萬(wàn)竹青
(淮陰中學(xué)教育集團(tuán)新淮高級(jí)中學(xué),江蘇 淮安 223001)
新課改背景下,在高中化學(xué)教學(xué)中,教師要充分重視對(duì)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。作為其中的素養(yǎng)之一,證據(jù)推理與模型認(rèn)知是十分重要的,其對(duì)學(xué)生的理性思維的培養(yǎng)有著重要的推動(dòng)作用。所以,教師要對(duì)此給予充分重視,并且在高中化學(xué)教學(xué)中對(duì)其給予科學(xué)地應(yīng)用。
在高中化學(xué)教學(xué)中想要提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)有效性,最本質(zhì)的教學(xué)方法并不是說(shuō)教師在教學(xué)中完整地對(duì)知識(shí)加以講解和滲透,而學(xué)生只能夠被動(dòng)聽(tīng)從教師的講解。教師需要將學(xué)生的主觀思維融入化學(xué)教學(xué)中,才能夠深入影響學(xué)生的思維品質(zhì),讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中產(chǎn)生對(duì)化學(xué)的獨(dú)特自我認(rèn)識(shí),不僅能夠提升化學(xué)學(xué)習(xí)效率,還能夠加深對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)印象,激活學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在該教學(xué)要求引導(dǎo)下,證據(jù)推理與模型認(rèn)知就成為高中化學(xué)教學(xué)中的重要方法。
首先,弄清證據(jù)推理和模型認(rèn)知在化學(xué)教學(xué)中的具體內(nèi)涵。在證據(jù)推理和模型認(rèn)知教學(xué)思維品質(zhì)下教學(xué)活動(dòng)不能夠以教師為主,而是應(yīng)當(dāng)以學(xué)生為主,教師為主要引導(dǎo)者,在教學(xué)活動(dòng)中圍繞教學(xué)話題教師為學(xué)生提供假設(shè),隨后讓學(xué)生進(jìn)行分析推理,并且學(xué)會(huì)證明,驗(yàn)證自己的假設(shè),最后再結(jié)合自主實(shí)驗(yàn)過(guò)程構(gòu)建具體的實(shí)驗(yàn)?zāi)P停罱K達(dá)到解決問(wèn)題的目標(biāo)。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì),學(xué)生不再是課程的旁聽(tīng)者,而是成為課堂教學(xué)內(nèi)容的研究者,這樣能夠促使學(xué)生充分融入課堂,對(duì)知識(shí)產(chǎn)生獨(dú)特的理解和認(rèn)識(shí)。
其次,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),證據(jù)推理與模型認(rèn)知,在化學(xué)教學(xué)中可以讓學(xué)生培養(yǎng)正確認(rèn)識(shí)?;瘜W(xué)作為一門自然學(xué)科,任何化學(xué)都是在不斷試錯(cuò)的前提下得出的化學(xué)原理。所以學(xué)生必須要具備證據(jù)意識(shí),能夠通過(guò)具體的證據(jù)完成對(duì)照實(shí)驗(yàn),對(duì)化學(xué)案例提出科學(xué)的假設(shè),并且學(xué)會(huì)分析證明假設(shè)的真實(shí)性,在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中建立相關(guān)邏輯關(guān)系,從而幫助學(xué)生生成完整的邏輯思維結(jié)構(gòu)和化學(xué)知識(shí)鏈條,建立具體的化學(xué)模型。最后學(xué)生能夠利用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象,從而揭示現(xiàn)實(shí)生活中物質(zhì)的本質(zhì)和規(guī)律。
最后,化學(xué)教學(xué)活動(dòng)中,證據(jù)推理是基于基本原理作出的正確推理措施,學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中并不只是單純地再次完成知識(shí)的驗(yàn)證,而是帶有趣味性和科學(xué)性地進(jìn)行思維探索。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程,能夠讓學(xué)生全程參與激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,拓展學(xué)生學(xué)習(xí)思維,對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量有著重大的幫扶作用。而模型認(rèn)知?jiǎng)t主要包括物質(zhì)模型和非實(shí)物模型兩種類型。其中實(shí)物模型主要是指讓學(xué)生可以通過(guò)模型的方式,對(duì)化學(xué)中的相關(guān)參數(shù)或具體案例加以理解。這樣能夠讓學(xué)生以更加直觀具體的方式理解化學(xué)知識(shí),降低學(xué)生的學(xué)習(xí)門檻。而非實(shí)物模型主要是以多媒體的方式為學(xué)生展示化學(xué)原理,讓學(xué)生能夠?qū)⒕唧w的實(shí)踐案例轉(zhuǎn)化為抽象的概念,這有利于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)知識(shí)的總結(jié)歸納能力,讓學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心。
在高中化學(xué)教學(xué)中,雖然學(xué)生已經(jīng)經(jīng)歷了小學(xué)初中學(xué)習(xí),擁有一定的自主學(xué)習(xí)能力和自我控制能力,但是就高中教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,大部分學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和控制能力仍然有所欠缺,教師的教學(xué)內(nèi)容是否能夠吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,仍然會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。因此教師要結(jié)合學(xué)生的興趣愛(ài)好科學(xué)地引入話題,使得學(xué)生可以進(jìn)行深入思考,可以對(duì)化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,更好地融入化學(xué)學(xué)習(xí)中,培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。所以,在對(duì)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)以前,教師要采用故事與實(shí)物等手段科學(xué)地引導(dǎo)學(xué)生,使得學(xué)生可以對(duì)化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,可以建立良好的求知欲,更加認(rèn)真地學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)。
例如,在學(xué)習(xí)“乙醇”的相關(guān)知識(shí)時(shí),教師可以結(jié)合新冠肺炎疫情告知學(xué)生家里要必須準(zhǔn)備酒精,并且利用酒精進(jìn)行消毒,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真地觀察并且研究酒精的顏色與狀態(tài),將化學(xué)知識(shí)與學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活有機(jī)地融合起來(lái),這樣可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。隨后在學(xué)生學(xué)習(xí)乙醇相關(guān)知識(shí)的同時(shí),還可以讓學(xué)生帶上酒精完成相應(yīng)的酒精實(shí)驗(yàn)。這樣學(xué)生在自主動(dòng)手學(xué)習(xí)活動(dòng)中,將會(huì)對(duì)酒精相關(guān)知識(shí)產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的印象。再例如,在學(xué)習(xí)“元素周期表”的相關(guān)知識(shí)時(shí),由于學(xué)生在以往的教學(xué)活動(dòng)中,只能夠單純依靠自主背誦的方式學(xué)習(xí)加深元素周期表印象。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程枯燥生硬且死板,不利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。為了降低學(xué)生的記憶和背誦難度,教師要把這方面的知識(shí)和英文的26 個(gè)字母展開(kāi)比較分析,并且引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與英語(yǔ)單詞表進(jìn)行對(duì)比記憶。學(xué)生的記憶活動(dòng)就會(huì)以較常見(jiàn)的英語(yǔ)單詞表作為輔助記憶內(nèi)容,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使其可以更加認(rèn)真地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。
在高中化學(xué)教學(xué)中,在學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生濃厚學(xué)習(xí)興趣的前提下,教師可以指導(dǎo)學(xué)生猜想結(jié)構(gòu),并且證明推理。教師不再對(duì)知識(shí)進(jìn)行全面且針對(duì)性講解,要求學(xué)生進(jìn)行自主猜想,自主證明推理。這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程就成為自主探索的過(guò)程,學(xué)生將會(huì)對(duì)知識(shí)的理解產(chǎn)生更加深刻的印象,并且在自主探索的過(guò)程中還能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心,讓學(xué)生在不斷地自我猜測(cè)和推理過(guò)程中掌握科學(xué)的化學(xué)學(xué)習(xí)方法,一旦學(xué)生掌握了科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,將會(huì)為學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
例如,在學(xué)習(xí)“元素周期表”的相關(guān)知識(shí)時(shí),教師要引導(dǎo)學(xué)生做出以下猜想:“同學(xué)們,假如你是門捷列夫,你會(huì)選擇采用什么方法排列元素呢?”在教師的引導(dǎo)與啟發(fā)下,學(xué)生會(huì)做出不同的回答,如根據(jù)電子層數(shù)進(jìn)行排列、根據(jù)發(fā)現(xiàn)的時(shí)間先后順序進(jìn)行排列、根據(jù)半徑大小進(jìn)行排列等,通過(guò)不同答案也能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。又如,在學(xué)習(xí)“乙醇”的相關(guān)知識(shí)時(shí),假如教師直接為學(xué)生展示乙醇的化學(xué)結(jié)構(gòu),無(wú)法為學(xué)生留下十分深刻的印象。假如教師可以向?qū)W生直接展示乙醇的分子式C2H6O,接下來(lái)再引導(dǎo)并要求學(xué)生能夠結(jié)合該元素符號(hào)中含有的分子猜想化學(xué)結(jié)構(gòu),可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維?;趯W(xué)生的猜想,因?yàn)楦鞣N元素有著不同的排列組合,或許就會(huì)產(chǎn)生很多種不同的結(jié)構(gòu),這也屬于學(xué)生證據(jù)推理的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)鈉的相關(guān)性質(zhì)時(shí)可以為學(xué)生展示鈉與水的反應(yīng)過(guò)程,讓學(xué)生自主總結(jié)鈉與水反應(yīng)出現(xiàn)的特征和現(xiàn)象,讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)和化學(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)鈉元素的性質(zhì)加以推斷。如鈉元素密度、熔點(diǎn),學(xué)生通過(guò)以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),將會(huì)很快得出鈉的性質(zhì)相對(duì)活潑,并且對(duì)比其他能夠與水發(fā)生反應(yīng)的元素推斷鈉元素密度、熔點(diǎn)和化學(xué)相關(guān)性質(zhì)。通過(guò)這樣的方式學(xué)生在自主操作的過(guò)程中就會(huì)獲得鈉元素的有關(guān)知識(shí)。
在高中化學(xué)教學(xué)中,為了可以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),教師不但要組織學(xué)生進(jìn)行猜想,而且也要基于科學(xué)的假設(shè)展開(kāi)推理研究、展開(kāi)驗(yàn)證,這樣才可以幫助學(xué)生建立良好的化學(xué)思維,培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知水平。所以,在學(xué)生完成以上猜想的前提下,教師要指導(dǎo)學(xué)生尋找實(shí)驗(yàn)探究的方式與手段。不僅如此,還要展開(kāi)實(shí)驗(yàn)探究,以此驗(yàn)證個(gè)人的想法,最終證明個(gè)人的推理屬于“真命題”或“偽命題”。例如,在實(shí)驗(yàn)證明“元素周期表”時(shí),教師要將學(xué)生劃分成若干小組,每個(gè)小組完成不同的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。比如,A 組對(duì)原子序數(shù)和原子半徑之間的關(guān)系進(jìn)行探索;B 組對(duì)原子序數(shù)和原子發(fā)現(xiàn)的先后順序間具有的關(guān)聯(lián)進(jìn)行探索;C 組對(duì)原子序數(shù)以及原子質(zhì)量間的關(guān)系進(jìn)行探索。教師要調(diào)查學(xué)生的猜想,根據(jù)猜想的個(gè)數(shù)決定小組數(shù)量。不僅如此,還要引導(dǎo)每個(gè)小組能夠通過(guò)圖表以及數(shù)據(jù)完成探究的任務(wù),在此基礎(chǔ)上,對(duì)以前猜想的科學(xué)性進(jìn)行證明。又如,在指導(dǎo)學(xué)生猜想乙醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)時(shí),因?yàn)閷W(xué)生或許會(huì)存在多種不同的猜想,然而最終的答案是唯一的。所以,教師要指導(dǎo)并且組織學(xué)生開(kāi)展探究活動(dòng),最終判斷乙醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)。學(xué)生要充分發(fā)揮現(xiàn)有的知識(shí),能夠?qū)€(gè)人的思維進(jìn)行發(fā)散,并融入證據(jù)推理的過(guò)程中。把乙醇和鈉作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的原料,對(duì)乙醇能否被置換出氫氣進(jìn)行驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上對(duì)兩種結(jié)構(gòu)中原子的斷鍵方式進(jìn)行判定。因?yàn)殁c無(wú)法和烴類的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),也就是說(shuō),鈉無(wú)法使得C-H 鍵發(fā)生斷裂,但是能夠使得O-H 鍵發(fā)生斷裂,通過(guò)該種方式進(jìn)行驗(yàn)證。
在高中化學(xué)教學(xué)中,學(xué)生學(xué)習(xí)的化學(xué)知識(shí)日益增多,于是也會(huì)接觸到更多的模型。為了可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng),教師不但要組織學(xué)生學(xué)習(xí)新模型,也要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有模型的進(jìn)一步優(yōu)化和總結(jié),在此基礎(chǔ)上才可以更好地?cái)U(kuò)充學(xué)生所學(xué)的知識(shí),更好地提高學(xué)生的素養(yǎng)。除此以外,化學(xué)模型的內(nèi)容和形式也是處于持續(xù)變化的狀態(tài),所以,教師與學(xué)生都要以發(fā)展的態(tài)度對(duì)待化學(xué)知識(shí),不斷地學(xué)習(xí)與探索,實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)的有機(jī)關(guān)聯(lián),科學(xué)地總結(jié),實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的不斷優(yōu)化和完善,更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。例如,在學(xué)習(xí)“水溶液中離子平衡”的相關(guān)知識(shí)時(shí),教師先要組織學(xué)生復(fù)習(xí)與鞏固以前所學(xué)的知識(shí),科學(xué)地總結(jié)與歸納所學(xué)的相關(guān)模型,并且組織學(xué)生對(duì)水溶液中粒子行為的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行研究與分析。在構(gòu)建該思維模型時(shí),教師要引導(dǎo)并且組織學(xué)生總結(jié)以及歸納相關(guān)的知識(shí),幫助學(xué)生準(zhǔn)確地把握各知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián),找到解決問(wèn)題的方法,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。為了提升復(fù)習(xí)效率與復(fù)習(xí)水平,教師要組織學(xué)生通過(guò)思維導(dǎo)圖等方式對(duì)各部分內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)。而且,要把思維導(dǎo)圖粘貼在各章節(jié)以及單元的開(kāi)始位置,或是將思維導(dǎo)圖全部匯總到筆記本上,這樣也能夠?yàn)楹罄m(xù)的復(fù)習(xí)工作提供有力的幫助。
新時(shí)代背景下,信息技術(shù)得到了飛速的發(fā)展,信息技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于其他學(xué)科的教育教學(xué)工作中。而在高中化學(xué)教學(xué)中,教師也要充分發(fā)揮信息技術(shù)的作用,借助于計(jì)算機(jī)更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。通過(guò)多媒體技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)圖像、文字與視頻的有機(jī)融合,更好地構(gòu)建化學(xué)高效課堂,有效地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為學(xué)生形象、生動(dòng)地展示化學(xué)模型以及公式,更好地培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)。同時(shí)信息技術(shù)還能夠讓學(xué)生以視頻或者模擬實(shí)驗(yàn)的方式自主完成一些在課堂中不易操作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,還能夠讓學(xué)生以近距離的方式觀察實(shí)驗(yàn),了解實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)方法后,就會(huì)對(duì)化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生更加深入的印象。
例如,在學(xué)習(xí)“苯酚”的相關(guān)知識(shí)時(shí),教師要借助于多媒體技術(shù),基于多個(gè)層面與角度為學(xué)生展示苯酚的球棍模型與比例模型,指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真地觀察模型,并且展開(kāi)深入的研究與探討。最終通過(guò)觀察可以獲知,能夠把苯酚看作是由苯基和羥基兩個(gè)基團(tuán)共同構(gòu)建的,在此基礎(chǔ)上,使得學(xué)生可以對(duì)酚類物質(zhì)進(jìn)行初步了解,并且要引導(dǎo)學(xué)生能夠結(jié)合科學(xué)的事實(shí)進(jìn)行假設(shè):苯酚應(yīng)具有哪些化學(xué)性質(zhì)與溶解性?;谠摬糠只顒?dòng)的開(kāi)展可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的假設(shè)等推理思維,增強(qiáng)其對(duì)模型的認(rèn)知能力。
例如,在原電池相關(guān)知識(shí)的教學(xué)中,由于一些原電池材料在日常生活中很難收集,教師就可以為學(xué)生設(shè)置同心圓電池的模擬實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)完成模擬實(shí)驗(yàn),自己比較導(dǎo)線連接后發(fā)生的反應(yīng)和差異,分析化學(xué)反應(yīng)背后產(chǎn)生的原理,教師在學(xué)生自主分析和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,可以不斷滲透模型思想,引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)知識(shí)進(jìn)行思維探索。學(xué)生與教師可以進(jìn)行良好的溝通互動(dòng),建立起原電池的構(gòu)成模型,為電解池模型的學(xué)習(xí)建立良好基礎(chǔ)。
在化學(xué)教學(xué)中,教師在對(duì)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)時(shí),往往會(huì)因?yàn)閷W(xué)生的思維能力有限,所以在對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考與分析時(shí)的程度不深,于是就會(huì)影響到問(wèn)題的解決,影響到核心素養(yǎng)的提升。在此情況下,教師要實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化處理,以此更好地加深學(xué)生的證據(jù)推理廣度。例如,在講解“鎂的提取及應(yīng)用”的相關(guān)知識(shí)時(shí),教師要為學(xué)生科學(xué)地設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)題,使得鎂的提取、性質(zhì)與應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)得到結(jié)構(gòu)化的處理,而且還要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)以下的情境:在1807 年,戴維發(fā)現(xiàn)金屬鈉,在第二年其又發(fā)現(xiàn)金屬鎂。戴維在研究過(guò)程中,認(rèn)為鎂與鈉在化學(xué)性質(zhì)方面具有一些相似的地方,戴維的猜想是否正確呢?接下來(lái),教師要引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)自主的思考。在實(shí)際的推理活動(dòng)中,一些學(xué)習(xí)小組選擇使用查閱資料的方法查閱相關(guān)的文獻(xiàn),最終指出:在化學(xué)性質(zhì)方面,鎂與鈉均十分活潑;有的學(xué)習(xí)小組選擇采用實(shí)驗(yàn)探究法,利用鎂與鈉和二氧化碳、水、氧氣等物質(zhì)。開(kāi)展化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn),最終指出:鎂與鈉有著十分類似的化學(xué)性質(zhì)。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,二者都有著一定的還原性;還有小組會(huì)選擇使用結(jié)構(gòu)分析法,探索鎂和鈉的原子結(jié)構(gòu),最終得出結(jié)論:二者都是活潑金屬單質(zhì)。通過(guò)這種任務(wù)教學(xué)法的應(yīng)用,使得學(xué)生能夠帶著問(wèn)題完成學(xué)習(xí)任務(wù),學(xué)生采用證據(jù)探尋等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的推理驗(yàn)證。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)知識(shí)的問(wèn)題化,可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí),幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)模型,使得證據(jù)推理的廣度得到有效拓展。
總之,新時(shí)代背景下,為了在高中化學(xué)中有效地培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng),教師就要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,不斷地優(yōu)化與完善教學(xué)方法與教學(xué)手段,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)推理與思考,不斷地優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)體系,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方法與手段,培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力,全面提高學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。