通过统计学方法进行数据的分析和比较。

3.2研究过程

（1）确定实验计划和内容：根据研究目标和问题，设计实验方案，以原子结构教学为实验场景，以“模型认知”素养为核心，进行教学实验。

（2）随机分组：将课堂中的学生分为实验组和对照组，实验组采用“模型认知”教学方式，对照组采用传统教学方式。

（3）进行前测：在实验前，对实验组和对照组的学生分别进行前测，了解他们在原子结构方面的知识水平和“模型认知”素养水平。

（4）进行教学干预：实验组采用“模型认知”教学方式进行原子结构教学，对照组采用传统教学方式进行原子结构教学。教学内容相同，只是教学方式不同。教学干预期间，记录并分析学生的学习情况和表现。

（5）进行后测：在教学干预结束后，对实验组和对照组的学生进行后测，以了解他们在原子结构方面知识水平和“模型认知”素养水平的差异。

（6）数据分析和比较：对前测和后测数据进行统计学方法的分析，比较实验组和对照组在“模型认知”素养水平和原子结构知识水平上的变化。

（7）总结和分析：根据数据分析结果，总结实验研究得出的结论，分析教学实验的效果和影响因素，为进一步完善和推广原子结构教学方案提供科学依据。

3.3数据分析方法

本研究采用SPSS软件进行数据处理和分析。主要分析方法包括描述性统计分析、t检验、方差分析等，以研究实验组和对照组在“模型认知”素养和原子结构知识水平上的差异是否存在统计学意义。同时，通过对实验教学过程的视频录制和观察，对学生的学习情况进行细致的分析和评价3.4预期研究结果

通过本研究的实验和数据分析，我们预计可以得出以下结论：

(1)在“模型认知”素养方面，实验组学生相比对照组学生有更明显的提高。

(2)在原子结构知识水平方面，实验组学生与对照组学生的差异存在统计学意义，实验组学生的得分更高。

(3)实验组采用“模型认知”教学方式对学生的学习效果有积极的促进作用。

通过本研究的实验和数据分析，我们可以为进一步完善和推广原子结构教学方案提供科学依据，同时也可以为其他相关学科的教学提供参考和借鉴(4)实验组学生在知识掌握后的应用能力方面也有显著提高，能够更加灵活地应用所学知识进行分析和解决问题。

(5)通过对学生进行问卷调查和访谈，我们可以进一步了解学生对“模型认知”教学方式的态度和看法，