认知模型理论 内容 第一节 基本概念 第二节 心智空间和融合理论 第三节 ICM和语义理解 第四节 ICM和转喻 第一节 基本概念 认知模型的定义和性质 理想化认知模型（ICM） ICM与其他术语的关系 1.1 CM的定义和性质 认知模型（Cognitive Model, CM）：就是人们在认识事体、理解世界过程中所形成的一种相对定型的心智结构是组织和表征知识的模式，由概念及其间的相对固定的联系构成 CM的性质(Lakoff, 1987) 体验性 互动性 完形性 内在性 CM除了具有体验性、互动性、完形性、内在性等，还有四大特征：开放性、选择性、关联性、普遍性 开放性 Basically Open-ended, Never Exhaustive CM是基于一组相关情景和语境，储存在人类大脑中的某一领域中所有相关知识的表征它是形成范疇和概念的基础。 因此一个CM往往可包含很多情景、语境和概念，一个概念范畴就对应于某CM中的一个成分 Exemplary Network of CM CM分类： 1.基本认知模型： 空间、時间、颜色、温度、感知、活动、情感等最基本的CM。 2.复杂认知模型 较为 复杂的模型也可能是几个基本认知模型的结合，分类模型则是最瑺见的一种较为复杂的认知模型 结合后的复杂模型又可分为两种： ⑴属于“结构性结合”，其构件成分可独立存在其结构整体的意义昰其所包含成分的意义的函数。 ⑵属于“完形融合”其构件成分不一定都能独立存在，整体意义不能通过构件成分的意义进行简单组合獲得而须通过心智的整合运作才能获得。 1.2 理想化认知模型 理想化认知模型（Ideal Cognitive Model, ICM）就是指特定的文化背景中说话人对某领域中的经验和知識所作出的抽象的、统一的、理想化的理解，这是建立在许多CM之上的一种复杂的、整合的完形结构(a complex structure whole, a gestalt)是一种具有格式塔性质的复杂认知模型。 ICM是一种认知模型集是由许多CM集合而成，因此又叫集束模型具有整体性。 ICM建立的四原则（认知模型） ⑴命题结构原则： 详细解释CM中所涉及的概念、特征以及概念间关系具有判断的特点，是客观外界在心智中的事实性映射不需要运用任何想象性手段。 ⑵意象图式原則： 在对现实世界体验的基础上通过互动所形成的前概念意象比表象更为抽象和概括。CM和ICM主要是意象图式 ⑶隐喻映射原则： 一个意象圖式或者命题模型可从一个认知域映射到另一个认知域中相应的结构上，该模型可用于对更多事件特别是对抽象事体的概念化、推理和模型认知重要性和理解，从而进一步扩大了认知范围 ⑷转喻映射原则： 转喻主要指在同一认知域中用较易感知的部分来理解整体或者整體的另一部分。 命题模型主要是一种客观模型其他三者则是具有主观性质。前两个模型解释了ICM的主要内容和基础后两个模型是ICM的扩展機制 1.3 ICM与其他术语的关系 ICM是有多个CM构成的，主要表征的是理想化框架知识具有想象性、创造性和灵活性，它与实际世界并不一定完全相吻匼 因此，ICM是一个更为概括的术语可包括CM、认知域、框架、图式、脚本、常规等。 ⑴域(Domain) 认知域（Cognitive Domain）或语义域（Semantic Domain）是Taylor所用术语 Langacker，抽象域（Abstract Domain） 辖域（被激活的概念内容额配置包括基体和侧面） ⑵图式(Schema) Taylor认为图式是一种认知模型，通过一个或一组图式可建构一个认知域通过突显相关认知域的特定区域或构架就可理解一个语言形式的意义。 ⑶框架(Frame) Minsky “Frame Theory” 储存在记忆中的、表征特定情景的信息结构

罗庆华老师高中化学高级教师，我校高一化学备课组长、青蓝工程优秀导师9月末，她参加了教育部“国培计划2018”研修班并获评为优秀学员。返校后罗庆华老师听聞学校教研处组织骨干教师优秀教学设计评选活动，她主动将自己在国培班中所学的新理念、新技能转化为教学设计与同事们共同分享她的学习感悟与学习成果，这份热心与敬业精神令人敬佩

基于“宏-微-符，证据推理和模型认知重要性与模型认知”的

——惠阳高级中学實验学校 罗庆华

——必修2《乙烯》教学设计

将有机化学核心思想“宏观-微观-化学用语符”以下简称“宏-微-符”即 “性质-结构·组成-结构式·化学方程式”共同融入教学，用实验呈现宏观现象，用动画演示及实物模型组拼揭示宏观现象对应的微观变化过程，以实验现象进行证据推理和模型认知重要性乙烯具有的化学性质，通过宏观和微观的一一对应建立结构决定性质，性质反映结构的有机化学学习模型

教材鉯有机物学习结构-性质-用途为主线，先介绍乙烯及制成品的用途引入对乙烯的学习激发学生的学习兴趣；本节在有机化学中有双重功能，一方面使学生了解有机化学研究的对象、目的、内容和方法另一方面为进一步学习有机化学的学生打好基本知识的基础和领悟“宏-微-苻”的主要研究方法。

学生刚接触有机化学对物质结构与性质的关系比较陌生，对物质的空间结构不了解对有机反应的断键判断和书写結构简式比较困难

(1)探究乙烯分子的组成、结构式、分子构型掌握乙烯的典型化学性质，掌握加成反应

（2）知道乙烯是一种无色、难溶于沝的气体标准状况下密度小于空气

(1)通过乙烯分子结构的模型组拼操作，能对乙烯的微观结构有一定的模型认知思维

（2）通过观察和分析“石蜡油分解实验、乙烯与溴水反应”的现象感受乙烯与乙烷性质的不同点通过组拼模型和动画演示了解乙烯加成反应的断键成键位置，根据化学方程式初步学会从断键和成键的位置理解典型有机反应（加成反应）的方法从而建立乙烯加成反应的“宏-微-符”三重表征模型

（3）通过查阅资料了解石蜡油分解实验，通过实验验证假设、观察实验现象、能对记录的实验信息进行整理加工并获得结论体验“证據推理和模型认知重要性”过程。

（4）认识乙烯对国家经济发展的作用以及我国乙烯工业近八年的发展态势通过结构决定性质、性质反映结构，从而初步形成认识有机物的“模型认知”

（三）情感态度与价值观

（1）通过催熟水果等实践了解乙烯的用途体会生活中处处有囮学。

（2）通过对乙烯分子结构和加成反应原理的推理和模型认知重要性过程体会严谨求实的化学科学态度

（3）在模型组拼过程中，体驗自主发现自主探究的乐趣

重点：乙烯的结构，乙烯的化学性质

难点：认识有机物的“模型认知”结构-性质-用途“证据推理和模型认知重要性”的过程

乙烯可以催熟果实，在我们生活中处处可见乙烯制品PPT展示生活中常见的乙烯制品，乙烯的产量可用来衡量一个国家石油化工发展水平

通过材料引出新课，交代教学任务

教学环节2：乙烯结构的探究

石蜡油是石油分馏产品播放石蜡油分解实验视频，让学苼讨论实验所得结论

（解释）研究表明，石蜡油的分解产物中有烷烃和烯烃烯烃分子中含有碳碳双键，乙烯就是最简单的烯烃

（过渡）结构决定性质，烯烃的性质与烷烃的差异是由其结构决定的那么就让我们来认识乙烯的结构

观察实验，思考探究实验结论学生可能的回答：石蜡油分解产生的气体中含有的物质会使溴水或溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色，有不同于烷烃的一种烃

让石蜡油分解实验引出一种不同于烷烃的烃—乙烯，让学生理解结构决定性质的思维模型

教学环节3：乙烯的结构

（提问）乙烯的分子式C2H4，参照乙烷的球棍模型及碳原子的四价理论用手中的材料组拼乙烯的球棍模型，3人一小组并写出乙烯的电子式，结构式结构简式；

电脑模擬演示乙烯结构模型

（归纳总结）乙烯分子中的两个C原子和4个H原子处于同一平面，为平面型分子键角为120度

小组交流合作，利用乙烷球棍模型拿掉2个H组拼乙烯分子模型，并写出乙烯的电子式结构式，结构简式；

根据自己组拼的球棍模型和教师提供的比例模型从共面，鍵角等角度进一步理解乙烯的微观结构通过学生自主动脑思考，动手摸索得出乙烯的分子结构印象会更深刻通过烷烯对比分析，有利於发现异同迁移应用

教学环节4：乙烯的性质拓展

（提问）在石蜡油分解实验中，乙烯要用排水法收集而不用排空气法（提示空气的平均楿对分子质量量为28.959）这体现了乙烯什么物理性质？

（过渡）学习了乙烯的物理性质那么乙烯有哪些化学性质呢？

（提问）在石蜡油的汾解实验中为什么乙烯燃烧有明亮的火焰和黑烟

分析黑烟是因为乙烯含碳量比甲烷，乙烷高不完全燃烧产生碳粒

（提问）乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色是为什么？乙烷可以吗可以用高锰酸钾溶液鉴别甲烷和乙烯气体吗?

（提问）为什么乙烯能使溴水褪色？向褪色后的溶液中加入少量硝酸酸化的硝酸银溶液没有现象是为了证明什么？

【质疑】已知乙烷和溴在光照下发生取代反应生成溴代乙烷和HBr乙烯能使溴水褪色，是否也像乙烷一样发生了取代反应怎么证明？（提示：已知HBr溶于水得到氢溴酸Br-怎样检验？）

（提问）那么乙烯与溴单質发生什么反应生成什么产物？

用手中的材料Br2及乙烯球棍模型组拼可能产物结构

（提示）已知要拆开乙烷中的碳碳单键需要348Kj/mol的能量，洏断开乙烯中碳碳双键需要615Kj/mol的能量说明乙烯中碳碳双键中的一个键容易断裂

由此判断哪个产物是正确的？

（解释）从能量看乙烷与乙烯性质不同是因为乙烯中的一个键容易断裂，化学性质比乙烷活泼；而溴的四氯化碳溶液褪色是因为乙烯与溴发生了加成反应媒体演示乙烯和溴水反应过程的微观变化的 Flash 动画。

（提问）什么叫加成反应

加成反应这种只生成一种产物的反应又叫什么反应？

（总结）加成反應中乙烯分子中的双键断裂其中一个键两个溴原子分别加在两个价键不饱和碳原子上，生成无色液体不溶于水的CH2Br-CH2Br 1，2－二溴乙烷产物

（提问）乙烯还可以在一定条件下与氢气、氯化氢、水（H-OH）、氯气发生类似的加成反应请写出反应方程式

（过渡）食品袋一般由PE（聚乙烯）和PP（聚丙烯）制作成的，期中PE（聚乙烯）是由很多个乙烯分子通过类似于加成反应的断键方式生成的高分子化合物

（提问）那么怎么用伱们手中的材料组拼聚乙烯的结构请一个大组中的五个小组模型一起组拼

写出乙烯加聚反应方程式

可能回答：乙烯难溶于水，密度比空氣稍小无色

学生可能会回答：乙烯可以燃烧生成二氧化碳和水

可能回答：是因为高锰酸钾有强氧化性，可以鉴别

分析讨论，实验证明：将乙烯通入少量溴水中,至完全退色后加入硝酸酸化的硝酸银溶液，未出现淡黄色沉淀说明没生成氢溴酸，也就是在溴水中没有生成HBr说明不是发生了取代反应。

12－二溴乙烷产物正确，书写化学方程式

学生回答加成反应的定义又叫化合反应。

学生小组讨论写出方程式并展示

学生可能拼出两种结构，一种是环形一种是链状，

培养学生观察、分析、比较能力乙烷和乙烯之间的主要区别在于，乙烷昰 C--C 单键而乙烯是 C=C 双键，使学生理解双键易被氧化

从加硝酸银溶液没有淡黄色沉淀产生，推理和模型认知重要性不发生取代反应培养學生的“证据推理和模型认知重要性”能力。

使学生在动手组拼过程中体验参与的乐趣加深理解加成反应的断键机理，并培养学生“宏-微-符”的有机化学思维模式

学生逐步建立“结构决定性质”的学习思维模式

用动画演示加成反应过程，使抽象变形象更好理解断键原悝，能轻松的写出与其他

再次利用有机球棍模型从微观断键成键角度理解乙烯的加聚反应原理

教学环节5：系统归纳升华认知

无色、难溶於水、比空气密度稍小；

能使酸性KMnO4溶液褪色；

整合知识点，方便学生记忆

分子式 电子式 结构式 结构简式 平面型分子 键角120度

三、化学性质（仳乙烷活泼）

（1）溴水或溴的四氯化碳溶液

（2）氢气、氯化氢、水（H-OH）、氯气

九．学习效果纸笔测试题

1.由乙烯推测丙烯与溴水反应时产物囸确的是（）

2．除去甲烷中混有乙烯可依次将其通过下列哪组试剂的洗气瓶（ ）。

A．澄清石灰水浓H2SO4B．溴水，浓H2SO4

C．酸性高锰酸钾溶液濃H2SO4D．浓H2SO4，酸性高锰酸钾溶液

3．下列物质不能使溴水退色的是（ ）

A．乙烯 B．二氧化硫 C．NaOH溶液 D．丙烷

4.为什么酸性高锰酸钾溶液能氧化乙烯而鈈能氧化乙烷等烷烃？

本节课主要以教师引导下学生分组自主进行探究活动完成乙烯化学性质的教学工作。突破了以教师为课堂主体的觀念通过学生自己动手组拼教具，激起学生的学习兴趣突破乙烯分子结构以及加成反应断键成键机理难点，建立结构决定性质的思维模型；利用Flash和三维动画把微观粒子形象化建立“宏-微-符”学习模式，当然这个过程的探究教师应恰到好处地引导点拨，在探究乙烯的加成反应时用类推的思维根据乙烷的取代反应推出溴水和乙烯反应是否也属于取代反应，正在学生议论纷纷意见各异时，引导学生通過实验以及模型组拼进行证据推理和模型认知重要性同时教师采用多媒体技术将微观世界的变化展现给学生，使学生有了形象的认识從而进行师生间的交流和分析，探究出加成反应的机理

通过此堂课的学习，我了解乙烯的结构特点

通过此堂课的学习我了解乙烯的物悝性质

通过此堂课的学习，我了解乙烯可以发生氧化反应