培育“證據(jù)推理與模型認知”的高中化學教學實踐研究

黃云鵬

摘 要：“證據(jù)推理與模型認知”屬于化學核心素養(yǎng)五個維度之一，是化學核心素養(yǎng)的思維核心。能夠幫助學生掌握核心知識、提高核心能力、培養(yǎng)核心態(tài)度，使學生形成化學學科的思想和方法。本文以高中化學中“證據(jù)推理與模型認知”核心素養(yǎng)的培育為出發(fā)點，對高中化學教學案例進行了初步研究。從化學知識結(jié)構(gòu)化、教學過程邏輯化與科學探究層次化三個部分，結(jié)合具體教學案例簡述了如何立足課堂和教材，創(chuàng)設具體的教學情境，引導學生證據(jù)推理，培育他們“證據(jù)推理與模型認知”的核心素養(yǎng)。

關鍵詞：高中化學;證據(jù)推理與模型認知;案例分析

引言：在高中化學的教學中，證據(jù)推理與模型認知其內(nèi)涵要求學生具有證據(jù)意識，能在學習中根據(jù)相關化學概念與化學模型，通過如比較分析、歸納演繹等方式對問題進行求證推理，以獲取新知識。高中化學的教學中，為提高學生的證據(jù)推理與模型認知能力，我們可以從以下三個方面開展教學實踐：

一、化學知識結(jié)構(gòu)化

在培育學生證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)時，學生常會由于思維受困而出現(xiàn)思考問題過淺等情況{1]。所以，我們可通過知識結(jié)構(gòu)化的方法增強學生證據(jù)推理的廣度。

案例：在"鎂的提取及應用"課堂教學中，教師通過精心設計系列問題，形成問題鏈，將"鎂的提取"、"鎂的性質(zhì)"、"鎂的應用"三部分內(nèi)容串聯(lián)起來，使知識結(jié)構(gòu)化。同時展示如下學習情境：著名化學家戴維在1807年發(fā)現(xiàn)了金屬鈉，隨后他又在1808年發(fā)現(xiàn)了金屬鎂，當他對鎂這一化學物質(zhì)進行研究的時候，認為鎂的化學性質(zhì)和鈉應該有許多相似之處，那么他的猜想究竟正不正確呢？然后讓學生通過自主思考、小組合作、實驗探究等方式根據(jù)這一情境問題進行證據(jù)推理。在推理過程中，有的小組使用了資料查閱的方式，通過對鎂和鈉的相關化學文獻查閱，這一小組認為鎂和鈉從化學性質(zhì)上都比較活潑;有的小組選擇了實驗探究的方法，通過鎂、鈉與水、氧氣、二氧化碳等化學物質(zhì)的反應實驗探究，得出鎂和鈉化學性質(zhì)具有一定相似性，在化學反應中都具有還原性;有的小組則采用了結(jié)構(gòu)分析的方法，通過對鎂與鈉的原子結(jié)構(gòu)分析研究，該小組認為這兩者都應該屬于活潑金屬單質(zhì)。

分析：案例中教師采用了任務教學的方法，在學習任務的問題驅(qū)動之下，學生需要通過證據(jù)尋找、探究的方式對問題進行推理驗證。這種教學模式使知識問題化，能夠激發(fā)學生探究意識，學生通過對問題解決建立知識模型，由此形成知識網(wǎng)絡，豐富對該部分知識的認識，拓寬證據(jù)推理的廣度。

二、教學過程邏輯化

化學學科在國民經(jīng)濟發(fā)展中扮有重要角色{2]，在高中化學教學中，為培養(yǎng)學生的證據(jù)推理與模型認知能力，我們必須讓學生認識到化學學習中的邏輯性，以此培養(yǎng)學生的邏輯思維，提高學生證據(jù)推理的準確性。

案例：混有少量氯化鉀的硝酸鉀粉末，參照溶解度曲線（見圖1），設計實驗方案分離提純硝酸鉀。課堂上有學生提出質(zhì)疑：為什么氯化鉀在溫度降低的過程中不會同時析出？顯然，要消除學生的疑慮，定性講解是不夠的，教學中教師結(jié)合了相關物質(zhì)的一些溶解度數(shù)據(jù)（見下表），引導學生進行推理，達到良好的教學效果。

學生經(jīng)過一番計算得出，當溫度降低到一定數(shù)值時（假定為10℃），在此溫度下氯化鉀不會析出結(jié)晶。通過設定的數(shù)據(jù)進行推理，證實了將上述濃溶液冷卻到一定溫度時，氯化鉀的溶解度隨溫度變化不大，因而不會析出結(jié)晶的事實{3]。

分析：案例中教師采用了邏輯性的教學模式，引導學生通過科學的分析推理加以證實或證偽，讓學生尋找觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關系。這種教學模式不僅使學生循序漸進地學習了化學知識，也培養(yǎng)了學生的證據(jù)意識和邏輯思維。

三、科學探究層次化

依據(jù)實驗目的設計切實可行的實驗方案是科學探究的重要環(huán)節(jié)。而科學探究層次化要求學生從宏觀的層面對問題進行分析，還要從微觀的角度對問題進行思考;既要學會利用直接證據(jù)進行論證，還要學會通過間接分析與推理尋找問題答案。所以，我們要引導學生實驗探究過程中積極尋找合理的證據(jù)，進行分析推理、建立模型，并能基于證據(jù)對構(gòu)建模型進行驗證。

案例：乙酸乙酯水解實驗探究，學生在試管中滴入1ml0.1mol/l的NaOH溶液、4滴酚酞溶液、2ml乙酸乙酯溶液后，使用水浴控溫70°的方法對試管加熱2分鐘并振蕩，發(fā)現(xiàn)試管中溶液的紅色褪去了。針對這一實驗現(xiàn)象，教師要求學生以小組為單位對紅色褪去的原因進行實驗探究分析。甲小組通過反應原理分析認為紅色褪去的原因是由于實驗中乙酸乙酯水解（CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH）造成的;乙小組則通過實驗的方法發(fā)現(xiàn)振蕩之后溶液中還有明顯的油層，通過對油層的實驗探究，該小組認為乙酸乙酯并不能在加熱2分鐘的情況下水解。教師同時為學生提供了酚酞的結(jié)構(gòu)圖，讓丙小組通過對酚酞結(jié)構(gòu)的分析，進行問題思考。最后，引導學生通過綜合分析得出結(jié)論：乙酸乙酯在堿性的條件下水解速度慢，溶液的紅色褪去是由于極性酚酞分子被極性乙酸乙酯萃取。

分析：案例中甲小組依據(jù)的是教材事實，乙小組依據(jù)的是宏觀證據(jù)，教師提供的是微觀證據(jù)。這種教學方法不僅能夠為學生創(chuàng)造自主學習機會，而且能夠讓學生在宏觀與微觀分析中收獲證據(jù)推理的深度，讓學生的證據(jù)推理與模型認識能力得到潛移默化的培養(yǎng)。

四、總結(jié)

總之，在高中化學的教學中，我們應該根據(jù)核心素養(yǎng)培育要求，強化學生的證據(jù)意識，結(jié)合化學實驗研究找出相關數(shù)據(jù)之間的關系，建立起化學模型，并能運用模型解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，使學生掌握化學知識的本質(zhì)，促進學生化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

參考文獻

[1]佚名.關于證據(jù)推理與模型認知的一些思考[J].教學月刊：中學版（教學參考），2019，823（4）：3-8.

[2]高中化學教學中“證據(jù)推理與模型認知”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[D].哈爾濱師范大學，2018.

[3]丁浩，黃金泉.例談基于數(shù)據(jù)推理的化學教學實踐[J].化學教學，2019，（7）：56-57.

本文系福建省教育科學“十三五”規(guī)劃2019年度立項課題“學習進階視角下培育“證據(jù)推理與模型認知”的教學實踐研究（課題批準號：FJJKXB19-406）階段性研究成果。