以線索為導向的證據(jù)推理課例研究

楊琦莎 陳迪妹

[摘 ? 要]以“探究新制氯水的成分”的教學為例，以化學史為線索創(chuàng)設情境提出問題，并展開以客觀事實、化學實驗等方式收集證據(jù)、驗證猜想、推理結果的探究式教學，對化學學科核心素養(yǎng)中“證據(jù)推理”素養(yǎng)的培養(yǎng)進行了有效探究。

[關鍵詞]新制氯水的成分;線索;證據(jù)推理

[中圖分類號] ? G633.8 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? A ? ? ? ?[文章編號] ? 1674-6058（2019）26-0072-02

一、問題的提出

高中化學學科核心素養(yǎng)是高中生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”5個方面，是學生必備的科學素養(yǎng)[1]。每個核心素養(yǎng)與高中生的化學學習過程相輔相成。其中“證據(jù)推理”要求學生通過相應的線索，基于證據(jù)進行分析推理，證實或證偽假設，形成化學學科的思想和方法，形成證據(jù)意識。

“氯氣的性質”選自蘇教版化學必修1，屬于元素化合物知識。元素化合物知識的學習，不僅能使學生掌握有關學習、生產(chǎn)、生活、科研所必備的專業(yè)基礎知識，也能加深其對基本概念和基礎理論的理解，是培養(yǎng)和發(fā)展學生化學學科能力和核心素養(yǎng)的重要途徑[2]?！奥葰馀c水的反應”既是“氯氣的性質”這一節(jié)課中有關氯氣性質的重點，也是難點[3]。同時無機元素化合物的性質、變化和應用對于“證據(jù)推理和模型認知”核心素養(yǎng)的要求很高[4]。因此，本文以“探究新制氯水的成分”為載體，以線索為導向，以證據(jù)為鏈接，開展探究式教學，為培養(yǎng)學生的“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)提供有效的探究思路。

二、以線索為導向的教學設計

1.以史為線，創(chuàng)設情境

只有提供一定的線索提示，才能為后續(xù)的邏輯推理提供可能。蘇教版化學必修1第41頁的“化學史話”為推測“氯水中的成分”提供了很好的線索，成為證據(jù)推理的關鍵。

【化學史話】瑞典化學家舍勒于1774年在研究軟錳礦（主要成分是MnO2）時，把鹽酸與軟錳礦混合在一起加熱，意外地發(fā)現(xiàn)生成了一種具有強烈的刺激性氣味的黃綠色氣體。這立即引起了舍勒的興趣，并對它進行了研究。他將制備出來的氣體溶解到水中，發(fā)現(xiàn)這種氣體的水溶液略顯酸性，還能使花朵、紙張、葉子等的顏色褪去;將蚱蜢放進裝滿這種氣體的容器中，蚱蜢蹦跶幾下就死去了。這種黃綠色的氣體就是氯氣。

【線索提示】氯氣的水溶液為什么呈酸性？氯氣為什么能使花朵、紙張、葉子褪色？氯水的成分究竟是什么？

【演示實驗1】取一支盛滿氯氣的試管，將其倒扣在水槽中，靜置一段時間后觀察現(xiàn)象。

【學生觀察】試管內(nèi)的液面上升，水溶液為淺黃綠色。

設計意圖：根據(jù)“化學史話”中隱含的線索，讓學生知道將氯氣通入水中其會與水發(fā)生反應，形成淺黃綠色的氯水，呈酸性，并能使有色物質褪色。再通過相應的演示實驗加深學生的直觀印象，為后續(xù)的證據(jù)推理埋下線索伏筆。

2.以證為鏈，實驗佐證

化學是在分子、原子水平上研究物質組成、結構、性質及其應用的一門學科，以實驗為基礎進行證據(jù)推理需要在已有的信息提示下大膽地猜測，并通過實驗小心地驗證，從而建立觀點、結論和證據(jù)之間的邏輯關系。

【線索】酸性水溶液 ? ? ? ? ? ? 【猜想】H+（鹽酸）

漂白性 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?氯氣/新物質

淺黃綠色 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?氯氣/新物質

【教師提問】如何設計相應的實驗方案驗證氯水中含有鹽酸？

【學生探究性實驗】

【順勢提問】這種具有漂白性的物質是什么？

【大膽猜想】

【小心求證】學生小組討論設計相應的實驗方案，交流分享，教師反饋。

（1）求證氯氣是否具有漂白性;（2）要排除水的影響;（3）前后要有對比。

【演示實驗2】將干燥的氯氣依次通過放有干燥的紅色布條的集氣瓶和放有濕潤的紅色布條的集氣瓶。

【學生】觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

【實驗現(xiàn)象】干燥的紅色布條不褪色;濕潤的紅色布條褪色。

【教師追問】從上述實驗結果可以得出什么結論？

【學生總結】（1）干燥的氯氣本身沒有漂白性;（2）氯水具有漂白性;（3）氯氣與水反應生成了另一種具有漂白性的物質。

【學生疑惑】這種物質究竟是什么呢？

設計意圖： 結合“化學史話”中的線索提示，學生一步步地推敲、猜想，從元素守恒的角度分析并通過相應的實驗驗證，得到新制氯水中含有鹽酸。在檢驗溶液中存在H+的實驗時，進一步證實了氯水具有漂白性，那么究竟是哪種物質具有漂白性呢？學生通過小組討論、猜想，設計相應的實驗驗證，進而得到“干燥的氯氣無漂白性，氯水中有一種能使有色物質褪色的新物質”的結論。上述一系列環(huán)節(jié)，緊緊圍繞著“線索提示”展開，在“線索—猜想—設計方案—實驗驗證—結論”這一系列環(huán)節(jié)中充分體現(xiàn)了“以學生為主體”，同時也有效地發(fā)展了學生的證據(jù)意識和探索精神。

“疑惑才能激發(fā)思維的碰撞。”那么，氯水中的漂白性物質究竟是什么呢？仍需要學生根據(jù)相應的線索做進一步的探究。

3.以伏為解，解惑答疑

【學習卡】 次氯酸（HClO），一種很弱的酸，不穩(wěn)定，容易分解放出氧氣。其僅存在于溶液中，濃溶液呈黃色，稀溶液為無色，有非常刺激的、類似氯氣的氣味，能使染料等有機色素褪色，有漂白性，還能殺死水中的細菌，起消毒的作用。

【提煉信息】氯水中具有漂白性的物質為次氯酸。

【教師提問】經(jīng)過上述驗證，大家覺得新制得的氯水中應含有哪些成分？

【學生回答】①氯水中含有水、鹽酸、次氯酸;②氯水中含有氯氣、水、鹽酸、次氯酸。

【教師追問】如何確定新制氯水中是否含有氯氣？

【學生回答】新制氯水為淺黃綠色溶液，而水、鹽酸均為無色，次氯酸濃溶液為黃色，稀溶液為無色，所以推測氯水中的顏色應該是氯氣的顏色。

【教師反饋】很好！通過溶液的顏色我們可以推斷出氯水中含有氯氣。

【教師提問】那么，我們?nèi)绾斡米C據(jù)來說明氯水中含有水？

【學生回答】可用無水硫酸銅檢驗，將氯水滴入無水硫酸銅中，若硫酸銅變藍色，則說明氯水中含有水。

【演示實驗3】氯水滴入無水硫酸銅中。

【實驗結果】白色的無水硫酸銅粉末變藍，說明氯水中含有水。

【學生總結】新制氯水中含有氯氣、水、鹽酸、次氯酸。

設計意圖：該環(huán)節(jié)通過學習卡的形式給學生提供相應的信息，讓學生從所給的信息中得到相應的線索和提示，發(fā)展了學生提煉信息的能力。同時該環(huán)節(jié)與演示實驗1中的鋪墊相呼應，上述的伏筆為學生推斷氯水中可能含有氯氣提供了有效的線索。最后，結合真實的直觀感受，通過分析氯水的顏色，說明氯水中確實存在氯氣。該環(huán)節(jié)不僅讓學生掌握了相應的知識，還發(fā)展了學生邏輯的連貫性和思維的靈敏性，同時還能讓學生學以致用。

三、教學設計思路

該課例以“探究新制氯水的成分”為內(nèi)容載體，緊緊圍繞蘇教版化學必修1中關于“化學史話——氯的發(fā)現(xiàn)”中有關氯水的性質為線索展開，從“酸性”“漂白性”“淺黃綠色”“水溶液”這四大方面對氯水的主要成分進行有效探究，從“線索—猜想—證據(jù)—結論”各個方面優(yōu)化了教學設計（如圖1），從而有效落實了對學生“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

四、教學反思

縱觀該課例的設計，以線索為導向，在課堂中充分體現(xiàn)了以“學生為主體”的教學理念。問題情境的創(chuàng)設能讓學生更好地融入課堂，知識的功能價值只有基于真實的學習情境和豐富多樣的學科活動，才可能轉化為學生自覺主動、合理的認識方式（角度、思路、思維方式），形成核心素養(yǎng)[4]。以“化學史話”為線索創(chuàng)設情境，并以此展開探究式教學，讓學生通過已知線索結合書本中的實驗自行設計探究性探究式實驗，一步步地進行推理、驗證、總結，發(fā)展了學生的探究能力和證據(jù)推理能力，為學生的全面發(fā)展提供了可能。

[ ?參 ? 考 ? 文 ? 獻 ?]

[1] ?中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2] ?姜言霞， 王磊， 支瑤. 元素化合物知識的教學價值分析及教學策略研究[J]. 課程·教材·教法， 2012（9）：106-112.

[3] ?吳蘭. 化學實驗教學中的課例研究：以“新制氯水成分的探究”為例[J]. 化學教學， 2012（11）：39-41.

[4] ?王磊， 魏銳. 學科核心素養(yǎng)發(fā)展導向的高中化學課程內(nèi)容和學業(yè)要求：《普通高中化學課程標準（2017年版）》解讀[J]. 化學教育， 2018（9）：48-53.

（責任編輯 羅 ? 艷）