引入“證據(jù)推理”，演繹精彩化學(xué)課堂

郭 花 （甘肅武威第十五中學(xué)）

以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，優(yōu)化化學(xué)課堂教學(xué)，從關(guān)注知識(shí)學(xué)習(xí)到學(xué)生素養(yǎng)的提升，“證據(jù)推理”融入課堂，以學(xué)生科學(xué)探究過(guò)程來(lái)激活化學(xué)思維，提高課堂教學(xué)成效。“證據(jù)推理”是建立在歸納、演繹、類(lèi)比基礎(chǔ)上，以實(shí)驗(yàn)觀察、提出新假說(shuō)、展開(kāi)檢驗(yàn)、修正、驗(yàn)證，最后得出結(jié)論。

一、引入溯因推理，分析元素化合物的性質(zhì)

溯因推理就是由果溯因。結(jié)合事實(shí)性結(jié)果，來(lái)推測(cè)其成因。如在化學(xué)中，指示劑的發(fā)現(xiàn)是溯因推理的典范。波義耳在實(shí)驗(yàn)中，不小心將鹽酸滴到紫羅蘭花瓣上，在沖洗花瓣時(shí)，發(fā)現(xiàn)變紅。這一現(xiàn)象，與鹽酸有關(guān)嗎？為此，展開(kāi)實(shí)驗(yàn)探究。選擇不同的酸溶液，分別滴入紫羅蘭花瓣，觀察結(jié)果都變成了紅色。由此可見(jiàn)，對(duì)于紫羅蘭花瓣變色原因，與酸溶液有關(guān)。回到元素化合物性質(zhì)的探究中，對(duì)于“為什么會(huì)這樣”等實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，往往需要從假設(shè)入手，去尋找證據(jù)。對(duì)于二氧化硫的性質(zhì)，設(shè)置情境如下：出示葡萄酒瓶，觀察標(biāo)簽，輔料有二氧化硫。為什么要添加二氧化硫？由此展開(kāi)推理，對(duì)于葡萄酒，在發(fā)酵和存放時(shí)，最擔(dān)心的是細(xì)菌生長(zhǎng)及防止氧化。為此，添加二氧化硫，是不是為了抑制氧化？分析二氧化硫的性質(zhì)，當(dāng)二氧化硫溶于水，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使其具有還原性。在證據(jù)收集上，可以展開(kāi)多向?qū)嶒?yàn)。如在含有二氧化硫的塑料瓶中加入少量水，震蕩后用PH 試紙檢測(cè)，呈現(xiàn)酸性，且塑料瓶癟了；在酸性高錳酸鉀溶液中通入二氧化硫氣體，紫色會(huì)褪去。證據(jù)表明，二氧化硫具有還原性。再回答對(duì)于二氧化硫在葡萄酒輔料中的應(yīng)用，正是利用其還原性來(lái)確保葡萄酒的品質(zhì)。這種推理方法，是從科學(xué)的“證據(jù)推理”中驗(yàn)證結(jié)論。

二、引入演繹推理，來(lái)探討元素化合物的性質(zhì)

何為演繹推理，即從一般規(guī)律中分析，結(jié)合證據(jù)事實(shí)得出某種規(guī)律，實(shí)現(xiàn)由一般到特殊的邏輯推理方法。如根據(jù)元素周期表，門(mén)捷列夫預(yù)測(cè)了“鎵”，還預(yù)見(jiàn)了鍺、鈧等新元素的存在。其推理依據(jù)就是運(yùn)用演繹法，從規(guī)律中推出結(jié)果，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證結(jié)果。同樣，在學(xué)習(xí)元素化合物性質(zhì)時(shí)，針對(duì)其一般反應(yīng)原理，進(jìn)行推理演繹得出其性質(zhì)。再如二氧化硫的性質(zhì)，設(shè)置情境：生活中，酸雨是怎樣形成的？顯然，二氧化硫是產(chǎn)生酸雨的主因。為什么？通過(guò)推理假設(shè)，二氧化硫是酸性氧化物，其中硫元素化合價(jià)為“+4”價(jià)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中氧化還原原理，其在氧化劑作用下，生成“+6”價(jià)；在還原劑作用下，生成“+2”價(jià)或“0”價(jià)。為了驗(yàn)證假設(shè)，借助實(shí)驗(yàn)。在含有二氧化硫的塑料瓶中加入適量的水，充分震蕩后用PH 試紙測(cè)試后，呈現(xiàn)酸性。同樣，將二氧化硫通入澄清石灰水，最初會(huì)有沉淀生成；在二氧化硫過(guò)量時(shí)，沉淀又消失。鼓勵(lì)學(xué)生查閱相關(guān)資料，認(rèn)識(shí)脫硫技術(shù)。在含硫礦物中增加生石灰，來(lái)吸收燃燒中的二氧化硫，形成鈣基固硫。這些證據(jù)說(shuō)明，對(duì)實(shí)驗(yàn)假設(shè)是支持的。在該推理中，主要考查學(xué)生對(duì)個(gè)別事物的共性判斷，驗(yàn)證，得出結(jié)論。

三、引入類(lèi)比思維，探究元素化合物的性質(zhì)

在邏輯思維中，類(lèi)比就是結(jié)合同類(lèi)或相近事物進(jìn)行比較，從中提煉兼有或相似的性質(zhì)，從而推斷另一類(lèi)對(duì)象也具有相似性質(zhì)。較為典型的實(shí)例是巴特列對(duì)惰性氣體不能生成化合物的推斷，從氧氣與生成，由此，推斷與氧氣的電離勢(shì)幾乎相等，也應(yīng)該具備同樣的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到橘黃色晶體。由此，對(duì)于類(lèi)比思維的運(yùn)用，主要運(yùn)用到化合物構(gòu)成、化學(xué)元素結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)推斷中。對(duì)于二氧化硫的性質(zhì)分析，可以與二氧化碳展開(kāi)類(lèi)比。設(shè)置情境，觀看火山噴發(fā)，分析在空氣中燃燒生成淡藍(lán)色火焰的二氧化硫。由此推測(cè)，二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)。同樣，對(duì)于二氧化碳與二氧化硫，兩者都是非金屬氧化物，二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)如下：二氧化碳與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀，即澄清石灰石變渾濁；二氧化碳不能讓干燥的石蕊試紙變紅，但可以讓濕潤(rùn)的石蕊試紙變紅。原因是二氧化碳與水發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸。上述證據(jù)說(shuō)明，二氧化碳具有酸性氧化物的性質(zhì)。在高爐煉鐵中，二氧化碳與碳發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳，說(shuō)明二氧化碳還具有氧化性。由此來(lái)推理二氧化硫也具有與之類(lèi)似的性質(zhì)，即二氧化硫是酸性氧化物，具有氧化性，硫元素的化合價(jià)可以降低。

總之，在高中化學(xué)教學(xué)中，教師要通過(guò)“證據(jù)推理”，讓學(xué)生從科學(xué)思維方法中，探究化學(xué)原理，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。