證據(jù)推理與模型認知在電化學教學中的體現(xiàn)研究

黃志煌

【摘 要】 有關高中階段化學教學，其中一個重要的專題內(nèi)容就是“電化學”，不僅具有較強的理論性而且涉及很多抽象概念，有關題目不僅靈活而且新鮮，需要學生能有效聯(lián)立守恒法、氧化還原等彰顯著一定的綜合性。因此，學生在學習過程中會存在很多問題，由此本文將立足證據(jù)推理和模型認知角度，重點分析其在高中電化學教學中的體現(xiàn)。

【關鍵詞】 電化學教學? 模型認知? 證據(jù)推理? 體現(xiàn)分析

引言：

基于經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，不斷更新的知識信息，人們逐漸提高對“核心素養(yǎng)”的重視。有關核心素養(yǎng)發(fā)展應以培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)作為基礎，教育工作者應最大限度挖掘化學核心素養(yǎng)當中體現(xiàn)的育人價值。其中“證據(jù)推理”以及“模型認知”是關鍵的化學核心素養(yǎng)組成要素，因此在高中化學教學中體現(xiàn)并促進學生形成證據(jù)推理與模型認知能力尤為關鍵。

一、問題驅(qū)動

首先教師可以拋出問題：同學們，試想氯化銅溶液當中含有的微粒有哪些？（旨在建立學生的微粒觀）如果在通電條件下當中的離子與電子會進行怎樣運動？陽極與陰極在通電條件下分別會出現(xiàn)怎樣的電極反應？電極方程式應該怎樣書寫？在學生進行相應的化學實驗后引導學生進行歸納與總結(jié)：連接電源正極的電極被稱之為陽極，連接電源負極的電極被稱之為陰極。通過學生對實驗現(xiàn)象進行仔細觀察，引導其寫出電極反應式。

為進一步加深學生理解，構建相應實驗模型。教師可以進行如下提問：由什么決定了溶液當中離子的放電順序？有關這部分內(nèi)容屬于氯化銅溶液電解的實驗模型，學生在具體實驗驗證、小組探究討論以及共同總結(jié)的過程中，有利于學生親自感受將電能變逐漸變?yōu)榛瘜W能，而且通過“合理猜想—嚴格驗證—高度總結(jié)—建立理論”的過程，循序減低地強化學生理解其工作原理，了解離子相關放電順序。而在后續(xù)進行的氯化鈉溶液電解實驗中，通過進行類似的兩個組分不同產(chǎn)物的對比，明確離子放電順序所體現(xiàn)的規(guī)律。然后在課堂小結(jié)中上升至理論，幫助學生構建電解問題分析的一個宏觀思維程序。激發(fā)學生深入思考，引導學生學會進行思考的手段，進而使學生形成針對知識的自我認識，形成滿足自身需求的知識體系。因此，在課堂教學中學生會更主動地學習，充分體現(xiàn)學生整個思維過程，對于新知的學習也是層層遞進水到渠成。

二、類比歸納

有關電解池的課堂教學過程中，高中化學教師可以引入移動狀態(tài)下的微觀粒子模型，通過這樣的方式幫助學生更直觀地看到在電解池當中，微觀粒子所體現(xiàn)的移動方向，了解在陽極所發(fā)生的是氧化反應，而陰極則是還原反應。依據(jù)生動的微觀模型，學生更容易構建“正（負）電荷的閉合運輸回路”認知，所呈現(xiàn)的反饋效果也更理想。在前文的課例中均呈現(xiàn)如何通過證據(jù)推理以及模型認知，這兩個核心素養(yǎng)進行教學設計及其相關實施方式。充分運用于電化學當中的電解池的素材及實驗和，引導學生建立電化學的認知、實驗、符號以及思維模型，通過訓練證據(jù)推理能力、借助問題驅(qū)動，讓學生逐步形成概念從而深入理解電解規(guī)律。與此同時，教師可以這一過程中有效指導學生實驗，有利于對實驗設計能力培養(yǎng)。在高中電化學教學中培養(yǎng)學生模型認知、證據(jù)推理素養(yǎng)，著眼于電解池裝置模型，引導學生由操作實驗至現(xiàn)象觀察再至分析推導，親自感受了一個相對完整地科學認識過程。

三、模型認知具體應用流程

第一，事實證據(jù)收集。有關化學的學科核心素養(yǎng)，證據(jù)推理以及模型認知處在同等重要的位置，從某種角度來講，前者屬于后者的重要基礎，通過針對研究對象進行觀察、實驗等相關過程，對規(guī)律加以總結(jié)并構建模型。因此，事實證據(jù)的收集應是模型認知的首個流程，由此為后續(xù)工作打下基礎。例如針對原電池復習專題，可以收集燃料電池、伏特電池等事實證據(jù)。

第二，模型要素明確。當具備事實證據(jù)之后，通過分析與對比，建立研究對象的基本核心概念，且相關概念會對模型構建提供支撐。例如在進行原電池專題復習時，主要核心要素為電極反應物、離子導體、電極產(chǎn)物等。

第三，構建要素之間的關聯(lián)。正確關聯(lián)模型核心要素是能否科學模型建構的大前提。學生應該清楚要素間存在的影響、制約等系列關聯(lián)，而且要充分思考這種關聯(lián)存在的本質(zhì)原因有哪些。比如在原電池中，反應物（電極）是怎樣到得到生成物？多種電極反應物同時存在的情況，是這樣生成電極產(chǎn)物是的？存在前后順序嗎？而當中的內(nèi)在原因則是氧化性、還原性的。

第四，認知模型初步建立。核心要素明確且核心要素之間關聯(lián)建立之后，化學教師應該引導學生以相應的方式清晰簡明地展示這些結(jié)論，而這也是建構模型的過程。此過程應外顯化表達學生的心理認知，可采取多種方式或者形式表達，然后選出最佳的表達方式。

第五，模型應用強化。學生在這一環(huán)節(jié)中，需要整合歸納之前所建立的模型，應用在其他類似問題，在解決有關問題中強化與熟悉構建的模型。

第六，修模和再次建模。學生應該在使用模型時，盡可能找出原有模型存在的缺陷與不足，要是其中缺少某一要素或是不能適用于同類特殊問題等，應針對現(xiàn)有模型加以改進或者是依據(jù)自己認知思維構建一個新的模型。這樣不僅能有利于學生處理在電化學知識當中的“學困點”，而且還提升學生認知電化學知識的水平，更重要的是模型認知能力也得到提高。另外，也能啟發(fā)學生基于模型視角學習其他化學專題，在培養(yǎng)模型思維的同時，助力學生化學核心素養(yǎng)的提升。

結(jié)束語：

高中化學教師應通過實際問題與知識的導思、導學，讓學生能夠?qū)W會建構模型，通過針對性的問題促進學生懂得證據(jù)推理的方法。以此助力于歸納能力、分析能力得提高與化學思維的培養(yǎng)。

參考文獻

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[2] 汪愛華.證據(jù)推理與模型認知在電化學教學中的體現(xiàn)[J].華夏教師，2019 （04）：20-21.