重塑課堂學(xué)習(xí)文化 培養(yǎng)證據(jù)推理素養(yǎng)

蔣健

摘要：證據(jù)推理是一種高級思維方式，是初中學(xué)生必須具備的關(guān)鍵能力之一。證據(jù)推理素養(yǎng)的培養(yǎng)已成為課堂教學(xué)的任務(wù)之一。以創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、開展科學(xué)探究、設(shè)計(jì)問題串、注重推理過程的評價(jià)等方式展開教學(xué)，有利于證據(jù)推理素養(yǎng)的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新能力，重塑新型課堂學(xué)習(xí)文化。

關(guān)鍵詞：證據(jù)推理;重塑課堂;培養(yǎng)素養(yǎng);學(xué)習(xí)文化

文章編號：1008-0546（ 2019）09-0028-03

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.008

一、證據(jù)推理的內(nèi)涵

證據(jù)是用來證明作出的猜想、假設(shè)的材料，是人們從未知達(dá)到已知的認(rèn)知過程中用來推理確定未知事實(shí)的既知材料。證據(jù)必須是科學(xué)的、不容置疑的。從初中化學(xué)學(xué)科角度來講，證據(jù)主要包括被科學(xué)家反復(fù)驗(yàn)證并被廣泛傳播的陳述性化學(xué)知識：如化學(xué)概念、定律、原理、規(guī)律，物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化等;證據(jù)也包括化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、化學(xué)史料、自然現(xiàn)象、生活經(jīng)驗(yàn)、化學(xué)前沿成果等。推理就是由一個(gè)或幾個(gè)化學(xué)相關(guān)已知事實(shí)即證據(jù)，推導(dǎo)出一個(gè)未知的化學(xué)事實(shí)的過程，也是一種高級思維方式[1]。在初中化學(xué)教學(xué)中，證據(jù)推理就是基于化學(xué)原理、概念及相關(guān)化學(xué)事實(shí)等證據(jù)，通過比較分析、歸納演繹等形式，對猜想假設(shè)進(jìn)行證實(shí)或證偽，并反思論證，從而自主解決問題、獲得新知識的高級思維形式和思維過程。

二、初中化學(xué)課堂教學(xué)中證據(jù)推理素養(yǎng)培養(yǎng)的緊迫性和必要性

1.學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀不如人意

隨著教育教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，教師的教學(xué)方式在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上有了很大的改善。但由于初中化學(xué)只能在初三一年內(nèi)學(xué)完，為了能有更多的復(fù)習(xí)時(shí)間，很多教師采用任務(wù)型教學(xué)法，一味按照課時(shí)計(jì)劃快速完成全冊教學(xué)任務(wù)，縮短學(xué)習(xí)過程，導(dǎo)致學(xué)生自主學(xué)習(xí)思考的時(shí)間和空間被嚴(yán)重壓縮，無法真正體驗(yàn)探索認(rèn)識客觀世界的過程。再者，初中生因其所處的年齡段、心理發(fā)展水平、已有的知識水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣的影響，很大一部分學(xué)生更傾向于被動(dòng)地聽、記、背、默，學(xué)習(xí)方式簡單機(jī)械，缺乏思考理解，缺乏學(xué)習(xí)的自主性，思維水平較低，學(xué)習(xí)能力較弱，學(xué)習(xí)效果不理想，學(xué)習(xí)壓力陡增甚至出現(xiàn)了強(qiáng)烈的厭學(xué)情緒。這就要求學(xué)生要改變自己的學(xué)習(xí)方式，通過合適的學(xué)習(xí)方法開展自主學(xué)習(xí)，才能提高學(xué)習(xí)熱情和效率。

2.教育改革的要求

證據(jù)推理是一種思維形式，也是一種學(xué)習(xí)方式，一種學(xué)習(xí)能力?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展綱要》明確指出，要促進(jìn)人的全面發(fā)展，使之具備適應(yīng)社會(huì)需要、解決實(shí)際復(fù)雜問題的關(guān)鍵能力。而證據(jù)推理就是關(guān)鍵能力之一?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)也明確指出，學(xué)生要具有收集、利用證據(jù)的意識，能在證據(jù)的基礎(chǔ)上對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出合理的假設(shè)，通過分析推理加以證實(shí)或證偽，研究并認(rèn)識物質(zhì)，建立觀點(diǎn)、結(jié)論、證據(jù)間的邏輯關(guān)系。

3.化學(xué)學(xué)科特征的要求

化學(xué)的基本特征是在分子、原子基礎(chǔ)上研究和創(chuàng)造物質(zhì)，化學(xué)知識不僅與日常生活緊密相連，也是促進(jìn)社會(huì)文明和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要力量，這對化學(xué)的教學(xué)提出了更高的要求和更新的思路，掌握知識與技能的同時(shí)，對科學(xué)探究能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力有了更明確、更高的要求?；瘜W(xué)又是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的一些現(xiàn)象，需要結(jié)合已有的證據(jù)來分析推理、反思?xì)w納而得出結(jié)論，就需要學(xué)生發(fā)散思維，推理思考;甚至需要在實(shí)驗(yàn)過程中不斷改進(jìn)完善，以期獲得創(chuàng)造性成果。從這些方面來看都需要學(xué)生有一定的證據(jù)推理的思維和較強(qiáng)的邏輯思維能力。

三、重塑新型課堂學(xué)習(xí)文化，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理素養(yǎng)

1.創(chuàng)設(shè)真實(shí)的知識情境，激發(fā)證據(jù)推理意識

陶行知生活教育理論指出：知識源于生活生產(chǎn)情境，情境是知識的載體。有了情境的知識不再抽象孤立，而顯得具體生動(dòng)、有價(jià)值、富有啟迪性，更加能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對知識追根問源的熱情。

在滬教版初中化學(xué)“金屬化學(xué)性質(zhì)”的教學(xué)中，會(huì)呈現(xiàn)這樣的情境：某人將家中舊式或破損的黃金首飾帶到金店，兌換新黃金制品，工作人員在征得同意后，會(huì)用打火機(jī)粗略檢測首飾是否是假黃金冒充。

面對這樣的情境，學(xué)生肯定興趣十足，自然而然就會(huì)產(chǎn)生疑問：利用什么現(xiàn)象來說明黃金真假呢？為什么出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？學(xué)生就會(huì)下意識地去搜索證據(jù)并交流：

（1）很多假黃金制品的主要成分就是銅鋅合金，銅在空氣中灼燒時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)變化生成黑色的氧化銅。

（2）真金不怕火煉，黃金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，推斷黃金灼燒時(shí)不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，沒有明顯現(xiàn)象。

（3）學(xué)生還提出利用稀鹽酸鑒別也比較簡單可靠。鋅與鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生大量氣泡，黃金則不能與稀鹽酸反應(yīng)，現(xiàn)象差異很大，很容易鑒別出真假。

通過這個(gè)過程就可以理解用灼燒法（灼燒后表面變黑的就是假黃金）檢測黃金真假的粗略方法。一些學(xué)生也會(huì)根據(jù)已學(xué)知識和經(jīng)驗(yàn)提出其它方法：比如看顏色光澤（真金為深赤黃色光澤）、比硬度（真金指甲劃、牙咬留痕）、稱重量（真金同體積較重）等方法，并會(huì)討論比較這些方法的合理性、科學(xué)性和簡易性等。在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生會(huì)意識到化學(xué)知識能幫助我們解決很多現(xiàn)實(shí)問題，深刻體會(huì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值。課后回家學(xué)生也可能會(huì)親自嘗試這個(gè)方法，來展示自己的成就感。

在這樣的現(xiàn)實(shí)情境中學(xué)習(xí)，學(xué)生就會(huì)自覺地尋找解決問題的證據(jù)，進(jìn)行合理的分析推理歸納，享受愉快的學(xué)習(xí)過程，不斷激發(fā)利用證據(jù)來推理學(xué)習(xí)的意識。

2.開展科學(xué)探究，拓展證據(jù)推理深度和高度

科學(xué)探究是一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式，一般按照提出問題一作出假設(shè)一設(shè)計(jì)方案一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一收集證據(jù)一分析推理一反思修正一得出結(jié)論等步驟開展。可見，科學(xué)探究過程蘊(yùn)含著收集、利用證據(jù)和推理分析的過程，科學(xué)探究有助于培養(yǎng)學(xué)生的求證精神，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，是培養(yǎng)、拓展證據(jù)推理這一關(guān)鍵能力的重要途徑。

在滬教版初中化學(xué)“化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系”教學(xué)中，面對化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量是否變化的問題時(shí)，在酒精燃燒、鐵絲生銹的真實(shí)情境中，學(xué)生根據(jù)自已的已有經(jīng)驗(yàn)、化學(xué)知識，會(huì)對化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量變化作出假設(shè)如下：

（1）酒精燃燒后什么物質(zhì)都沒有留下，反應(yīng)后總質(zhì)量肯定是減少了。

（2）鐵絲生銹后表面有一層鐵銹，增加了氧氣和水的質(zhì)量，反應(yīng)后總質(zhì)量肯定是增加了。

（3）酒精燃燒雖然什么也沒留下來，但是轉(zhuǎn)化成了水和二氧化碳，與反應(yīng)的酒精和氧氣的總質(zhì)量是相等;鐵絲生銹是因?yàn)榕c氧氣、水反應(yīng)了，鐵和氧氣、水的元素全部轉(zhuǎn)移到了鐵銹中，故總質(zhì)量是相等的。總之，化學(xué)反應(yīng)前后總質(zhì)量肯定是不變的。

面對這三種看似都言之鑿鑿的假設(shè)，學(xué)生就會(huì)迫不及待來證明，收集了證據(jù)比如：

（1）查閱化學(xué)史料“波義耳失敗的鵝頸瓶實(shí)驗(yàn)和拉瓦錫成功的鵝頸瓶實(shí)驗(yàn)”并分析原因：波義耳敞口體系實(shí)驗(yàn)不斷消耗外界空氣中的氧氣才導(dǎo)致質(zhì)量增加。

（2）完成密閉容器中硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液反應(yīng)、石灰石與鹽酸反應(yīng)前后總質(zhì)量變化等探究性實(shí)驗(yàn)，得出在密閉體系中的化學(xué)變化前后總質(zhì)量保持不變。

（3）利用鎂條在氧氣中燃燒生成氧化鎂的反應(yīng)，從微觀角度分析：化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物中鎂原子和氧原子重新組合轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏倪^程，前后鎂原子和氧原子的數(shù)目、質(zhì)量都不變，也沒有產(chǎn)生新的原子，反應(yīng)前后微粒的相對質(zhì)量也不變，通過宏觀一微觀一符號三重表征，來對假設(shè)進(jìn)行推理證實(shí)或證偽。

最終證實(shí)了假設(shè)（3）正確，從而科學(xué)地認(rèn)識了質(zhì)量守恒定律。在這個(gè)過程中學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)一切化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒定律，在密閉體系中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)艽_保實(shí)驗(yàn)的成功，升華了探究的高度。

學(xué)生通過親身經(jīng)歷科學(xué)探究過程，增進(jìn)了對化學(xué)學(xué)科的感情，發(fā)展了自身的學(xué)科素養(yǎng)。通過科學(xué)探究能使學(xué)生意識到需要提出問題、大膽猜測，依據(jù)已有知識經(jīng)驗(yàn)做出初步推測論證，通過實(shí)驗(yàn)、觀察、調(diào)查、查閱資料等多種手段收集事實(shí)與證據(jù)，并進(jìn)行討論、加工整理，判斷證據(jù)與假設(shè)間的關(guān)系，推理得出合理的結(jié)論，并利用比較、歸納、分類等方法建立知識間的關(guān)系，使知識系統(tǒng)化[2]。

3.巧設(shè)問題串，內(nèi)化證據(jù)推理素養(yǎng)

學(xué)習(xí)過程就是提出問題、思辨問題、解決問題的不斷循環(huán)的學(xué)生活動(dòng)，問題是思維的起點(diǎn)。教師可以利用問題串來引導(dǎo)學(xué)生、開展教學(xué)工作，促使初中生能夠在提出問題、反思問題、解決問題的過程中，獲得更具體有效的知識，提高自身的學(xué)習(xí)能力。

在滬教版初中化學(xué)“堿與非金屬氧化物反應(yīng)”的教學(xué)中，設(shè)計(jì)如下問題串：

（1）你知道氫氧化鈣溶液參與的化學(xué)反應(yīng)嗎？寫出化學(xué)方程式。

（2）氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應(yīng)嗎？比較與氫氧化鈣溶液反應(yīng)的產(chǎn)物，分析此反應(yīng)的生成物。怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明？

（3）實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)或吸收二氧化碳用哪種溶液更好？

（4）工業(yè)廢氣中產(chǎn)生一些二氧化硫氣體（與二氧化碳化學(xué)性質(zhì)相似），能否利用氫氧化鈣或是氫氧化鈉來吸收，防止污染環(huán)境？

問題串中的每一個(gè)問題之間往往相互聯(lián)系，層層遞進(jìn)，問題（1）是學(xué)生已有的知識積累，結(jié)合氫氧化鈉和氫氧化鈣都是堿類，在水溶液中都能電離出OH-，可以作為問題（2）分析推理所需要的直接使用的證據(jù)，問題（3）（4）的解決也是建立在（1）（2）作為證據(jù)的基礎(chǔ)上。這樣讓學(xué)生對某一課題的思考不斷深入，不斷尋找證據(jù)，能更好地強(qiáng)化利用證據(jù)進(jìn)行推理解答的過程，使證據(jù)推理成為學(xué)生的一種學(xué)習(xí)能力，在此過程中能使學(xué)生更好地理解知識之間的聯(lián)系與差異，更好地將知識系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，使知識證據(jù)不斷內(nèi)化，使推理思維能力不斷提升。

4.基于核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)過程評價(jià)，優(yōu)化證據(jù)推理思維過程

基于化學(xué)核心素養(yǎng)的評價(jià)更加關(guān)注的是學(xué)生在真實(shí)、開放環(huán)境中的學(xué)習(xí)過程，關(guān)注的是學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出的長處與不足，而非最終的學(xué)習(xí)成果，是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體驗(yàn)失敗和成功都是快樂，自己的學(xué)習(xí)是有意義的，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展[3]。

對證據(jù)推理學(xué)習(xí)過程的評價(jià)是對學(xué)生收集證據(jù)的角度、方式及關(guān)聯(lián)性進(jìn)行評價(jià)、對證據(jù)辨識處理過程的評價(jià)、對證據(jù)與未知問題事實(shí)按邏輯進(jìn)行證據(jù)推理過程的評價(jià)、是對學(xué)生不斷質(zhì)疑反思，改進(jìn)或調(diào)整證據(jù)推理思維過程的評價(jià)。評價(jià)并不局限于某一次證據(jù)推理的過程，而是強(qiáng)調(diào)學(xué)生多次親身參與的過程，也是對學(xué)生思維過程轉(zhuǎn)變、優(yōu)化的評價(jià)，能幫助學(xué)生更好地優(yōu)化證據(jù)推理思維過程。

5.運(yùn)用證據(jù)推理，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新萌發(fā)

學(xué)習(xí)過程中運(yùn)用證據(jù)進(jìn)行推理解決問題的過程中，可能進(jìn)行證實(shí)，也可能進(jìn)行證偽，這是去偽存真、實(shí)事求是的科學(xué)精神。學(xué)生在這個(gè)過程中不斷根據(jù)證據(jù)推演，不斷地質(zhì)疑、反思、修正，進(jìn)而解決問題，更能實(shí)現(xiàn)對問題進(jìn)一步的深入研究，甚至產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)。

在滬教版初中化學(xué)“二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)”的教學(xué)中，學(xué)生就會(huì)提出質(zhì)疑：沒有明顯現(xiàn)象就無法說明反應(yīng)真實(shí)發(fā)生了。那么該如何來證明反應(yīng)的發(fā)生呢？隨之，學(xué)生展開了一系列的質(zhì)疑、討論：

“學(xué)生一”提出在軟塑料瓶中實(shí)驗(yàn)，軟塑料瓶中二氧化碳被氫氧化鈉反應(yīng)吸收，內(nèi)部壓強(qiáng)變小，瓶子就癟了。

“學(xué)生二”對“學(xué)生一”提出了質(zhì)疑：二氧化碳與氫氧化鈉溶液中的水反應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)相同現(xiàn)象。應(yīng)該做對比實(shí)驗(yàn)，相同軟塑料瓶集滿二氧化碳后倒入等體積的水和氫氧化鈉溶液，比較變癟的程度大小。

“學(xué)生三”同意“學(xué)生二”的這個(gè)做法，同時(shí)也提出了自己的想法，氫氧化鈉反應(yīng)了，OH-消失了，堿性就消失了，可以用酚酞試液來檢測。

“學(xué)生四”對“學(xué)生三”提出質(zhì)疑：反應(yīng)生成的碳酸鈉溶液也是堿性的，酚酞試液就無法分辨了，提出可以加入足量鹽酸，因?yàn)樘妓徕c與鹽酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，產(chǎn)生氣泡這一現(xiàn)象比較明顯。

“學(xué)生五”提出可以利用碳酸鈉與氫氧化鈣或氯化鈣溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀來說明。

不斷質(zhì)疑和新的想法不斷提出，思維不斷碰撞，通過實(shí)驗(yàn)對自己的質(zhì)疑和想法加以證實(shí)或證偽，創(chuàng)新精神也就隨之萌發(fā)了。

四、證據(jù)推理使初中化學(xué)教學(xué)正本清源

基于證據(jù)推理的教學(xué)讓教師放棄權(quán)威者的身份，還課堂予學(xué)生，還時(shí)間空間予學(xué)生，學(xué)生成了課堂學(xué)習(xí)的真正主宰者，教師是輔助者，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的“腳手架”。學(xué)生的學(xué)習(xí)都是自發(fā)的、獨(dú)立的、互助的、真實(shí)的。在毫無壓制中展開學(xué)習(xí)，輕松地運(yùn)用證據(jù)進(jìn)行推理，盡情愉快地學(xué)習(xí)，學(xué)生的思維得以釋放，學(xué)習(xí)能力得以提高，創(chuàng)新精神得以激發(fā)。學(xué)生會(huì)很期待這樣的課堂，期待每一次“證據(jù)推理”化學(xué)學(xué)習(xí)的到來。

參考文獻(xiàn)

[1]吳克勇，蔡子華.證據(jù)推理解讀及教學(xué)思考——以化學(xué)學(xué)科為例[J].教育研究與評論，2018（1）：79-83

[2] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：10-15

[3]皇甫倩.基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的的課程學(xué)習(xí)診斷[J].中學(xué)化學(xué)教與學(xué)，2018（12）：17-20