論證式教學(xué)在高中化學(xué)課堂教學(xué)中的運用

帥佳宏 吳瓊

【摘 要】論證式教學(xué)是一種以學(xué)生為主體的較為有效的探究式教學(xué)模式，是當(dāng)前國際科學(xué)教育研究的熱點之一。論證式教學(xué)將科學(xué)論證引入課堂，引導(dǎo)學(xué)生加深對科學(xué)本質(zhì)的理解，以此培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維及核心素養(yǎng)。本文以高中化學(xué)必修1中化學(xué)能與電能一節(jié)內(nèi)容為例，介紹論證式教學(xué)的具體運用。

【關(guān)鍵詞】論證式教學(xué);核心素養(yǎng);化學(xué)能與電能

近幾年，許多化學(xué)教師在課堂上采用講授式教學(xué)，省去了科學(xué)論證的過程，雖然省時省力，但沒有將學(xué)生放在主體地位，缺少師生之間的互動交流及思維過程，使學(xué)生知其然而不知其所以然，并未體驗到科學(xué)探究的過程，不利于學(xué)生化學(xué)概念的構(gòu)建與核心素養(yǎng)的發(fā)展。采用論證式教學(xué)，就是將科學(xué)探究的論證活動引入課堂，使得學(xué)生對知識記憶進行精加工，深化對知識的理解，不僅知道是什么，更知道為什么，對學(xué)生認(rèn)知和邏輯思維能力的發(fā)展產(chǎn)生巨大的作用。

一、論證式教學(xué)

論證由論題、論據(jù)和論證方法三個要素構(gòu)成，即用一個或一些真實的命題來確定另一命題真實性的思維模式。論證的種類有直接論證、間接論證、演繹論證、歸納論證和類比論證。著名的Toulmin論證模型（圖1）結(jié)合了直接論證和間接論證，認(rèn)為論證過程是由資料推理產(chǎn)生主張，并說明推論依據(jù)，他的論證架構(gòu)包括了資料、主張、論據(jù)、支持、限制條件、反駁六個因素。

圖1 Toulmin論證模型

論證式教學(xué)就是將科學(xué)論證引入課堂教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的論證過程，圍繞某一論題，運用所學(xué)的知識、相關(guān)實驗數(shù)據(jù)以及所收集的相關(guān)資料，通過論證進行判斷、解釋，分析評價自己與他人的論證的合理性，以達到深度思考、思維碰撞的效果，最終形成了可普遍接受結(jié)論的活動過程。其具體流程為：1.教師與學(xué)生借助教材、圖書館、實驗室、網(wǎng)絡(luò)等工具收集論證推理所需的資料;2.設(shè)置思考問題，引導(dǎo)學(xué)生通過資料和論據(jù)推論出觀點主張;3.在課堂上引導(dǎo)學(xué)生展開討論，鼓勵學(xué)生基于附加論據(jù)進行質(zhì)疑、辯論和反駁，從而形成可普遍接受的結(jié)論。

科學(xué)探究是化學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，但是，探究不能僅停留在動手做實驗的層面，而缺少對探究過程等諸多因素的論證，這樣不利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。筆者以“化學(xué)能與電能”這一節(jié)內(nèi)容為例，探討論證式教學(xué)模式的運用過程。

二、論證式教學(xué)的化學(xué)課例教學(xué)流程

1.創(chuàng)設(shè)情境，提問引出主張

教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)真實情境：張大爺70多歲了，當(dāng)他開懷大笑時，人們可以發(fā)現(xiàn)他的一排牙齒中鑲有一顆黃金及一顆不銹鋼的假牙。令人百思不解的是，自從有了這兩顆假牙以后，張大爺經(jīng)常頭痛、失眠、心情煩躁，醫(yī)生對此也無能為力。一位年輕的化學(xué)家來看望張大爺，為張大爺揭開了病因，讓他重新開懷大笑起來。

根據(jù)情境，導(dǎo)入問題：今天，假設(shè)一下同學(xué)們就是那位年輕的化學(xué)家，請你們?yōu)閺埓鬆斣\斷一下他的病因在哪里，并為他開一個處方可使他重新開懷大笑。

初步猜想：病因到底出自哪里呢？會不會是那兩顆假牙。

提出主張：張大爺?shù)膬深w牙使張大爺產(chǎn)生了不良反應(yīng)。

2.依據(jù)主張，設(shè)計探究實驗

到底是不是假牙引起的呢？我們現(xiàn)在模擬口腔中的環(huán)境，把燒杯想象成口腔，稀硫酸當(dāng)成口腔中的唾液，用Zn和Cu分別代表口腔中的兩顆假牙——不銹鋼和黃金，并通過以下實驗進行探究，引導(dǎo)學(xué)生觀察并記錄實驗現(xiàn)象查找病因，見圖2。

圖2 探究實驗：銅鋅原電池原理

探究實驗一：將鋅棒、銅棒平行插入同一燒杯中（燒杯中裝有稀硫酸）。

探究實驗二：在實驗一的基礎(chǔ)上用一根導(dǎo)線將銅棒和鋅棒連接起來。

探究實驗三：在實驗二的基礎(chǔ)上，在導(dǎo)線中接入一電流計和開關(guān)，先斷開再閉合開關(guān)。

探究實驗四：在實驗三的基礎(chǔ)上，先將鋅棒換成碳棒，然后將銅棒和鋅棒換成兩個銅棒，最后，再將兩個銅棒換成兩個鋅棒。

3.根據(jù)實驗，論證完善主張

探究實驗一中鋅棒溶解且有氣泡產(chǎn)生，銅棒處沒有現(xiàn)象。探究實驗二的現(xiàn)象為鋅棒溶解并有氣泡產(chǎn)生、銅棒上有大量氣泡冒出。探究實驗三開關(guān)斷開時，電流計沒有偏轉(zhuǎn)，鋅棒溶解且有氣泡產(chǎn)生，銅棒處沒有現(xiàn)象;開關(guān)閉合時，現(xiàn)象同實驗二電流計偏轉(zhuǎn)。探究實驗四，鋅棒換成碳棒后，碳棒、銅棒均無現(xiàn)象，電流計指針不偏轉(zhuǎn)，然后將銅棒和鋅棒換成兩個銅棒，銅棒無現(xiàn)象并且指針不偏轉(zhuǎn)，再把兩個銅棒換成兩個鋅棒，鋅棒溶解并有氣泡冒出，但是指針依然不偏轉(zhuǎn)。

學(xué)生此前學(xué)過金屬活動順序表，排在氫前面的金屬可從酸中置換出氫氣，排在氫后面的則不能，學(xué)生根據(jù)實驗一鋅棒溶解產(chǎn)生氣泡，推斷發(fā)生的反應(yīng)是Zn+2H■=Zn■+H■↑，這是電解質(zhì)溶液與電極發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。實驗二推測，銅棒上的氣泡是氫離子獲得了鋅棒的電子生成氫氣，反應(yīng)為2H■+2e■=H■↑。實驗三中電流計偏轉(zhuǎn)說明有電流產(chǎn)生，有電流產(chǎn)生就可向外界輸出電功，因此，這是一套什么裝置？學(xué)生的回答為電池裝置。由實驗四可知，電極與電解質(zhì)無自發(fā)氧化還原反應(yīng)或電極活潑性相同的條件下，該裝置均無電流產(chǎn)生。通過論證驗證了此主張：即張大爺?shù)募傺篮屯僖盒纬闪嗽姵禺a(chǎn)生電流，張大爺因此產(chǎn)生了不良反應(yīng)。

學(xué)生通過探究實驗二、三直接論證，推論出“張大爺產(chǎn)生不良反應(yīng)是由于該裝置構(gòu)成原電池產(chǎn)生電流”的主張。通過探究實驗一、三、四間接論證，提出反駁：相同金屬做電極，開路，電解質(zhì)溶液與電極無自發(fā)氧化還原反應(yīng)，均無電流產(chǎn)生。再由反駁論據(jù)間接論證得到限制條件：兩極金屬活潑性需有差異;有電解質(zhì)溶液且能夠與活潑性較強的電極發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng);構(gòu)成閉合回路。最后總結(jié)論證完善主張：張大爺?shù)募傺篮屯僖簶?gòu)成原電池產(chǎn)生電流使他產(chǎn)生了不良反應(yīng)，并形成了原電池構(gòu)成條件的概念：①兩極金屬活潑性需有差異;②有電解質(zhì)溶液，并能與電極發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng);③構(gòu)成閉合回路（圖3）。

圖3 張大爺?shù)募傺篮屯僖盒纬稍姵氐恼撟C過程

進一步引導(dǎo)，那么如何為張大爺開處方讓他重新開懷大笑呢？學(xué)生通過討論為張大爺開的處方為將限制條件由滿足變?yōu)椴粷M足，將他的不銹鋼的假牙也換成黃金，這樣一來張大爺?shù)目谇痪筒粫?gòu)成原電池，因此無法產(chǎn)生電流使他出現(xiàn)不良反應(yīng)，他就可以重新開懷大笑了。

三、論證式教學(xué)的啟示

1.有利于促進學(xué)生自主建構(gòu)化學(xué)概念

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過科學(xué)論證，自主構(gòu)建化學(xué)概念模型形成了可普遍接受的主張，鍛煉了邏輯思維能力。在教授“化學(xué)能與電能”這一節(jié)內(nèi)容時，教師可創(chuàng)設(shè)情境提出問題，引導(dǎo)學(xué)生提出主張，然后設(shè)計實驗，以實驗為資料，并由實驗現(xiàn)象得出論據(jù)，再以論據(jù)直接論證驗證該主張，反駁論據(jù)間接論證完善主張，形成了原電池構(gòu)成條件的概念。

2.有利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力

學(xué)生通過論證不再盲目迷信，樹立了獨立思考的意識，形成了自己的觀點立場，并有理有據(jù)地捍衛(wèi)自己的主張。學(xué)生在論證中形成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，在交鋒中形成了深度的理解能力，并在反駁中形成了科學(xué)的批判性思維。

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（項目基金：本文系湖北省教育科學(xué)規(guī)劃重點課題（課題編號：2017GA014）研究成果。）