基于證據(jù)推理的初中化學(xué)課堂教學(xué)策略探尋

【摘要】核心素養(yǎng)是當(dāng)前教育領(lǐng)域的一個熱門課題。不同學(xué)科的核心素養(yǎng)側(cè)重點不同，證據(jù)推理屬于化學(xué)核心素養(yǎng)的一部分。在初中化學(xué)課堂教學(xué)中，教師需基于證據(jù)推理指導(dǎo)學(xué)生搜集證據(jù)和分析推理，培養(yǎng)他們敢于質(zhì)疑、勤于思考和嚴(yán)謹(jǐn)推斷的思維品質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】證據(jù)推理;初中化學(xué);課堂教學(xué)

作者簡介：陳五周（1987.08-），男，江蘇省南通市如東縣豐利中學(xué)，中小學(xué)一級教師，如東縣學(xué)科帶頭人，縣“四有好教師”，縣化學(xué)基本功一等獎。

在初中化學(xué)核心素養(yǎng)中，證據(jù)推理指的是基于證據(jù)進(jìn)行分析與推理，證實或證偽假設(shè)，能解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑?；瘜W(xué)是一門研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)、變化規(guī)律和用途的自然科學(xué)。初中化學(xué)教師在課堂教學(xué)中應(yīng)幫助學(xué)生學(xué)會搜集各種證據(jù)，使其分析推理出正確的結(jié)論，助推他們核心素養(yǎng)的形成。然而，從目前的教學(xué)實踐中看到，許多教師將教學(xué)重點放在基礎(chǔ)化學(xué)知識的滲透上，較少關(guān)注學(xué)生證據(jù)推理素養(yǎng)的發(fā)展情況，致使化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)之路異常艱難。對此，教師要有意識地改良傳統(tǒng)教法，優(yōu)化化學(xué)課程的教學(xué)策略。

一、注重理論知識講授，奠定證據(jù)推理的基礎(chǔ)

為基于證據(jù)推理更好地開展初中化學(xué)課堂教學(xué)，學(xué)生首先需要具備穩(wěn)固的理論知識作基礎(chǔ)，只有掌握牢固的化學(xué)基礎(chǔ)知識，才能夠搜集到更多有用的證據(jù)，且在邏輯推理與判斷過程中掌握的證據(jù)更加科學(xué)。因此，初中化學(xué)教師在具體的課堂教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)高度重視化學(xué)理論知識的講授，幫助學(xué)生掌握一些基本的化學(xué)理念，包括能量守恒觀、物質(zhì)變化觀和元素觀等，使其形成扎實的化學(xué)理論知識基礎(chǔ)，形成清晰思路，學(xué)會搜集證據(jù)與推理論證。

例如在“制取氧氣”教學(xué)實踐中，教師先結(jié)合教材內(nèi)容著重講述有關(guān)的基本理論知識，組織學(xué)生分析與推測在實驗室中氧氣的制取裝置與收集裝置，使其在推測過程中了解和掌握制取氧氣所需的藥品狀態(tài)、反應(yīng)條件、收集及驗證等基礎(chǔ)性知識。一般情況下，在實驗室中制取氧氣使用的藥品是高錳酸鉀，加熱則是該實驗的關(guān)鍵反應(yīng)條件。通過分析，學(xué)生知道在實驗中需采用加熱固體型的制取裝置，且在導(dǎo)管口處塞一團(tuán)棉花，目的是防止高錳酸鉀粉末在加熱過程中進(jìn)入到導(dǎo)管內(nèi)部;還要掌握收集裝置的原理，即氧氣的密度比空氣大，不易溶于水，從而科學(xué)推測出所需的收集裝置。同時，教師設(shè)置“如何檢查裝置的氣密性？剛開始產(chǎn)生氣泡時能立即收集嗎？為什么？實驗最后應(yīng)怎樣操作？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生一邊操作實驗一邊思考，幫助他們了解更多注意事項。

在上述案例中，教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)制取氧氣的理論知識，包括反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件和收集氣體的裝置等，為學(xué)生打下穩(wěn)固的推理基礎(chǔ)。

二、鼓勵學(xué)生合理猜想，形成證據(jù)推理意識

在初中化學(xué)教學(xué)中，對于一些基礎(chǔ)性知識的學(xué)習(xí)及基本概念的建立，猜想和假設(shè)均是比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。猜想和假設(shè)是學(xué)生搜集證據(jù)和進(jìn)行推理的基礎(chǔ)，只有提出的猜想與假設(shè)科學(xué)合理，學(xué)生才能夠繼續(xù)尋找有關(guān)證據(jù)進(jìn)行分析和推理，證實結(jié)論的真?zhèn)?。在證據(jù)推理下的初中化學(xué)課堂教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生提出猜想之前，教師需要指導(dǎo)他們基于確實的證據(jù)提出合理猜想，使其運用已有知識尋找證據(jù)和推理，有助于其論證推理意識的形成。

例如教師在開展“質(zhì)量守恒定律”教學(xué)時，先向?qū)W生展示以下材料：蠟燭燃燒后質(zhì)量變輕;波義耳給金屬汞加熱后質(zhì)量變重;拉瓦錫把45.0份質(zhì)量的氧化汞加熱分解，恰好得到41.5份質(zhì)量的汞和3.5份質(zhì)量的氧氣。搭配導(dǎo)語：“化學(xué)反應(yīng)前后，物質(zhì)的質(zhì)量將會發(fā)生什么變化？”學(xué)生通過閱讀材料，結(jié)合自身的知識經(jīng)驗提出猜想，從微觀視角解釋化學(xué)變化，在有效證據(jù)下提出“不變”這一合理猜想。接著，教師現(xiàn)場演示“紅磷燃燒前后質(zhì)量的測定”實驗，并借助多媒體設(shè)備播放實驗視頻，讓學(xué)生更為直觀、清晰地看到實驗現(xiàn)象，使其分析紅磷燃燒前后質(zhì)量不變的具體原因，使他們對知識產(chǎn)生更深刻的理解和記憶，初步推理出上述猜想。隨后教師引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行實驗，操作硫酸銅與鐵釘發(fā)生反應(yīng)的實驗，分析本實驗中參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)和生成的物質(zhì)有哪些，什么相等，使其繼續(xù)驗證剛才的猜想。

針對上述案例，教師鼓勵學(xué)生根據(jù)已有知識與經(jīng)驗，通過簡單證據(jù)推理提出更加科學(xué)合理的猜想，使其形成良好的證據(jù)推理意識，然后指導(dǎo)他們結(jié)合相關(guān)實驗進(jìn)一步驗證猜想。

三、借助實驗探究優(yōu)勢，養(yǎng)成證據(jù)推理習(xí)慣

化學(xué)本身就是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)類學(xué)科，實驗教學(xué)與理論知識的教學(xué)相輔相成，相互促進(jìn)，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的有效手段。在驗證一些化學(xué)結(jié)論或現(xiàn)象時，應(yīng)堅持證據(jù)推理的原則，有的放矢地展開實驗探究。具體來說，在證據(jù)推理下的初中化學(xué)課堂教學(xué)中，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有知識與經(jīng)驗設(shè)計科學(xué)、可行的實驗，在實驗探究中搜集證據(jù)，驗證化學(xué)現(xiàn)象或結(jié)論是否與預(yù)期設(shè)想一致，從而慢慢養(yǎng)成良好的證據(jù)推理習(xí)慣。

以“二氧化碳的實驗室制取與性質(zhì)”實驗教學(xué)為例，教師先在多媒體課件中展示公園和植物園的對比圖片，談話導(dǎo)入：“每天有很多人到公園游玩，植物越長越茂盛，反之，幾乎無人問津的植物園則顯得葉黃稀疏，這是什么原因造成的呢？”學(xué)生觀察思考，交流討論后回答。然后教師引領(lǐng)他們一起小結(jié)：“二氧化碳能夠被綠色植物吸收，通過光合作用提供氧氣和有機(jī)物?！苯又?，教師帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)已學(xué)過的有關(guān)獲得二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)，如木炭燃燒，人的呼吸，碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)，石灰石和稀鹽酸反應(yīng)，木炭還原氧化銅等，使學(xué)生結(jié)合證據(jù)判斷哪一種方法最適合在實驗室內(nèi)制取二氧化碳和研究性質(zhì)，提示他們根據(jù)氧氣制取的相關(guān)知識，從實驗操作的簡便性、可行性、收集裝置、驗證純度等幾個方面切入。最終學(xué)生選擇用碳酸鈉或石灰石與稀鹽酸反應(yīng)的方案。隨后教師指導(dǎo)他們設(shè)計、操作和完成實驗。

如此，教師充分發(fā)揮實驗探究的優(yōu)勢，為學(xué)生提供更多搜集證據(jù)和推理驗證的機(jī)會，使學(xué)生在實驗探究中慢慢養(yǎng)成證據(jù)推理習(xí)慣，輔助他們高效地學(xué)習(xí)化學(xué)知識，鍛煉實驗技能。

四、做好證據(jù)搜集工作，完善科學(xué)推理環(huán)節(jié)

推理作為一種高層次的思維方式，是個人綜合能力的展現(xiàn)，通常要借助一些已知條件，以科學(xué)合理的分析為前提，最終推斷出未知結(jié)果。這表明正確的證據(jù)推理并非憑空臆想、空中樓閣，應(yīng)搜集一定的已知條件，為推理提供充足的證據(jù)支持。在證據(jù)推理下的初中化學(xué)教學(xué)過程中，教師應(yīng)該圍繞具體教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生做好證據(jù)的搜集工作，使其積累更多同學(xué)習(xí)主題有關(guān)的證據(jù)，確保推理環(huán)節(jié)科學(xué)與完善，做到環(huán)環(huán)相扣，從而形成更加系統(tǒng)的認(rèn)知。

例如，在教學(xué)“燃燒和滅火”過程中，教師設(shè)計導(dǎo)語：“在現(xiàn)實生活中會經(jīng)常見到燃燒現(xiàn)象，那么物質(zhì)的燃燒到底需要滿足哪些條件？”學(xué)生聯(lián)想生活中的燃燒現(xiàn)象進(jìn)行思考和回答，提出一些猜想與假設(shè)，如可燃物、物質(zhì)達(dá)到著火點的溫度、空氣等，為接下來的證據(jù)搜集和推理驗證指明了方向。接著，教師指導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行實驗：用鑷子分別夾取一根小木條和一塊小石子，在酒精燈上點燃;用鑷子分別夾取一個蘸有水、一個沒蘸水的小棉花團(tuán)，放到酒精燈的火焰上片刻;分別點燃兩支小蠟燭，將其中的一支用燒杯罩住。學(xué)生一邊操作，一邊思考和討論哪些因素同物質(zhì)燃燒有關(guān)，搜集相關(guān)證據(jù)，初步得出燃燒需要的三個條件，即可燃物、氧氣、溫度達(dá)到著火點。隨后教師引導(dǎo)學(xué)生運用類似方法研究滅火的條件，使其結(jié)合燃燒的條件反向搜集證據(jù)和推理驗證，順利得出滅火的原理和方法。

在理論知識講授和實驗操作中，教師指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真聽講，搜集同研究對象有關(guān)的有用證據(jù)，使學(xué)生認(rèn)識燃燒條件和滅火原理，并通過切身體會得出結(jié)論的科學(xué)方法。

五、恰當(dāng)創(chuàng)建問題情境，喚醒學(xué)生的證據(jù)意識

問題是教師與學(xué)生之間進(jìn)行交流和互動的有效形式。透過問題，教師能夠了解學(xué)生的想法，從而根據(jù)學(xué)生的回答對其學(xué)習(xí)情況進(jìn)行判斷。在培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力時，教師要認(rèn)識到問題應(yīng)具有啟發(fā)性，主動地應(yīng)用問題喚醒學(xué)生的證據(jù)意識，讓學(xué)生沿著問題的提出方向，尋找具體的線索和證據(jù)。此外，教師要結(jié)合學(xué)生之間的差異，為學(xué)生搭建互動小組，引導(dǎo)學(xué)生之間進(jìn)行思維碰撞，逐步加快學(xué)生解決問題的進(jìn)度。

比如在“常見的酸和堿”教學(xué)中，教師便可以應(yīng)用問題激活學(xué)生的證據(jù)意識。教師先提出“日常生活中，酸帶給你怎樣的印象呢？”“你見過堿嗎？”等問題，讓學(xué)生主動從實際生活中尋找證據(jù)，解決這些問題。隨后，教師提出“科學(xué)家并非通過品嘗和觸摸的方式來判斷一種物質(zhì)是酸還是堿，那你知道他們是如何進(jìn)行判斷的嗎？”的問題，結(jié)合學(xué)生探究問題的過程，引出酸堿指示劑的內(nèi)容。緊接著，教師設(shè)計“酸堿指示劑的變色規(guī)律是怎樣呢？你是如何知道的？”等問題，并為學(xué)生搭建合作交流的平臺，促使學(xué)生間合作對這一問題進(jìn)行分析，通過實驗等完成證據(jù)的搜集，逐步對酸堿指示劑的變色規(guī)律有一個明確的認(rèn)識。

教師將問題貫穿在化學(xué)課程教學(xué)中，能夠始終維持學(xué)生思維的活躍性，喚醒學(xué)生的證據(jù)意識，讓學(xué)生不斷地從生活實踐、化學(xué)實驗中搜集證據(jù)，從而培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理素養(yǎng)。

六、有效借助化學(xué)史實，強(qiáng)化歸納推理能力

化學(xué)史的教學(xué)，不僅能豐富學(xué)生的知識積累量，擴(kuò)大學(xué)生的知識面，而且能夠促進(jìn)學(xué)生對特定歷史事件的重現(xiàn)，讓學(xué)生親歷化學(xué)家探究和搜集證據(jù)的過程，使學(xué)生從化學(xué)家的角度出發(fā)，體會多樣化證據(jù)搜集的方法。因此，在化學(xué)課堂上，教師要組織學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)史料，讓學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)家從眾多干擾項中進(jìn)行篩選和分析的方法，以便學(xué)生在未來進(jìn)行化學(xué)探究時也可以仿照化學(xué)家的證據(jù)搜集思維，不斷強(qiáng)化自身的歸納推理的能力。

例如，在學(xué)習(xí)“原子的結(jié)構(gòu)”時，教師便可以通過化學(xué)史的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生感受其中的證據(jù)推理思維。教師在課前為學(xué)生設(shè)計“自主查找材料，認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史”的任務(wù)，讓學(xué)生通過翻閱課本、瀏覽網(wǎng)絡(luò)資源搜集相關(guān)資料，對原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程有一個基本的認(rèn)識。在課堂上，教師將學(xué)生劃分為小組，鼓勵學(xué)生在組內(nèi)交換彼此搜集的材料，擴(kuò)大知識面，了解更多的原子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)歷史。隨后，教師設(shè)計“α粒子散射實驗的現(xiàn)象是什么？α粒子散射實驗證明了原子中存在什么呢？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生對盧瑟福的實驗進(jìn)行思考和分析，促使學(xué)生感受盧瑟福的證據(jù)推理過程。

教師引導(dǎo)學(xué)生自主搜集化學(xué)史，并基于化學(xué)探究中的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生分析化學(xué)家的探究經(jīng)過，能夠讓學(xué)生全面把握化學(xué)家的證據(jù)推理過程，使學(xué)生在感受化學(xué)家的證據(jù)推理思維中有效提高自身的證據(jù)推理能力。

七、加強(qiáng)學(xué)生自我反思，提高證據(jù)推理能力

基于證據(jù)推理的初中化學(xué)教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力，使其初步學(xué)會搜集各種證據(jù)，對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設(shè)，讓他們根據(jù)證據(jù)展開分析和推理，為其核心素養(yǎng)的形成提供更多助力與支持。初中化學(xué)教師在平常教學(xué)中需加強(qiáng)學(xué)生自我反思能力的訓(xùn)練，使其在反思中進(jìn)行自我監(jiān)督與調(diào)節(jié)，將所學(xué)的化學(xué)知識變得結(jié)構(gòu)化與體系化，使知識得到升華，從而內(nèi)化成個人能力，真正提高學(xué)生的化學(xué)證據(jù)推理能力及水平。

例如在“金屬的化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)中，教師先拿出鎂條、鋁片和銅片，要求學(xué)生通過觀察說出這幾種金屬的顏色，然后詢問：“假如把這些金屬分別在空氣中加熱，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？”使學(xué)生先猜想是否會像木炭那樣燃燒，再動手操作實驗。學(xué)生發(fā)現(xiàn)鎂條在空氣中劇烈燃燒，鋁片表面失去光澤，銅片表面變黑。然后讓學(xué)生以實驗現(xiàn)象為證據(jù)進(jìn)行推理。接著，教師設(shè)疑：“根據(jù)上面的反應(yīng)，你們能得出金屬具有怎樣的化學(xué)性質(zhì)？”學(xué)生思考與回答，知道金屬能與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成相應(yīng)的金屬氧化物。然后教師提示他們反思：“金屬與氧氣反應(yīng)的劇烈程度一樣嗎？有什么不同？是不是所有金屬都能跟氧氣發(fā)生反應(yīng)？假如不是，可以舉出一些例子嗎？”學(xué)生根據(jù)剛才的證據(jù)討論和歸納：“金屬與氧氣反應(yīng)的劇烈程度不同，有的在空氣中就能燃燒，有的需在純氧中，有的要在高溫下等?！辈⒔Y(jié)合實例說明部分金屬很難與氧氣發(fā)生反應(yīng)。

在上述案例中，教師指導(dǎo)學(xué)生完成證據(jù)搜集和推理驗證后，再反思一些特殊的化學(xué)現(xiàn)象，使其得出更為精準(zhǔn)的結(jié)論，為學(xué)生學(xué)習(xí)金屬活動性順序做鋪墊，提高個人的證據(jù)推理能力。

在證據(jù)推理下的初中化學(xué)課堂教學(xué)活動中，教師應(yīng)徹底擺脫過去以自我為中心的教育理念與授課模式，將學(xué)習(xí)的主動權(quán)完全交給學(xué)生，使其能夠積極思考，主動探索，大膽假設(shè)，搜集證據(jù)和推理驗證，得出科學(xué)結(jié)論，提高化學(xué)核心素養(yǎng)。

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