基于模型认知的高三化学复习

基于模型认知的高三化学复习备考策略及案例分享

“三教九流”，未尝不可适当关系的呈现本指宗教或学术上的各种流派。也泛指社会上各行各业的人。三教：指儒教、佛教、道教；九流：指儒家、道家、阴阳家、法家、名家、墨家、纵横家、杂家、农家。出自宋代赵彦卫《云麓漫钞》第六卷：“（梁武帝）问三教九流及汉朝旧事，了如目前。”现略有贬义，老舍《茶馆》第三幕：“我在这儿监视着，三教九流，各色人等，一定能够得到大量的情报。”安身立命的根本专业成长的瓶颈目录CONTENTSCONTENTS01追根溯源——模型应用的发展历程02归纳汇总——模型分类的深度解析03重塑价值——模型认知的功能探究05并非万能——模型解题的美中不足04思维进阶——模型应用的教学实践06著书立说——模型思维的教学凝练追根溯源模型应用的发展历程PART01模型建构的发展历程2010年全国高考化学考试大纲“通过对自然界、生产和生活中的化学现象的观察，以及实验现象、实物、模型的观察……”“将分析和解决问题的过程及成果，能正确地运用化学术语及文字、图表、模型、图形等进行表达……”。2004年《普通高中化学课程标准(实验)》多处提到了“模型”一词，例如“能列举金属晶体的基本堆积模型”“用球棍模型、多媒体软件展示有机化合物分子的空间结构和异构现象”，要求学生学会制作模型，并应用模型来解决问题2017年《普通高中化学课程标准

》提出了“证据推理与模型认知”：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，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律模型是人们为了达到对目标对象进行解释、认识或研究等特定目的，对目标对象所作的一种简化的、直观的、定性的或定量的、文字的或图形的描述。归纳汇总模型分类的深度解析PART02类别1:化学物质模型（原子模型、晶体结构模型、装置模型等）各种分子结构模型及其功能类别2:化学理论模型（氧化还原理论、元素周期律、化学键等）元素周期律理论模型类别3:化学反应原理类模型（化学反应与能量、化学反应速率、化学反应限度等）化学反应与速率影响因素模型类别4:认知模型（元素化合物认知、化学工艺流程认知、有机合成方案认知、电化学认知等）电化学认知模型重塑价值模型认知的功能探究PART03数字化实验应用于中学化学教学的应然路径1.数字化实验和传统实验在教学中应当有机结合2.数字化实验和传统实验在研究中应当并驾齐驱类似于教学反思，即数字化实验改进后的优点1.……………2.……………学科论文写作模型：《刍议中学化学数字化实验》《中学化学》数字化实验的优势分析（简化实验操作+实验数据可视化）数字化实验的不足分析（忽略传统方法+忽略实验价值）有数据支撑、有文献论证，最终才有说服力分析问题解决问题效果评价提出问题数字化实验的内涵、研究历程等方面教学实践06主备发言02讨论优化04课后反思07制作共案05形成个案01提出问题03课前思考资源入库集体备课模型（1）时间前置：提前一周备好下周内容（2）实践前置：先在一个班授课，再来修改，然后推行（3）过程检查：六顶思维帽，人人都发言，形式即内容（4）成果物化：组织比赛：小课题、小论文、优质课等（5）捆绑评价：没有优秀的个人，只有优秀的团队科学研究:以原子结构模型演变为例原子是化学变化中的最小微粒，经过大量的研究，科学家们先后提出了实心球模型、枣糕式无核模型、行星式有核模型、原子轨道模型、电子云模型等五种典型的原子模型，逐步完善了原子结构理论，解释了原子结构与元素性质之间的关系。教学中重演原子模型建构的过程，让学生了解原子结构理论发展的过程就是原子模型逐渐完善的过程，了解“模型”在化学发展史上的贡献，从而激发学生的模型意识，树立模型思想，了解模型建构过程中的分析、推理、想象等思维方法。化学模型:科学理论与现实世界之间的桥梁模拟与表征物质结构使用价层电子对互斥模型(VSEPＲ)来预测共价分子CH4、NH3、H2O的空间构型:它们的中心原子是sp3杂化，但CH4的碳原子上没有孤对电子，而NH3

和H2O的氮、氧原子上分别有1对和2对孤对电子，电子对间的排斥使得CH4、NH3、H2O的分子结构分别呈正四面体、三角锥和V形。

过渡态理论模型解释反应过程运用活化能来解释化学反应中化学键的断裂和形成，提出化学反应速率不同是因为各种化学反应的活化能不同，而不是简单的反应物分子直接有效碰撞形成产物（碰撞理论模型）。思维进阶模型应用的教学实践PART04个人备课必备的5本书备考路径:元素周期表的演变带来的启发门捷列夫手写稿：原始模型门捷列夫1871年周期表：进化模型备考路径:元素周期表的演变带来的启发教材中周期表：通用模型模型演变的规律：思维的进阶初始模型通用模型应用模型思维进阶与核心素养相匹配低阶思维浅层次学习顶阶思维高阶思维深度学习凸显选拔功能和教师培优能力必备知识——关键能力——核心素养食材食物营养知识模型低阶：记忆识记单一、零散的知识，不需要过多的思考，只需进行初步分析，目的是夯实化学基础。思维模型高阶：发散将知识模型通过比较和分析、概括和归纳等方法，构建结构化的网络体系，实现知识的结构化和认识过程的思路化。顶阶：应用将思维模型进行有效的迁移，应用于真实问题的解决，

实现问题解决能力和创造性思维等能力的发展。解题模型备考路径：深度学习——思维进阶式的模型认知能力思维进阶带来深度学习起点过程终点难点在于如何进行教学设计防倒吸实验模型的思维进阶知识模型（记忆）思维模型1（发散）：隔离式思维模型2（发散）：接收式思维模型3（发散）：接收式元素周期表的思维进阶知识模型（记忆）该元素符号为（），名称为（），在周期表中的位置为（）。思维模型（发散）画出该元素的价类二维图并写出相互转化的方程式。解题模型（应用）预测硒和碲的物理、化学性质。案例CONTECT04丨工艺流程一轮复习02丨电化学一轮复习03丨综合实验一轮复习01丨元素化合物一轮复习元素及其化合物复习课：以氮及其化合物为例难点1.方程式太多，高一学生记忆量太大2.实验装置有缺陷，化学物质有毒，看视频学实验3.实验现象跟预想的不一致（蓝色、绿色）环节1：设置真实情境环节1：设置真实情境（化学实验最真实）制作方法：

用酒精喷灯将大试管底部加热至红软状态，脱离火焰，迅速将小试管从大试管插入并穿过大试管底部，使小试管一半在外一半在内。待其自然冷却，两支试管粘在一起。优点：

制作工艺简单，无需其他加工环节。环节2：教师演示，学生推导，形成知识模型操作1：推导铜和浓硝酸反应的方程式操作2：推导二氧化氮和水的反应操作3：推导铜和稀硝酸的反应

操作4：推导一氧化氮和氧气的反应方程式还需要死记吗？环节3：高阶发散，搭建思维模型师生互动：如果是其他金属（银、铁、锌等）与硝酸反应，方程式又该如何书写？环节4：继续发散，构建完整的解题模型师生互动：如果要进行相关的计算又要用到哪些关系？环节5：解题模型的实际应用（综合性实验试题）1.对知识模型的考查2.对解题模型的考查（计算）如果元素化合物都这样设计，陌生方程式的书写能力是不是一并提升？案例CONTECT04丨工艺流程一轮复习02丨电化学一轮复习03丨综合实验一轮复习01丨元素化合物一轮复习化学高考试题的“悲剧”是什么？2022·广东，16教材中装置2022·浙江6月选考，21必备知识低阶思维关键能力高阶思维循序渐进（稳）触类旁通（变）低阶思维（知识模型）：回归教材之原电池原理由点及面，让知识形成联结，学生自己默写，构建知识模型。低阶思维（必备知识）：回归教材之电解池原理氯碱工业电解精炼电冶金低阶思维：原电池（电解池）工作原理的知识模型活学活用1：由低阶思维向高阶思维过渡说出装置名称、判断正负极、写出电极反应式、描述现象a、b、c、d为4个接口，该如何正确连接？活学活用2：由低阶思维向高阶思维过渡在原电池的两个电极中，活泼的一极一定做负极吗？原电池的两个电极一定是活性不同的吗？电化学总反应都必须得是氧化还原反应吗？高阶思维1（发散1）：电极反应式的书写模型（思维模型）2.学会了电极反应式的书写就学会了什么？先电子守恒再电荷守恒后元素守恒反应物生成物1.为什么先电子再电荷？3.用什么微粒来配电荷及元素守恒？从大学教材中对电池进行分类（知识的边界）4类微粒OH-H+H+CO32-O2-示例：书写碱性甲烷燃料电池的负极电极反应式。模型应用抓住关键微粒讲练结合模型运用抓住关键微粒讲练结合渗透有机化学的电极反应式的书写高阶思维2（发散2）：膜体系下的化学电池膜分离技术被国际上公认为２１世纪中期最有发展前途的重大生产技术，也是世界各国研究的热点前沿技术。著名的膜技术专家黎念之曾提出“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化学工业的未来”，成为高考重要素材。从膜的数量来分，可分为单膜（阳膜、阴膜、质子交换膜）和双极膜在电场的作用下，双极膜的中间层产生极化，促使水的离解（Ｈ＋和ＯＨ－），分别从双极膜的阳离子交换层和阴离子交换层迁移出双极膜，补充电场中迁移所需Ｈ＋和ＯＨ－，简而言之，双极膜就是为反应体系提供Ｈ＋和ＯＨ－。高阶思维2（发散2）：膜体系下的离子移动方向（思维模型）D高阶阶思维3（发散3）：电化学计算思维模型本质：得失电子守恒22.4L顶阶思维（总结提升）：电化学试题解题模型复习总体思路：自己打造成套体系低阶：记忆带着问题回归教材，从教材中查漏补缺，不放过任何一个栏目：实验、卡片、活动等，建立知识模型（一极二向三式）高阶：发散抓住难点，熟练掌握思维模型并进行发散，建立知识联结，并在高考真题中反复使用、仔细体会在知识模型和思维模型已经熟练掌握的基础上，构建更加完整的解题模型，并在更加综合的试题中应用，实现熟能生巧、触类旁通。顶阶：应用循序渐进+触类旁通1.氧化还原知识还需要复习吗？2.陌生方程式书写还需要复习吗？案例CONTECT04丨工艺流程一轮复习02丨电化学一轮复习03丨综合实验一轮复习01丨元素化合物一轮复习以“物质的分离与提纯”复习课为例教学环节1：任务情境1选择合适的方法对下列混合物进行分离提纯以“物质的分离与提纯”复习课为例教学环节2：师生互动回忆旧知，逐个分析并选择合适的分离提纯方法，形成知识模型引导学生将原本孤立、零散的混合物分离提纯方法进行有效整合，促使学生对混合物分离提纯方法形成清晰的认识角度，进而初建混合物分离提纯的认知雏形（知识模型）以“物质的分离与提纯”复习课为例教学环节3：设置任务情境，多种分离提纯方法的联合使用硫酸亚铁铵制备过程中的分离与提纯知识的边界在哪？知识的边界就是高考的“悲剧”高考化学实验综合试题的“悲剧”教材中过滤装置减压过滤（过滤更快更充分）教材中过滤装置2022年高考湖北卷教材中蒸馏装置高考化学实验综合试题的“悲剧”2016年高考全国卷（减压蒸馏）教材中蒸馏装置（常压蒸馏）高考化学实验综合试题的“悲剧”高考化学实验综合试题的“悲剧”2019年高考全国卷（索氏萃取）教材中装置（常规萃取）更过分：反式萃取（24年湖北卷）以“物质的分离与提纯”复习课为例高考的“悲剧”就体现了建立思维模型（发散）的重要性发散1：倾析法的适用范围？该方法和所学的哪种分离提纯方法操作原理相似?发散2：趁热过滤，原因是什么?请从操作层面和仪器的改进角度思考:如何确保在热过滤的过程中，溶液中的溶质不析出?

发散3：减压过滤的目的是什么?其操作原理怎样?减压过滤时，需要用到哪些仪器?以“物质的分离与提纯”复习课为例教学环节4：设置任务情境，进一步诊断和检测学生对“混合物分离与提纯”思维模型的深度学习水平（解题模型：应用）画出实验室制备苯甲酸时分离提纯苯甲酸产品的同时回收未反应的甲苯的流程图。以“物质的分离与提纯”复习课为例学生活动：对信息进行整合和加工，利用“混合物分离提纯”的认知模型，独立绘制流程图，并进行汇报交流。

在解决现实复杂问题情境中，不同的混合物分离提纯的方法可能会存在多种多样的“变形”，但不管如何变形，万变不离其宗———其操作原理是相似的，分析方法是相似的，认知模型更是相似的

案例CONTECT04丨工艺流程一轮复习02丨电化学一轮复习03丨综合实验一轮复习01丨元素化合物一轮复习

高三一轮复习元素及其化合物一轮复习以生活素材为载体，创造真实情境，并将类似知识进行整合，落实大单元教学，防止对着各种讲义灌输式教学环节1：小组讨论，设计实验方案，检验该补铁剂保存过程中是否已经变质？项目活动一：科学探究补铁剂中铁元素价态

取xx样品于试管中，加水（或xx试剂）溶解，加入xx试剂，出现xx现象，证明有xx离子（物质）。项目活动二：合理服用补铁剂【名称】通用名称：甘氨酸亚铁【适应症】用于缺铁性贫血的预防和治疗。【用法用量】用于预防：成人一日1片，孕妇一日2片，儿童一日0.5片。用于治疗：成人一日2～4片，儿童一日1～3片，分次服用。【药物相互作用】1.维生素C与本品同服，有利于本品吸收。2.本品与磷酸盐类、四环素类及鞣酸等同服，可妨碍铁的吸收。3.本品可减少左旋多巴、卡比多巴、甲基多巴及喹诺酮类药物的吸收。【贮藏】密闭保存。◎木瓜酵素◎每100克含铁120mg单质氧化物盐碱0+2+3化合价物质类别Fe2+Fe3++6FeO42-FeFe2O3FeOFe3O4Fe(OH)3Fe(OH)2O2,Cl2Br2H2O2HNO3

KMnO4CuFeI-S2-SO32-H+H+OH-H+H+ClO-OH-O2O2低阶思维：如何制备补铁剂中的主要成分？小组讨论，绘制价类二维图（知识模型），找到多种制备路径和注意事项项目活动三：科学制备补铁剂主要成分的路径

实验室用FeCO3和甘氨酸（NH2CH2COOH）溶液来制备甘氨酸亚铁，实验装置如下：资料卡片：1.甘氨酸亚铁易溶于水，难溶于乙醇2.甘氨酸易溶于水，微溶于乙醇3.柠檬酸易溶于水和乙醇，具有较强的还原性和酸性项目活动三：科学制备补铁剂的主要成分组装仪器检验气密性打开分液漏斗活塞和旋塞当

关闭分液漏斗旋塞打开恒压滴液漏斗旋塞反应开始反应结束关闭恒压滴液漏斗活塞项目活动三：科学制备补铁剂的主要成分加入药品石灰水变浑浊后获得产品实验前通入H2CO2N2

惰性气体排除试剂中的空气实验中实验后排除装置的空气煮沸

、通入气体等加入抗氧化性物质实验过程中产生还原性物质防止空气中氧气进入现配现用密封保存高阶思维：学生自己推导较强还原性物质制备的思维模型醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O］为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。过量锌粒和氯化铬醋酸钠溶液模型应用：物质所属类别元素及其化合物物质中元素价态价类二维图物质制备

防止氧化一般模型

抑制水解一般模型

化学创造美好生活

顶阶思维：建构学习工艺流程解题模型应用72教学启示（1）重视真实情境创设，着力进行内容和形式创新，开展素养为本的教学，选取真实情境与学科必备知识结合，减少纯知识的考查。关注模块、学科之间深度融合，可适当选择与高中认知冲突的素材，培养学生敢于质疑和批判的思维能力

（2）重视实验课程，加强学生的化学体验过程，建构详细的实验课程体系，培养学生的实践能力和探究意识。（3）教学设计时，尤其注重培养学生的深度学习能力，注重模型建构能力的递进并非万能模型解题的美中不足PART053.关于物质的分离、提纯，下列说法错误的是

A.蒸馏法分离CH2Cl2和CCl4

B.过滤法分离苯酚和NaHCO3溶液

C.萃取和柱色谱法从青蒿中提取分离青蒿素

D.重结晶法提纯含有少量食盐和泥沙的苯甲酸核心价值：

引导教学：注重学科内综合

学科素养:科学探究与创新意识

关键能力：理解与辨析能力、探究与创新能力

必备知识：常见物质的分离提纯四翼：基础性、应用性、综合性、创新性试题例析1、超链接、整合2、真做实验3、高考素材12.O2在超高压下转化为平行六面体的O8分子(如图)。下列说法错误的是

A.O2和O8互为同素异形体

B.O8中存在不同的氧氧键

C.O2转化为O8是熵减反应

D.常压低温下O8能稳定存在核心价值：

引导教学：注重学科内综合

学科素养:宏观辨识与微观辨析科学探究与创新意识

关键能力：理解与辨析能力，分析与推测能力

必备知识：化学反应原理、物质结构四翼：基础性、综合性、创新性试题例析启发：高考的方向——试题情境化，教学生活化15.科学家合成了一种如图所示的纳米“分子客车”，能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数(值越大越稳定)见表。下列说法错误的是A.芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子

B.并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同

C.从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘

D.芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合2016年诺贝尔化学奖：分子机器设计和合成

2024年高考的启发1.课本知识是化学学习的起点，不是终点（课本传统文化、实用技术、非正文各栏目、图形图表、社会热点的化学信息等边角料模块），拓展有必要（共轭、活性α-H、亲电亲核、现代检测技术原理，电极电势、能斯特方程、标准平衡常数、络合平衡稳定常数，阿伦尼乌斯公式，配合物、超分子、休克尔规则、大派键与物质性质等）。知识的边界在哪里？教学的课时能保证吗？

2.在或熟悉或陌生的情境中探究真实问题，建构新认知。弱化知识记忆复述，强化能力、素养、价值观的筛选。非化学手段解决化学问题需要提倡吗？

情境化教学（生活体验）举例著书立说模型思维的教学凝练PART06路径1：出书模型化备课模式（应用）举例简述实验来源陈述教材中实验的不足，需要从两个方面陈述：不同版本教材和已有文献研究改进后的实验及效果评价《教育与装备研究》《化学教育》《化学教学》、《中学化学》等刊物路径2：发文（以实验类论文写作为例）对实验结论进行质疑：钠和水反应的实验钠浮在水面上真的能够证明其密度比水小吗？

对实验结论的质疑：钠和水反应的实验质疑金属钠投入水中并浮在水面上，倘若钠不和水反应，就像泡沫投入水中，则可证明金属钠的密度比水小。问题在于金属钠不仅要和水反应，而且还能剧烈反应生成氢气，由于气体的生成，是否也会导致金属钠难以下沉？文献刘怀乐等人已从理论层面进行推理：钠和水只要一接触，就会在钠水交界处存在一层连续生成但不稳定的氢气泡沫层——“氢气垫”，将金属钠和水隔开，在界外张力作用下，金属钠液体自动收缩成球体漂浮在氢气泡沫层上。实验设计对照实验，证明金属钠能够浮在水面上，不仅仅因为其密度比水小，也有快速形成的“氢气垫”的作用。即不能根据钠浮在水面上就推出“钠的密度比水小”的实验结论。

对实验结论的质疑：钠和水反应的实验实验1制造密度大于水的“钠”用电子天平称取金属钠0.0527g，根据其密度（0.968g/cm3）计算出该金属钠的体积为0.05444cm3，再用电子天平称取0.0052g铜丝插入金属钠中，得到钠铜金属混合物，因其体积不变，可计算钠铜混合物的密度为1.064g/cm3，此时其密度大于水。沉入水底的钠铜混合物(保鲜膜包住)对实验结论的质疑：钠和水反应的实验实验2去掉保鲜膜，将钠铜混合物再次投入水中，可观察到：混合物从放入水中的一瞬间到反应结束，整个过程全部漂浮在水面，并且和水剧烈反应，所有的现象和金属钠与水的反应现象完全一样，直至最后铜丝脱落沉底。一直浮在水面上的钠铜混合物

对实验结论进行质疑：钠和水反应的实验实验3不断增加铜丝的质量，当其质量增加到0.0620g时，此时钠铜混合物的密度为2.107g/cm3，投入水中，和水剧烈反应，逐渐下沉不再漂浮，说明此时混合物的重力已经超过了“氢气垫”的向上推动力。结论金属钠和水反应产生的“氢气垫”也是钠能够浮在水面上的重要原因。因此，不能通过钠和水反应的实验就简单推导出钠的密度比水小。若要证明钠的密度比水小，就需要避开“氢气垫”的作用，即确保钠不能和水反应。《关于金属钠密度和熔点验证实验的研究和改进》但世辉《教育装备与研究》（2022年9月）

对实验结论的质疑：钠和水反应的实验钠熔化成小球能说明其熔点低吗？关于钠的熔化推导过程：钠和水剧烈反应，反应时放出热量，放出的热量使钠熔化成小球，说明金属钠的熔点较低。路径3：研题能力——把已有知识变成自我核心素养讲解试题。运用某些方法把试题解答过程陈述出来，并进行总结、归纳、建模。属师生双方行为，教师在知识输出的同时还需注重知识输入，需要与学生建立联系。命制试题。根据教学阶段性内容和目标，依据学科特点，列出题目用来考查学习掌握情况。属命题团队行为，要有足够的知识储备、命题技术和文献阅读能力。解答试题。充分运用储备的知识、技巧方法甚至运气，将正确答案书写出来。属个人独立行为，重在知识的单向输出，无需与他人