基于證據(jù)推理的化學(xué)課堂教學(xué)初探

摘 要：在化學(xué)課堂的教學(xué)過程中，教師要注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的能力培養(yǎng)，改變當(dāng)前化學(xué)課堂教學(xué)中簡單的“拿來主義”，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量，倡導(dǎo)以證據(jù)推理為學(xué)生主動獲取知識的方式。以蘇教版化學(xué)反應(yīng)原理中《沉淀溶解平衡》的教學(xué)為例，闡述在化學(xué)課堂教學(xué)的三個主要環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理意識，真正使化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)落到實處。

關(guān)鍵詞：證據(jù)推理;認(rèn)知遷移;課堂教學(xué)

縱觀近幾年江蘇化學(xué)高考試題，實驗探究、工藝流程、圖表分析的比重呈增大的趨勢，這類試題重點考查學(xué)生運(yùn)用觀察、實驗、閱讀信息等手段獲取證據(jù)，基于證據(jù)推理形成結(jié)論的能力，而很多學(xué)生對此無從下手，心存恐懼，是何原因造成這種現(xiàn)象呢？當(dāng)我們把目光聚焦于課堂教學(xué)時不難發(fā)現(xiàn)問題的根源：大多數(shù)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)行為表現(xiàn)為“聽”和“記”，而教師因課時緊張和應(yīng)試壓力，簡化知識的形成過程，較少引導(dǎo)學(xué)生去關(guān)注證據(jù)來源是否可靠，證據(jù)是否充分，推理是否合理，長此以往，學(xué)生習(xí)慣于知識的再現(xiàn)，證據(jù)推理意識日漸薄弱，更無法實現(xiàn)學(xué)力的可持續(xù)發(fā)展，所以課堂教學(xué)方式的改變刻不容緩。下面以蘇教版《沉淀溶解平衡》教學(xué)為例，談?wù)勅绾卧谡n堂教學(xué)的三個環(huán)節(jié)中滲透證據(jù)推理意識的培養(yǎng)。

一、從證據(jù)推理中引出新知

課堂導(dǎo)入是連接新舊知識的橋梁，設(shè)計精妙的導(dǎo)入能瞬間抓住學(xué)生的注意力，快速將學(xué)生帶入求知的領(lǐng)空。實驗導(dǎo)入為學(xué)生喜歡，也最具沖擊力，由實驗引發(fā)的猜想與論證的過程是引出新知的絕佳途徑。

例如，要使學(xué)生自然地認(rèn)識沉淀溶解平衡的存在，可演示實驗：將AgCl固體加入蒸餾水中充分振蕩、靜置，在上層清液滴加KI溶液，引導(dǎo)學(xué)生從實驗證據(jù)中推測其原因。此過程學(xué)生思維進(jìn)程如下：

【實驗現(xiàn)象】上層清液出現(xiàn)渾濁。

【實驗結(jié)論】生成AgI沉淀，上層清液存在Ag+。

【實驗現(xiàn)象】上層清液略顯渾濁。

【實驗結(jié)論】AgI生成量少，上層清液存在Ag+的量少。

得出當(dāng)AgCl固體加入到蒸餾水中充分振蕩、靜置后，在上層清液中存在難溶電解質(zhì)AgCl的沉淀溶解平衡AgCl（s）？葑Ag++Cl-，進(jìn)而引發(fā)思考：在上層清液滴加KI溶液為什么能生成AgI沉淀？順利轉(zhuǎn)入本節(jié)課的核心學(xué)習(xí)內(nèi)容。

二、在證據(jù)推理中深化認(rèn)識

實驗現(xiàn)象僅是事實證據(jù)，事實證據(jù)必須經(jīng)過科學(xué)推理才能洞察問題本質(zhì)。美國教育心理學(xué)家奧蘇伯爾認(rèn)為：任何有意義的學(xué)習(xí)都是在原有學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，有意義的學(xué)習(xí)中一定有遷移。

在證據(jù)推理中認(rèn)知遷移是常用的解決問題的手段，所以要解決上述問題，首先必須弄清兩點：該內(nèi)容所屬板塊，已學(xué)的哪些理論適合使用？通過思考學(xué)生很快作出判斷，這是平衡問題，可用勒夏特列原理解釋。接著通過如下遞進(jìn)式證據(jù)推理破解問題。

【問題討論】實驗說明沉淀發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：AgCl（s）+ I？葑AgI（s）+Cl-，通過什么能證明上述轉(zhuǎn)化的可行性？

【發(fā)現(xiàn)問題】用平衡常數(shù)解決K=c（Cl-）/c（I-），如何求K的數(shù)值？

【視角轉(zhuǎn)換】沉淀溶解平衡AgCl（s）？葑Ag++Cl-，寫出K的表達(dá)式，引出Ksp，探討其內(nèi)涵。

【問題解決】K=c（Cl-）/c（I-）=c（Ag+）×c（Cl-）/c（Ag+）×c（I-）=Ksp（AgCl）/Ksp（AgI）=1.8×10-10/8.5×10-17=2.1×106，由K的數(shù)值推出AgCl（s）+I？葑AgI（s）+Cl-正反應(yīng)進(jìn)行程度大。

由此可見，基于證據(jù)推理下的學(xué)習(xí)活動環(huán)節(jié)常為：尋找證據(jù)→推理論證→構(gòu)建新知，尋找新舊知識的連接點是問題解決的突破口，在問題解決的過程中充分調(diào)動學(xué)生原有的知識儲備，強(qiáng)化了證據(jù)推理意識，促進(jìn)了知識體系的構(gòu)建與完善。

三、用證據(jù)推理來詮釋應(yīng)用

沉淀溶解平衡的應(yīng)用——沉淀轉(zhuǎn)化是該教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是通過實驗AgCl向AgI轉(zhuǎn)化，得出從Ksp大的沉淀向Ksp小的沉淀轉(zhuǎn)化相對容易，反之則難，進(jìn)而告知BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3需加飽和的Na2CO3溶液，且多次才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化。這樣的教學(xué)會導(dǎo)致兩種傾向：（1）將此結(jié)論記住套用;（2）學(xué)生產(chǎn)生很多疑惑。

疑惑1：BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3為什么選飽和的Na2CO3溶液，濃度稍減少行嗎？

疑惑2：BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3為什么要多次加入飽和的Na2CO3溶液？

疑惑3：Ksp小的沉淀向Ksp大的沉淀轉(zhuǎn)化是否均能實現(xiàn)？實現(xiàn)兩者間轉(zhuǎn)化需滿足什么條件？

為化解學(xué)生的疑惑，這里可按如下過程展開教學(xué)：

問題1：Ksp大的沉淀向Ksp小的沉淀轉(zhuǎn)化

【實驗引入】CaSO4固體滴加鹽酸。

【方案設(shè)計】由實驗得知CaSO4不易溶于鹽酸，設(shè)計方案將CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3。

【理論推測】CaSO4微溶，CaCO3難溶，將Ksp大的沉淀向Ksp小的沉淀轉(zhuǎn)化，試劑選用Na2CO3溶液。

【實驗證據(jù)】CaSO4固體中加入Na2CO3溶液，充分振蕩，再加入鹽酸，沉淀溶解。

【歸納總結(jié)】Ksp大的沉淀向Ksp小的沉淀轉(zhuǎn)化相對容易，鞏固認(rèn)識。

問題2：Ksp小的沉淀向Ksp大的沉淀轉(zhuǎn)化

【方案設(shè)計】已知Ksp（BaSO4）=1×10-10，Ksp（BaCO3）=5×10-9，設(shè)計方案將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3。

【問題討論】試劑選用Na2CO3溶液，通過計算判斷下列轉(zhuǎn)化的可行性BaSO4（s）+CO32-？葑BaCO3（s）+SO42-，并討論所加試劑的濃度要求。

【理論證據(jù)】K=c（SO42-）/c（CO32-）=c（Ba2+）×c（SO42-）/c（Ba2+）×c（CO32-）=Ksp（BaSO4）/Ksp（BaCO3）=1×10-10/5×10-9=1/50，K值說明該反應(yīng)能進(jìn)行，但程度小，需多次轉(zhuǎn)化;平衡時c（CO32-）=50c（SO42-），若c（CO32-）=0.5mol/L，則溶液中c（SO42-）=0.01mol/L;若

c（CO32-）=5mol/L，則溶液中c（SO42-）=0.1mol/L，結(jié)合常溫時飽和Na2CO3溶液的濃度5mol/L，所以試劑選擇飽和Na2CO3溶液。

【總結(jié)提升】Ksp小的沉淀向Ksp大的沉淀轉(zhuǎn)化不是均能實現(xiàn)，Ksp相差不大且所加試劑溶解度大有利于沉淀轉(zhuǎn)化的進(jìn)行。

以上教學(xué)的展開是以問題解決為核心，設(shè)計方案為抓手，證據(jù)推理為手段，不斷運(yùn)用實驗事實和實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析推理，“發(fā)現(xiàn)”其中蘊(yùn)含的規(guī)律，求得問題的解決，從而獲得新認(rèn)識，學(xué)到新知識。

布魯納說過：“知識的獲得是一個主動的過程，學(xué)習(xí)者不是信息的被動接受者，而應(yīng)該是知識的主動參與者?！弊鳛橐幻處?，在實際的教學(xué)過程中要盡可能多地增加學(xué)生實驗，讓學(xué)生自己動手操作，親自實踐，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生，讓他們在實際操作過程中自己發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律，指導(dǎo)他們通過對實驗現(xiàn)象的觀察以及實驗數(shù)據(jù)的加工整理和分析歸納，進(jìn)而總結(jié)提煉出科學(xué)規(guī)律。

基于證據(jù)推理的化學(xué)課堂教學(xué)從本質(zhì)上來說，改變了現(xiàn)有化學(xué)課堂教學(xué)中簡單的“拿來主義”或者是演示實驗的“淺嘗輒止”。讓學(xué)生真正參與知識的形成過程，學(xué)習(xí)尋找證據(jù)，科學(xué)推理，得出結(jié)論，不斷把新知識納入自己已有的知識結(jié)構(gòu)中進(jìn)行同化或順應(yīng)，使新舊知識融為一體，而不再是一味地將記憶中的規(guī)律停留在習(xí)題上，不但要知其然，還要通過證據(jù)推理知其所以然，這樣的教學(xué)不僅提高了學(xué)生的思維能力，增加了他們的知識厚度，同時也促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)方式的根本性改變，真正培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣，促使他們主動學(xué)習(xí)，從而獲得全方位提升。

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作者簡介：阮群（1967.08—），女，江蘇太倉人，本科學(xué)歷，高級教師，研究方向：化學(xué)課堂教學(xué)。