基于證據(jù)推理思維培養(yǎng)的化學(xué)課堂教學(xué)策略

曹國新　杭進華

[摘? ?要]為培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)推理的思維方式，可通過創(chuàng)設(shè)問題情境，喚起學(xué)生的證據(jù)意識;通過知識結(jié)構(gòu)化，夯實學(xué)生的證據(jù)推理邏輯;利用創(chuàng)新實驗，啟發(fā)學(xué)生的證據(jù)推理思維。

[關(guān)鍵詞]證據(jù)推理;思維方式;教學(xué)策略

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）29-0072-02

一、問題的提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出了包括“宏觀辨析與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“實驗探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神和社會責(zé)任”等五個要素的高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)（簡稱“化學(xué)核心素養(yǎng)”） [1]。其中，“證據(jù)推理和模型認知”占有一席之地。揚州大學(xué)的吳星教授多次提出“要培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)推理的思維方式”。筆者認為“基于證據(jù)推理”，就是要尊重事實，注重收集證據(jù)，在此基礎(chǔ)上進行判斷和推理，得出化學(xué)知識和原理，并在學(xué)習(xí)的過程中逐步形成“基于證據(jù)推理”的化學(xué)學(xué)科特有的思維方式。

目前，在權(quán)威期刊中搜索“基于證據(jù)”這一關(guān)鍵詞，相關(guān)的文章主要是研究教育政策的，關(guān)于化學(xué)學(xué)科教學(xué)的文章并不多。那么在化學(xué)教學(xué)中，如何培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)推理的思維方式呢？首先，要創(chuàng)設(shè)能夠產(chǎn)生問題的情境，整節(jié)課圍繞情境解決問題;其次，要根據(jù)問題提出猜想，設(shè)計實驗方案;最后，展開實驗探究，采取定性和定量相結(jié)合的方式，組織學(xué)生進行歸納總結(jié)，從而得出結(jié)論，達成思維上的共識。

二、教學(xué)策略

1.創(chuàng)設(shè)問題情境，喚起學(xué)生的證據(jù)意識

蘇州大學(xué)附屬中學(xué)的張援老師說過，一節(jié)好課首先要有“一個讓眼前一亮的開頭”。其實就是要創(chuàng)設(shè)一個好的情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在真實情境的引導(dǎo)下解決問題。如在講解《鈉的性質(zhì)與應(yīng)用》時，可以創(chuàng)設(shè)這樣的問題情境：

[問題情境1]展示一瓶金屬鈉，并提問：“為什么鈉不能暴露在空氣中？”接下來課堂就要解決這個問題。教師引導(dǎo)學(xué)生從空氣的成分出發(fā)進行大膽的猜測。學(xué)生可能會提出很多猜想，如鈉與空氣中的氧氣反應(yīng)等;接著猜測生成物是什么，并嘗試寫出化學(xué)方程式;然后通過實驗來進行取證：在空氣中，鈉用小刀切開后截面會變暗，由該實驗現(xiàn)象推理得出：鈉與氧氣反應(yīng)得到氧化鈉。

[問題情境2]鈉在空氣中加熱的條件下，還是得到氧化鈉嗎？根據(jù)這個問題，可以設(shè)計將一小塊金屬鈉放在易拉罐底部加熱的實驗。學(xué)生通過實驗可以收集證據(jù)，證明得到的淡黃色固體是過氧化鈉。

[問題情境3] 金屬鈉能置換出硫酸銅溶液中的銅嗎？該問題激發(fā)了學(xué)生的探究興趣。依據(jù)金屬活動性順序表，金屬鈉排在銅的前面，理論上有可能置換出硫酸銅溶液中的銅。學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)，生成的是藍色沉淀，并沒有得到預(yù)期的銅。意外生成使學(xué)生重新思考收集證據(jù)的思路，改用金屬鈉與水反應(yīng)，通過實驗現(xiàn)象，推理出鈉與硫酸銅反應(yīng)的實質(zhì)是，鈉先與水反應(yīng)，生成氫氧化鈉，氫氧化鈉再與硫酸銅反應(yīng)，得到氫氧化銅沉淀。

通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，引發(fā)了很多有意義的問題，以問題為依托，學(xué)生在收集證據(jù)的過程中進行推理分析，體驗了化學(xué)學(xué)習(xí)的快樂，獲得了思維的提升。

2.知識結(jié)構(gòu)化，夯實學(xué)生的證據(jù)推理邏輯

嚴(yán)謹?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)是一節(jié)好課成功的關(guān)鍵。如《氯氣的制備》這一節(jié)課的教學(xué)中，可設(shè)計以下問題以驅(qū)動整節(jié)課的教學(xué)。

[問題情境1]氯氣在自然界中為什么不能以單質(zhì)存在？

[問題情境2]如何由氯離子獲得氯氣？

[問題情境3]生產(chǎn)氯氣時需要哪些設(shè)備和儀器？

這三個問題緊緊相扣，分別從存在、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的角度進行提問。第一個問題，可以從氯氣的活潑性來解決;第二個問題，可以從氧化還原反應(yīng)的角度進行推理，通過電解的方法獲得;第三個問題與生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，涉及氯氣的生產(chǎn)過程、提純過程、收集過程以及尾氣的處理過程。在解決問題的過程中，學(xué)生形成了嚴(yán)謹?shù)闹R結(jié)構(gòu)，經(jīng)歷了規(guī)范的、嚴(yán)謹?shù)倪壿嬐评?，鍛煉了理性思維。

3.創(chuàng)新實驗，啟發(fā)學(xué)生的證據(jù)推理思維

現(xiàn)行蘇教版教材《化學(xué)2》對氫氧燃料電池的原理做了介紹，但缺少相關(guān)的實驗呈現(xiàn)，學(xué)生對其沒有通電就能產(chǎn)生電流表示懷疑;還有學(xué)生覺得氫氣和氧氣在燃燒條件下才能發(fā)生反應(yīng)，沒有燃燒怎么會有電流。筆者從教學(xué)實際出發(fā)，對實驗進行了創(chuàng)新設(shè)計，即先利用電解法制得氫氣和氧氣，將氫氣和氧氣預(yù)先儲存在儲氣瓶中，再通過導(dǎo)氣管通入燃料電池模塊，使小電扇轉(zhuǎn)動。在教學(xué)過程中，設(shè)計了如下問題情境：

[問題情境1]小電扇為什么會轉(zhuǎn)動？

學(xué)生看到實驗現(xiàn)象后很驚訝，因為氫氣與氧氣并沒有燃燒，但是小電扇卻發(fā)生了轉(zhuǎn)動，確確實實產(chǎn)生了電能。該問題激發(fā)了學(xué)生尋找小電扇轉(zhuǎn)動動能的興趣。經(jīng)過對已學(xué)知識進行分析推理，學(xué)生得出了小電扇轉(zhuǎn)動的原因是電路中有電流產(chǎn)生，而電子的定向移動能夠產(chǎn)生電流。學(xué)生的思維豁然開朗。

[問題情境2]電子來源于哪里呢？

燃料電池模塊由兩個電極和質(zhì)子交換膜組成，通氫氣的一極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，通氧氣的一極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，質(zhì)子交換膜作為傳遞H+的介質(zhì)，只允許H+通過。

負極：H2-2e-=2H+

正極：O2+4e-+4H+=2H2O

宏觀上，學(xué)生看到小電扇轉(zhuǎn)動，說明電路中有電流產(chǎn)生，有利于學(xué)生從微觀電子轉(zhuǎn)移的角度認識燃料電池的原理。在學(xué)生收集證據(jù)的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，由于知識水平的限制和實驗條件的制約，很多實驗沒有辦法去完成。在教學(xué)過程中，教師要想方設(shè)法，通過一些技術(shù)手段，使平時“看不見”的一些實驗現(xiàn)象能夠“看得見”，為學(xué)生的證據(jù)推理提供技術(shù)保障。

三、教學(xué)反思

1.基于證據(jù)推理的思維是需要一個培養(yǎng)過程的，其關(guān)鍵在于問題情境的創(chuàng)設(shè)。問題情境創(chuàng)設(shè)得好不好，能不能統(tǒng)領(lǐng)整個課堂，能不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，都會影響學(xué)生思維的深度。在情境素材的使用過程中，教師要注意提出的問題要貫穿整個課堂，即要讓學(xué)生經(jīng)歷一個完整的證據(jù)推理過程，自主解決所遇到的問題，否則就失去了思維培養(yǎng)的意義。

2.對化學(xué)而言，證據(jù)意識也可以認為是實驗意識，實驗是化學(xué)學(xué)習(xí)的“根”，證據(jù)推理是問題研究的“魂”;實驗?zāi)康木褪鞘占C據(jù)，收集證據(jù)的目的就是為了得出結(jié)論。在教學(xué)過程中，教師要強化實驗教學(xué)，尤其是一些不容易在課堂上展示的實驗，對其進行實驗改進，為學(xué)生的素養(yǎng)培養(yǎng)提供實驗保障。在課堂上要多開展一些學(xué)生活動，讓學(xué)生充分展示自己，使推理論證成為一種學(xué)習(xí)習(xí)慣。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

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

（責(zé)任編輯 羅? ?艷）