發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理能力的活動(dòng)設(shè)計(jì)研究

楊 婷

(江蘇省蘇州市太倉(cāng)市沙溪第一中學(xué) 江蘇蘇州 215421)

初中階段的學(xué)生已經(jīng)具備一定的化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)能力，而證據(jù)推理作為化學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分，也逐漸受到教師的關(guān)注與重視。對(duì)于初中化學(xué)學(xué)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生無法運(yùn)用化學(xué)知識(shí)分析與解決實(shí)際問題，而在初中化學(xué)教學(xué)中，關(guān)于證據(jù)推理教學(xué)方法的使用也是少之又少，使學(xué)生的證據(jù)意識(shí)也存在不足，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生在證據(jù)收集、信息處理、邏輯表達(dá)及推理分析等方面存在短板，為此，初中化學(xué)教師一定要加強(qiáng)對(duì)證據(jù)推理教學(xué)方法的運(yùn)用，轉(zhuǎn)變學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)方法，促進(jìn)學(xué)生思維水平的提升，且學(xué)生證據(jù)推理能力的發(fā)展在一定程度上還有利于初中化學(xué)教學(xué)效率的提升。

一、證據(jù)推理概述

所謂的證據(jù)推理簡(jiǎn)稱D-S推理，也被稱之為登姆普斯特·謝弗推理方法，主要圍繞某一假設(shè)對(duì)其命題不確定性進(jìn)行多角度描述。證據(jù)推理主要由證據(jù)基礎(chǔ)、科學(xué)推理以及邏輯關(guān)系相互構(gòu)建而成，其理論基礎(chǔ)為皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論。新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生證據(jù)推理能力也進(jìn)一步進(jìn)行了解釋，即具備證據(jù)意識(shí)能夠根據(jù)證據(jù)對(duì)化學(xué)組織的結(jié)構(gòu)、變化等提出可能出現(xiàn)的假設(shè)，并對(duì)其進(jìn)行分析與推理的方式加以證實(shí)，進(jìn)而構(gòu)建論點(diǎn)與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系，以此對(duì)研究對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素等之間的相互關(guān)系進(jìn)行了解與掌握。自2017年化學(xué)核心素養(yǎng)的提出，證據(jù)推理也再次成為教育界關(guān)注的熱點(diǎn)問題，而如何在化學(xué)教學(xué)中通過開展證據(jù)推理活動(dòng)實(shí)現(xiàn)學(xué)生證據(jù)推理能力的發(fā)展也成為現(xiàn)階段初中化學(xué)教學(xué)需要深入研究的重要課題[1]。

二、發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理能力的活動(dòng)設(shè)計(jì)

（一）教材分析

“奇妙的二氧化碳”是滬教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第二章身邊的化學(xué)物質(zhì)第二小節(jié)內(nèi)容，是初中化學(xué)教學(xué)中需要學(xué)生重點(diǎn)掌握與了解的物質(zhì)之一。初三階段的學(xué)生已經(jīng)對(duì)性質(zhì)活潑的氧氣有了認(rèn)識(shí)與掌握，為本次基于推理能力的教學(xué)活動(dòng)開展也提供了一定的基礎(chǔ)。

（二）學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)“奇妙的二氧化碳”之前，學(xué)生已經(jīng)對(duì)“性質(zhì)活潑的氧”進(jìn)行了學(xué)習(xí)，而二氧化碳在學(xué)生的日常生活中也是常見的一種物質(zhì)，如汽水、跳跳糖、植物光合作用等都會(huì)涉及關(guān)于二氧化碳的內(nèi)容。所以，教師可以以學(xué)生的實(shí)際生活為切入點(diǎn)，通過開展證據(jù)推理活動(dòng)教學(xué)的方式來培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力與解決問題能力。初中階段的學(xué)生往往希望通過自主學(xué)習(xí)與探究的方式來獲得某一物質(zhì)的規(guī)律，為此，基于證據(jù)推理活動(dòng)的組織與實(shí)施，教師則需要引導(dǎo)學(xué)生通過收集證據(jù)、分析推理、得出結(jié)論等方式，促使學(xué)生主動(dòng)尋找物質(zhì)發(fā)展規(guī)律，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生證據(jù)推理能力的發(fā)展，提高學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

（三）教學(xué)目標(biāo)

1.從不同角度尋找證據(jù)對(duì)二氧化碳的性質(zhì)進(jìn)行判定；

2.對(duì)二氧化碳的用途進(jìn)行了解；

3.將證據(jù)推理結(jié)論運(yùn)用于生活。

（四）重點(diǎn)難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：從不同角度尋找證據(jù)對(duì)二氧化碳的性質(zhì)進(jìn)行判定。教學(xué)難點(diǎn)：二氧化碳與水的反應(yīng)。

（五）教學(xué)活動(dòng)

1.證據(jù)推理1：二氧化碳的食用——跳跳糖

教師以學(xué)生日常生活為證據(jù)推理教學(xué)活動(dòng)開展的切入點(diǎn)，并以問題的方式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生活中的二氧化碳進(jìn)行探究與分析。首先，教師提出問題：為什么跳跳糖會(huì)跳？跳跳糖中什么物質(zhì)在跳？教師提出問題之后，需要引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)跳跳糖外包裝進(jìn)行觀察來獲取線索，進(jìn)而得出：跳跳糖中的配料中含有二氧化碳，隨后教師利用石灰水進(jìn)行驗(yàn)證，讓學(xué)生對(duì)其現(xiàn)象進(jìn)行觀察與分析。石灰水驗(yàn)證現(xiàn)象：當(dāng)跳跳糖處于石灰水中時(shí)會(huì)冒出小氣泡，并發(fā)出噼啪的聲音，而石灰水則依舊是清澈的。學(xué)生面對(duì)這一現(xiàn)象時(shí)往往無法利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行解釋，所以，教師可以再次引導(dǎo)學(xué)生對(duì)跳跳糖的配料進(jìn)行審查，以獲取新的線索與證據(jù)，進(jìn)而得出：跳跳糖配料中含有檸檬酸、DL-蘋果酸，這兩種物質(zhì)會(huì)與石灰水產(chǎn)生反應(yīng)，這也是石灰水沒有變渾濁的主要原因。通過跳跳糖初探二氧化碳實(shí)驗(yàn)探究，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又能讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過自主探究的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證據(jù)搜集與分析，進(jìn)而得出推理結(jié)論。之后教師再次提出問題：二氧化碳在一般情況下會(huì)處于無色、無味的狀態(tài)，但是它是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？進(jìn)而引出下一個(gè)證據(jù)推理活動(dòng)。

2.證據(jù)推理2：二氧化碳的發(fā)現(xiàn)——燃燒

利用多媒體為學(xué)生出示閱讀材料：十七世紀(jì)初，比利時(shí)化學(xué)家海爾蒙特發(fā)現(xiàn)，木炭燃燒完之后不僅會(huì)有灰燼的堆積，還會(huì)伴有氣體，對(duì)該氣體證實(shí)之后得出，此種氣體不能燃燒，可以讓蠟燭熄滅，后被證實(shí)為二氧化碳。根據(jù)此材料便可以推理出二氧化碳的性質(zhì)表現(xiàn)為不能燃燒、不能助燃、密度大于空氣。之后教師提出問題：蠟燭燃燒可以產(chǎn)生二氧化碳，但是如何證明蠟燭燃燒之后有二氧化碳生成？

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：將學(xué)生劃分為若干個(gè)小組，引導(dǎo)學(xué)生利用干而冷的燒杯罩到火焰上方，停留片刻之后迅速將其翻轉(zhuǎn)，并將石灰水倒入燒杯，晃一晃之后發(fā)現(xiàn)燒杯中的石灰水并沒有變渾濁。由此便可以推理出蠟燭燃燒之后會(huì)生成二氧化碳，而生成的二氧化碳由于受到熱膨脹影響，其密度要小于周邊的空氣，為此會(huì)在燒杯中上浮而逸出。之后教師讓學(xué)生將燒杯更換為集氣瓶，并用玻璃片封住瓶口，之后發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁，進(jìn)而得出在一般情況下，二氧化碳的密度大于空氣的結(jié)論。盡管海爾蒙特發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了二氧化碳的存在，但并沒有純凈的二氧化碳，科學(xué)家是如何對(duì)二氧化碳進(jìn)行制取的呢？進(jìn)而引出下一證據(jù)推理活動(dòng)。

3.證據(jù)推理3：巖石中的二氧化碳——制取

教師提出證據(jù)：1755年，英格蘭化學(xué)家布萊克在煅燒白堊之后發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量減少，經(jīng)檢驗(yàn)得出逸出的氣體便是二氧化碳，這也是首次制取二氧化碳。由此得出，煅燒白堊便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化碳的制取，而在實(shí)驗(yàn)室中如何對(duì)二氧化碳進(jìn)行制??？之后教師引導(dǎo)學(xué)生通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)對(duì)二氧化碳進(jìn)行檢驗(yàn)，并組織學(xué)生向石灰水中吹氣并觀察石灰水的變化，由渾濁變?yōu)槌吻?，進(jìn)而得出，反應(yīng)物相同，反應(yīng)物的量不同，其產(chǎn)物也可能不同。通過以上驗(yàn)證推理得出：二氧化碳可以與石灰水產(chǎn)生反應(yīng)，但是卻無法判斷二氧化碳的水溶性以及能否與水產(chǎn)生反應(yīng)[2]。

4.證據(jù)推理4：飲料中的二氧化碳——水溶

理論：氣體的溶解與溫度、壓強(qiáng)有著密切的關(guān)聯(lián)；其證據(jù)為：在1766年，英國(guó)化學(xué)家卡文迪許經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出，在一定溫度下，1體積的水能夠溶解1體積的二氧化碳，并伴隨壓強(qiáng)的增加，溶解的也會(huì)更多。進(jìn)而得出：二氧化碳能夠與水相溶，但依舊無法確定二氧化碳是否可以與水產(chǎn)生反應(yīng)。提供證據(jù)：1774年，瑞典化學(xué)家貝格曼發(fā)現(xiàn)，將紫色石蕊放入具有二氧化碳的水中，紫色變?yōu)榧t色，由此得出結(jié)論：二氧化碳能夠與水發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生一種酸性物質(zhì)，而這種酸便可以將紫色變?yōu)榧t色。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在初中化學(xué)教學(xué)中開展證據(jù)推理教學(xué)活動(dòng)，能使學(xué)生立足于事實(shí)論證，并在教師的引導(dǎo)下對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察、分析、推理，可培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，提高學(xué)生的認(rèn)知，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生證據(jù)推理能力的進(jìn)一步發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的提升。