基于證據(jù)推理的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

寧夏育才中學(xué) 徐迎芳

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生客觀、系統(tǒng)認(rèn)知化學(xué)知識(shí)的重要途徑，而證據(jù)推理則是學(xué)生轉(zhuǎn)變自身學(xué)習(xí)思維、拓展理論知識(shí)視野以及強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能的有效方式。教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，立足課本教材內(nèi)容并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步深入探究，以切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣、激發(fā)其創(chuàng)新思考的意識(shí)。同時(shí)針對(duì)學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中存在的疑問，教師可以用證據(jù)推理的方式幫助學(xué)生逐步形成自我分析、共同討論、實(shí)驗(yàn)總結(jié)的學(xué)習(xí)方式，以提高學(xué)生的化學(xué)綜合素養(yǎng)。

一、基于證據(jù)推理的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究意義

1.深挖化學(xué)教材內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)收集意識(shí)。

基于證據(jù)推理的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要教師引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度出發(fā)深入研究，同時(shí)結(jié)合素質(zhì)化教學(xué)要求來轉(zhuǎn)變化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)策略。比如在學(xué)生學(xué)習(xí)“從實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)”這部分知識(shí)時(shí)，應(yīng)從化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法以及結(jié)合化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行合理推理的層面入手，引導(dǎo)學(xué)生快速掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)技巧。學(xué)生在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中需要清晰的實(shí)驗(yàn)思路、辯證的化學(xué)思維以及細(xì)致入微的觀察能力，這樣才能讓學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)證據(jù)推理式的學(xué)習(xí)技巧。同時(shí)教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考并設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)流程，并根據(jù)自己的猜想來進(jìn)一步搜集相應(yīng)的理論、證據(jù)支撐，進(jìn)而讓學(xué)生養(yǎng)成合作學(xué)習(xí)、互動(dòng)交流、總結(jié)歸納的學(xué)習(xí)習(xí)慣，切實(shí)提升學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)意識(shí)。教師應(yīng)遵循學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，實(shí)施互動(dòng)式化學(xué)教學(xué)方式，鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考、創(chuàng)新實(shí)踐，以切實(shí)突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位。

例如：在“鈉”相關(guān)知識(shí)的講解中，教師可以先通過“滴水生火”這樣反常規(guī)的標(biāo)題來吸引學(xué)生的注意力，再通過信息化教學(xué)工具為學(xué)生展示為什么鈉需要保存在煤油之中。然后再通過課堂實(shí)驗(yàn)來讓學(xué)生觀察“滴水生火”的原理是什么，并大膽思考為什么把鈉放入水中會(huì)燃燒。實(shí)驗(yàn)完的鈉能否再放入原試劑瓶中？通過這些問題的指引來讓學(xué)生進(jìn)入到課堂案例之中。通過實(shí)驗(yàn)案例來為學(xué)生介紹鈉作為一種強(qiáng)還原劑為什么不能直接用手去拿，以及鈉在生活中常見的用途有哪些等，以此來引導(dǎo)學(xué)生形成正確的認(rèn)知、科學(xué)的學(xué)習(xí)觀念與積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2.營造濃厚的化學(xué)實(shí)驗(yàn)氛圍，強(qiáng)化學(xué)生自主思考、辯證推理的能力。

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的不僅僅是讓學(xué)生掌握標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)流程，更重要的是讓學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)思考、細(xì)致觀察、仔細(xì)推理的學(xué)習(xí)習(xí)慣。同時(shí)針對(duì)學(xué)生在實(shí)際生活中常見的化學(xué)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生更科學(xué)地去分析其中的化學(xué)原理。例如：讓學(xué)生思考在實(shí)際生活中如果不小心把油污濺到衣服上，能用哪些方法快速去除？讓學(xué)生運(yùn)用自己所學(xué)的化學(xué)知識(shí)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并總結(jié)相應(yīng)的原理。有的學(xué)生提出了用洗衣液去除，有的提出用汽油去洗衣服，還有的想到用熱水把衣服泡一段時(shí)間后再用肥皂去洗……教師可以根據(jù)學(xué)生的不同思維，來幫助學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)照組，從而讓學(xué)生循序漸進(jìn)地找到證據(jù)推理式化學(xué)實(shí)驗(yàn)的樂趣，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變化學(xué)學(xué)習(xí)思維，注重理論知識(shí)與實(shí)踐探索之間的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)會(huì)根據(jù)線索高效實(shí)驗(yàn)。

再如：教師在給學(xué)生講述“化學(xué)反應(yīng)的速率與限度”相關(guān)知識(shí)時(shí)，可以從生活中常見的案例入手，來幫助學(xué)生找到本章內(nèi)容的切入點(diǎn)。如在許多食品包裝上都標(biāo)有的具體儲(chǔ)存條件、保質(zhì)期以及食用方法，教師可以從這三個(gè)角度出發(fā)，來幫助學(xué)生理解其與化學(xué)反應(yīng)速率之間的關(guān)系。再如讓學(xué)生觀察自己家中的牛奶在冰箱里與常溫下儲(chǔ)存有何區(qū)別，并探討牛奶變質(zhì)與溫度之間的聯(lián)系。這樣學(xué)生能夠通過對(duì)比分析把自己的化學(xué)思維轉(zhuǎn)化為化學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)把自己的猜想通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)來搜集相關(guān)猜想依據(jù)，把證實(shí)與證偽思維運(yùn)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)之中。另外，教師應(yīng)幫助學(xué)生養(yǎng)成“現(xiàn)象觀察→提出質(zhì)疑→討論分析→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→歸納總結(jié)”的學(xué)習(xí)習(xí)慣，這樣才能有效培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)自主思考意識(shí)、創(chuàng)新學(xué)習(xí)理念。

3.利用教材實(shí)驗(yàn)豐富教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的化學(xué)綜合素養(yǎng)。

高中化學(xué)教材中設(shè)計(jì)了豐富的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中包括化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)以及科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)正是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣、突出學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)的重要影響因素。教師把證據(jù)推理教學(xué)理念融入到化學(xué)猜想驗(yàn)證、現(xiàn)象探索之中，讓學(xué)生感受通過“猜想、驗(yàn)證、認(rèn)知”的化學(xué)學(xué)習(xí)快樂。例如：學(xué)生在學(xué)習(xí)鹽酸與碳酸鹽能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以運(yùn)用家中常見的碎大理石來設(shè)計(jì)相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證大理石中是否具有二氧化碳分子。這就需要學(xué)生通過搜集相關(guān)化學(xué)資料，確定化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需要的實(shí)驗(yàn)藥品，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)安全性設(shè)計(jì)簡易的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)教師可以結(jié)合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)提出科學(xué)的建議，把證據(jù)推理式實(shí)驗(yàn)理念自然地融入到學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)筆記，逐步積累化學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)以培養(yǎng)自身證據(jù)推理式化學(xué)思維。

再如：在“弱電解質(zhì)的電離”這部分內(nèi)容的講解過程中，首先幫助學(xué)生確定“以化學(xué)平衡理論來解釋電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡過程”；其次讓學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的化學(xué)表達(dá)式進(jìn)行系統(tǒng)了解，并通過實(shí)驗(yàn)來理解強(qiáng)弱電解質(zhì)的異同點(diǎn)；最終以科學(xué)探究的方式來驗(yàn)證弱電解質(zhì)在不同條件下電離程度不同的結(jié)論。同時(shí)教師應(yīng)從多元化的視角幫助學(xué)生找到創(chuàng)新學(xué)習(xí)、靈活思考的方法，逐步引導(dǎo)學(xué)生探索化學(xué)知識(shí)的趣味。如讓學(xué)生分別通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證“石蕊與濃鹽酸”“酚酞與濃氨水”“酚酞與NaOH溶液”以及“石蕊與濃硫酸”之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)怎樣的顏色變化，進(jìn)而幫助學(xué)生掌握一般情況下化學(xué)證據(jù)推理的依據(jù)。通過循序漸進(jìn)的練習(xí)，幫助學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則。

二、基于證據(jù)推理的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究方法

1.結(jié)合思維導(dǎo)圖教學(xué)法，培養(yǎng)高中生的化學(xué)證據(jù)推理意識(shí)。

化學(xué)是一門綜合性、探索性以及實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，各個(gè)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)之間有著十分緊密的聯(lián)系。因此教師在運(yùn)用證據(jù)推理教學(xué)法時(shí)，可以從思維導(dǎo)圖的構(gòu)建入手，幫助學(xué)生系統(tǒng)、全面、直觀地感知化學(xué)知識(shí)之間的相互聯(lián)系。這樣能夠讓學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，思維角度更寬、探索意識(shí)更強(qiáng)、辯證學(xué)習(xí)思路更清晰。例如：以實(shí)驗(yàn)室制氨為實(shí)驗(yàn)課題，教師分別給學(xué)生提供四種不同的制氨思路：①在燒瓶中將氯化銨、熟石灰混合在一起，加水和成泥狀之后加熱。②在試管中放入氯化銨固體，然后加熱。③將濃氨水倒入燒瓶之中，然后加熱。④先將生石灰放到燒瓶之中，然后利用分液漏斗去把濃氨水滴入燒瓶。這樣先讓學(xué)生從理論上思考：這四種方法是否能制取氨氣？是否能夠通過實(shí)驗(yàn)來順利制出氨氣？其次再利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維導(dǎo)圖親自動(dòng)手實(shí)踐，利用證據(jù)推理驗(yàn)證自己的觀點(diǎn)。

再如：教師在學(xué)生學(xué)習(xí)“金屬化合物”這部分知識(shí)時(shí)，很多學(xué)生在初次接觸這部分知識(shí)時(shí)不能快速理解相關(guān)內(nèi)容。教師可以根據(jù)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況，來引導(dǎo)學(xué)生通過合理的學(xué)習(xí)方法去掌握金屬化合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。再如教師根據(jù)“金屬化合物在生活中廣泛應(yīng)用”的實(shí)質(zhì)，利用多媒體教學(xué)工具來幫助學(xué)生通過直觀、形象的動(dòng)畫，來幫助學(xué)生快速理解。并根據(jù)學(xué)生在自己畫金屬化合物分子結(jié)構(gòu)圖時(shí)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，設(shè)計(jì)差異化教學(xué)方案提升學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理解能力。另外，教師應(yīng)結(jié)合化學(xué)試題中對(duì)于金屬化合物的考查側(cè)重點(diǎn)，通過搜集、整合、歸納相關(guān)的化學(xué)資料拓展學(xué)生的有機(jī)物知識(shí)視野。教師帶領(lǐng)學(xué)生通過自己的學(xué)習(xí)思維，更自主繪制化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生理清學(xué)習(xí)目標(biāo)、拓寬知識(shí)視野，進(jìn)而把化學(xué)證據(jù)推理與化學(xué)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合。

2.做好教學(xué)前的學(xué)情分析，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、確定實(shí)驗(yàn)流程。

教師在運(yùn)用證據(jù)推理式化學(xué)教學(xué)方法時(shí)，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生積極、自主的學(xué)習(xí)理念，并通過系統(tǒng)、專業(yè)化的學(xué)習(xí)方法來引導(dǎo)學(xué)生找到化學(xué)學(xué)習(xí)規(guī)律。首先教師應(yīng)針對(duì)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況制定科學(xué)的教學(xué)方案，并鼓勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成大膽思考、敢于質(zhì)疑的化學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣。其次，再根據(jù)化學(xué)課本教材內(nèi)容為學(xué)生理清化學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)概念的理解程度，靈活運(yùn)用證據(jù)推理的教學(xué)方法。最后讓學(xué)生結(jié)合自身在化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)中的學(xué)習(xí)感受，掌握化學(xué)證據(jù)推理的邏輯思維。例如：教師采取分析、類比的方式，讓學(xué)生系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)到化學(xué)“分離和提純”“過濾和蒸發(fā)”以及“蒸餾和萃取”的不同適用范圍，并讓學(xué)生結(jié)合課本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來自我總結(jié)相應(yīng)規(guī)律。這樣讓學(xué)生在接觸到新題型時(shí)，能夠從化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的本質(zhì)出發(fā)，提高學(xué)生的想象空間與邏輯思維。

比如：在例題“已知混合物中可能包含可溶性硝酸鹽、碳酸鹽以及硫酸鹽。為了證明該混合物中是否含有硫酸鹽，有的學(xué)生把少量該混合物溶在水中，之后再向該溶液中加入氯化鋇溶液。他們發(fā)現(xiàn)其中有白色沉淀產(chǎn)生，并據(jù)此得出生該混合物中含有硫酸鹽的結(jié)論”。教師讓學(xué)生通過證據(jù)推理式實(shí)驗(yàn)探究來判斷該結(jié)論是否正確。首先教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過已學(xué)知識(shí)、課外資料討論分析白色沉淀都有哪些。進(jìn)而根據(jù)不同的化學(xué)沉淀反向思考其形成的過程，從而初步判斷該題目中通過白色沉淀直接得出含有硫酸鹽是否正確。第三步，讓學(xué)生結(jié)合自己的思維來設(shè)計(jì)相應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)照組，并通過加入不同的化學(xué)試劑觀察相應(yīng)的現(xiàn)象。這樣才能讓學(xué)生逐步掌握化學(xué)證據(jù)推論式學(xué)習(xí)方式，切實(shí)提升自身化學(xué)綜合素養(yǎng)。再如：如在學(xué)習(xí)“酯類的水解”相關(guān)知識(shí)時(shí)，為學(xué)生總結(jié)常見可變形的推理題型，即“如果一個(gè)有機(jī)物分子C4H8O2在稀酸的作用下，能水解成甲和乙，其中甲可以被氧化成乙，求C4H8O2的簡式”，其解題突破口在水解成酸和醇，而醇又可氧化成酸，只需要滿足醇與酸中C鏈形狀相同。

3.精心設(shè)計(jì)教學(xué)情境，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

對(duì)于學(xué)生而言如何讓其快速融入到化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)之中，并把自己化學(xué)思維及時(shí)轉(zhuǎn)變成實(shí)踐應(yīng)用，已成為教師需要重點(diǎn)研究的課題。對(duì)此，教師應(yīng)結(jié)合教材內(nèi)容為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的化學(xué)教學(xué)情境，并鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)證據(jù)推理從正反兩個(gè)方向去思考問題。例如：學(xué)生在學(xué)習(xí)“氧化還原反應(yīng)”之后，教師可以針對(duì)學(xué)生的化學(xué)知識(shí)掌握情況來設(shè)計(jì)相應(yīng)的證據(jù)推理式例題。如“把下列物質(zhì)放到空氣中一段時(shí)間之后，會(huì)發(fā)生不同的變化，請分析其中哪些發(fā)生了氧化還原反應(yīng)？①濃硫酸久置入空氣之后體積變大。②鋁的表面生成一層薄膜。③澄清的石灰水變得較為渾濁。④氫氧化鈉的表面發(fā)生潮解。教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生從證據(jù)推理的角度出發(fā)，結(jié)合氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)“反應(yīng)中有電子的得失或偏移”來進(jìn)行初步判斷。之后教師再根據(jù)學(xué)生的不同結(jié)論，幫助學(xué)生利用證據(jù)推理來設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，逐一驗(yàn)證學(xué)生的猜想。

再如：教師結(jié)合課后習(xí)題的講解為學(xué)生設(shè)計(jì)證據(jù)推理式化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，幫助學(xué)生逐步掌握相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方式方法。如在習(xí)題“有一些白色粉末，其中有可能包含硝酸鋇、氯化鈣以及碳酸鉀，現(xiàn)在按照以下步驟操作：①取少量粉末置入水中，搖晃燒杯之后有白色沉淀產(chǎn)生；②向步驟一的燒杯中逐步加入過量的稀硝酸，白色沉淀逐漸消失不見并伴隨著氣泡的產(chǎn)生；③把步驟中溶液中滴入硝酸銀，出現(xiàn)白色沉淀。結(jié)合上述反應(yīng)判斷白色粉末中所含有的物質(zhì)”。首先教師應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，思考自己所學(xué)化學(xué)知識(shí)并從“溶于水中產(chǎn)生白色沉淀、加入硝酸銀產(chǎn)生白色沉淀以及沉淀與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡”這三個(gè)現(xiàn)象，對(duì)可能涉及的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析，并結(jié)合三個(gè)步驟之間的操作順序來確定肯定包含化學(xué)反應(yīng)。其次，再結(jié)合自己的猜想來設(shè)計(jì)相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證自己的猜想。這樣才能讓學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握化學(xué)證據(jù)推理式學(xué)習(xí)技巧，實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

結(jié)束語

總之，基于證據(jù)推理的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)綜合思維的重要途徑。教師應(yīng)立足課本教材、深挖化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)思維，并結(jié)合高中生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論學(xué)習(xí)過程中存在的疑惑，設(shè)計(jì)情境式、講練結(jié)合式的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證自己的化學(xué)猜想，把證據(jù)推理與“證實(shí)與證偽”相結(jié)合，突出學(xué)生自主、積極的學(xué)習(xí)意識(shí)，打造高效、活力的化學(xué)教學(xué)課堂。