核心素養(yǎng)導(dǎo)向的可視化證據(jù)推理模型構(gòu)建

韓建豐 高凌蕊

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)新技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合的重要手段，是中學(xué)化學(xué)教師培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的重要途徑^[1]。《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》倡導(dǎo)應(yīng)用信息技術(shù)解決教學(xué)、學(xué)習(xí)、生活中問(wèn)題，并給出了實(shí)施路徑，即發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，變革傳統(tǒng)模式，推進(jìn)新技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。受傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段的制約，中學(xué)化學(xué)教師在教學(xué)過(guò)程中難以讓學(xué)生捕捉到反應(yīng)現(xiàn)象的細(xì)微變化?！白C明CO₂與NaOH溶液反應(yīng)發(fā)生”是借助數(shù)字化手段建構(gòu)實(shí)驗(yàn)可視化思路模型的良好知識(shí)載體，教學(xué)中教師基于教材上的原型實(shí)驗(yàn)建立模型后對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行多角度、多方法的實(shí)驗(yàn)探究，可提升學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生的認(rèn)知。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用可使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可視化。在數(shù)據(jù)采集及處理技術(shù)加持下，學(xué)生可以獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)證據(jù)“可視化”有利于他們深刻理解化學(xué)反應(yīng)，發(fā)展證據(jù)推理素養(yǎng)。學(xué)生分析反應(yīng)物消失或新物質(zhì)生成檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，在實(shí)踐中逐步深化對(duì)化學(xué)本質(zhì)的理解，在過(guò)程中實(shí)現(xiàn)化學(xué)思維進(jìn)階，提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、建構(gòu)可視化證據(jù)推理模型

（一）證據(jù)推理與模型認(rèn)知

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”）“內(nèi)容結(jié)構(gòu)”部分，將常見(jiàn)的酸、堿、鹽納入“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”學(xué)習(xí)主題由“物質(zhì)多樣性”大概念統(tǒng)攝，指出課程的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)應(yīng)圍繞于設(shè)計(jì)活動(dòng)使學(xué)生主動(dòng)應(yīng)用物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)確定實(shí)驗(yàn)方案→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→基于證據(jù)的分析、推理、討論→得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論→實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc思維進(jìn)階。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了酸、堿、鹽的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，了解定量（測(cè)定空氣中氧氣含量、測(cè)定溶液的pH等）和定性（檢驗(yàn)CO₂與H₂O反應(yīng)生成碳酸、燃燒條件等）兩種常用實(shí)驗(yàn)分析方法。筆者以構(gòu)建“可視化證據(jù)推理”思維模型為載體，幫助學(xué)生掌握應(yīng)用“變化觀”解決實(shí)際問(wèn)題的一般思路與方法，加深學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科本質(zhì)、科學(xué)探究的理解。在信息技術(shù)的助力下，筆者開(kāi)展“證明CO₂與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在反應(yīng)后、反應(yīng)過(guò)程中逐級(jí)建構(gòu)、應(yīng)用、迭代對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)知角度，提升思維能力。

（二）數(shù)字化手段

1.前置微課

教師引入前置微課可提高課堂教學(xué)效率，助力學(xué)生在課堂中快速進(jìn)入深度思維層次。合理利用微課能有效提高教學(xué)效率，將復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容以明晰的邏輯呈現(xiàn)^[2]。微課較短，筆者將正課前置內(nèi)容分解為一個(gè)或幾個(gè)小課以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使其提前進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。筆者利用微課1（CO₂與H₂O反應(yīng)——驗(yàn)證生成物的產(chǎn)生）、微課2（NaOH溶液與鹽酸的反應(yīng)——驗(yàn)證反應(yīng)物的消失）以教材上的實(shí)驗(yàn)原型向?qū)W生展示“可視化證據(jù)推理”在學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展中的重要地位，體現(xiàn)“可視化”證明反應(yīng)發(fā)生的思路，引導(dǎo)學(xué)生從典型原型實(shí)驗(yàn)中提取原始的思維模型，為課堂教學(xué)作鋪墊。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用讓學(xué)生“有備而學(xué)”，有利于學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率，拓展實(shí)驗(yàn)探究的時(shí)空，形成系統(tǒng)的“變化觀”。

2.手持技術(shù)

課標(biāo)要求學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)課程能初步學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等手段獲取化學(xué)事實(shí)，運(yùn)用比較、分類分析、綜合歸納等方法認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化與化學(xué)反應(yīng)。教師開(kāi)展物質(zhì)變化與化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于提升學(xué)生的科學(xué)思維并培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。為了讓學(xué)生在理解熟悉的、典型的化學(xué)物質(zhì)的變化中提升化學(xué)核心素養(yǎng)，筆者借助手持技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)明顯現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)可視化（如圖1）?；瘜W(xué)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)。初中化學(xué)課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)起著重要的支撐作用，實(shí)驗(yàn)與技術(shù)的發(fā)展是相輔相成的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化手持技術(shù)已經(jīng)成為化學(xué)教學(xué)開(kāi)展課堂教學(xué)的得力助手^[3]。在CO₂與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，筆者對(duì)于CO₂的消失引入手持技術(shù)（壓強(qiáng)傳感器）進(jìn)行測(cè)定，引導(dǎo)學(xué)生從定量的角度思考問(wèn)題、從圖像信息的角度分析推理得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

二、教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)及數(shù)字化準(zhǔn)備

（一）教學(xué)內(nèi)容

探究CO₂與NaOH溶液是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)是圍繞核心物質(zhì)CO₂（氧化物）、NaOH（堿）、Na₂CO₃（鹽）的化學(xué)性質(zhì)展開(kāi)的探究性學(xué)習(xí)。以重要反應(yīng)“CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O”為知識(shí)載體發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)變化的認(rèn)識(shí)角度，從外顯的反應(yīng)現(xiàn)象深入到反應(yīng)物和生成物角度來(lái)認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，建立反應(yīng)物、生成物的物質(zhì)種類、物質(zhì)性質(zhì)、物質(zhì)組成等宏觀的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生與否的認(rèn)識(shí)思路，利用化學(xué)變化前后物質(zhì)的性質(zhì)差異說(shuō)明反應(yīng)物消耗和生成物生成為判據(jù)，推斷無(wú)明顯現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生。在解決實(shí)際問(wèn)題、復(fù)雜問(wèn)題的應(yīng)用中復(fù)習(xí)酸堿鹽的核心知識(shí)，在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施中強(qiáng)化核心物質(zhì)的典型性質(zhì)，綜合建構(gòu)與應(yīng)用“可視化證據(jù)推理”思維模型，逐步提升學(xué)生的科學(xué)思維、深化學(xué)生對(duì)酸堿鹽知識(shí)的理解能力、提升學(xué)生證據(jù)推理與實(shí)驗(yàn)探究能力，從而在課堂教學(xué)中實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落地。

（二）教學(xué)目標(biāo)

①觀看前置微課，應(yīng)用教材上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)“探究CO₂與H₂O是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)、證明NaOH溶液與鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)”，建構(gòu)“可視化證據(jù)推理”的思維模型。②應(yīng)用思維模型來(lái)探究CO₂與NaOH溶液是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，遷移應(yīng)用酸堿鹽的典型性質(zhì)設(shè)計(jì)具有明顯現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明反應(yīng)發(fā)生，提升對(duì)核心知識(shí)的理解與運(yùn)用能力。③應(yīng)用手持技術(shù)設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，能從反應(yīng)物消失或生成物消耗的視角判斷反應(yīng)發(fā)生，從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度運(yùn)用思維模型，發(fā)展證據(jù)推理意識(shí)。

（三）教學(xué)準(zhǔn)備

筆者利用前置微課和ClassIn軟件、手持技術(shù)等做好教學(xué)準(zhǔn)備。課前錄制兩個(gè)微課：微課1的主題為“建構(gòu)模型——驗(yàn)證生成物存在”，微課2的主題為“建構(gòu)模型——驗(yàn)證反應(yīng)物消失”。設(shè)置前置討論：①歸納可視化證據(jù)推理思維模型；②模型的化學(xué)本質(zhì)在于利用物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)有明顯現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證原本無(wú)現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，要求學(xué)生利用ClassIn虛擬實(shí)驗(yàn)室，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證NaOH溶液與CO₂發(fā)生了反應(yīng)，限定實(shí)驗(yàn)角度為“驗(yàn)證反應(yīng)物消失”，要求其提交實(shí)驗(yàn)裝置圖片（前測(cè)）。課堂教學(xué)初始階段，筆者帶領(lǐng)學(xué)生用壓強(qiáng)傳感器測(cè)定CO₂與NaOH溶液反應(yīng)中的氣壓隨反應(yīng)時(shí)間的變化（見(jiàn)表1）。

此外，提前制備NaOH溶液和Na₂O₂反應(yīng)后溶液（NaOH過(guò)量）、酚酞溶液、CaCl₂溶液、鹽酸、Ca（OH）₂溶液、CuSO₄溶液等，以及試管、膠頭滴管、CO₂傳感器、平板電腦終端等器材。

三、教學(xué)過(guò)程及模型建構(gòu)難點(diǎn)突破

（一）教學(xué)流程

筆者以證明CO₂與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)為載體，建構(gòu)可視化證據(jù)推理模型，需厘清學(xué)生思維盲區(qū)，幫助學(xué)生突破難點(diǎn)。教學(xué)流程如下（如圖2）。

（二）教學(xué)實(shí)錄：突破重難點(diǎn)

1.微課為引，聚焦于學(xué)生自主建構(gòu)思維模型

微課1：CO₂與H₂O發(fā)生反應(yīng)的證明。

教師：將CO₂通入H₂O中發(fā)生反應(yīng)了嗎？

學(xué)生：通入前CO₂無(wú)色氣體、H₂O無(wú)色液體，通入后有氣泡冒出，液體呈無(wú)色。由于沒(méi)有明顯現(xiàn)象，無(wú)法直觀判斷該反應(yīng)是否發(fā)生。

教師：對(duì)于證明CO₂與H₂O反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，如何闡明設(shè)計(jì)思路？

學(xué)生：應(yīng)用物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，驗(yàn)證生成物存在從而證明反應(yīng)發(fā)生。

微課2：NaOH溶液與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的證明。

教師：將NaOH溶液滴入鹽酸中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)了嗎？

學(xué)生：由于沒(méi)有明顯現(xiàn)象，無(wú)法直觀判斷是否發(fā)生反應(yīng)。

教師：對(duì)于檢驗(yàn)NaOH溶液與鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，如何闡明設(shè)計(jì)思路？

學(xué)生：用物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)驗(yàn)證反應(yīng)物不存在。

學(xué)生學(xué)習(xí)前置微課1和微課2初步建立可視化證據(jù)推理思維模型——若反應(yīng)發(fā)生則在化學(xué)變化中證明舊物質(zhì)（反應(yīng)物）消失或新物質(zhì)（生成物）生成。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究情境中培養(yǎng)證據(jù)推理核心素養(yǎng)，還能提升化學(xué)思維能力^[4]，其思維建構(gòu)路徑如圖3所示。筆者設(shè)置前測(cè)任務(wù)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置證明NaOH溶液能與CO₂發(fā)生反應(yīng)（利用ClassIn模擬實(shí)驗(yàn)室）。

2.解決問(wèn)題，完善可視化實(shí)驗(yàn)思維模型

筆者展示學(xué)生前測(cè)作業(yè)（如圖4），讓學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)依據(jù)，并基于證據(jù)推理闡述設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和不足。

學(xué)生討論后總結(jié)得出裝置1具有如下優(yōu)點(diǎn)：在裝置密封性良好的情況下，CO₂與NaOH溶液反應(yīng)，造成氣體減少，裝置內(nèi)壓強(qiáng)小于外界大氣壓，錐形瓶?jī)?nèi)氣球變大，此裝置基本滿足這一理論的驗(yàn)證需求。該裝置的不足：CO₂能與水反應(yīng)并溶于水，也會(huì)導(dǎo)致CO₂氣體減少造成干擾，但未設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)排除水對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。學(xué)生討論后總結(jié)得出裝置2的優(yōu)點(diǎn)：能夠排除裝置1中水的干擾，從對(duì)比實(shí)驗(yàn)角度證明CO₂與NaOH溶液接觸時(shí)消耗更多，從而證明NaOH溶液可與CO₂反應(yīng)。該裝置的不足：反應(yīng)時(shí)間可能不足，溶解度約為CO₂∶H₂O=1∶1（體積比），若時(shí)間足夠兩支試管都會(huì)充滿溶液。學(xué)生歸納后得出結(jié)論：裝置2更能說(shuō)明問(wèn)題。

手持技術(shù)的應(yīng)用可以直觀地呈現(xiàn)反應(yīng)結(jié)果，使實(shí)驗(yàn)“可視化”。筆者指導(dǎo)學(xué)生利用CO₂傳感器進(jìn)行測(cè)定（向裝有等量CO₂的裝置中，加入等體積H₂O和NaOH溶液），得到相對(duì)壓強(qiáng)—采樣時(shí)間圖像（如圖5）。

學(xué)生結(jié)合操作情況，對(duì)曲線進(jìn)行解釋。初始階段，加入同等體積的H₂O和NaOH溶液后，加入NaOH溶液的裝置壓強(qiáng)小于加入H₂O的裝置，說(shuō)明NaOH與CO₂發(fā)生反應(yīng)且反應(yīng)速率較大，CO₂在短時(shí)間內(nèi)減少很多。后一階段，曲線基本不變表示反應(yīng)停止，NaOH裝置中壓強(qiáng)減小更多，在控制變量條件下能夠證明NaOH溶液與CO₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

學(xué)生經(jīng)過(guò)思考與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在微課前測(cè)中自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題所在。學(xué)生在控制變量法的實(shí)際運(yùn)用中借助手持技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定量研究，完善思維模型，為思維進(jìn)階奠定了基礎(chǔ)。

3.自主設(shè)計(jì)，應(yīng)用模型解決新情境下的實(shí)際問(wèn)題

筆者拋出新情境新問(wèn)題：若只提供“將CO₂通入NaOH后的溶液”（不能確定是否反應(yīng)，若反應(yīng)也不能確定NaOH是否剩余），又如何證明發(fā)生了反應(yīng)？學(xué)生分組討論，填表提出自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案（見(jiàn)表2）。

學(xué)生可基于思維模型解決新問(wèn)題，從證明碳酸鈉存在或NaOH不存在兩個(gè)角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。筆者為學(xué)生提供試劑引導(dǎo)他們做初步設(shè)計(jì)，選取一例進(jìn)行演示（如圖6）。實(shí)驗(yàn)小組在歸納總結(jié)基礎(chǔ)上繼續(xù)填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)表格，進(jìn)行小組間的交流點(diǎn)評(píng)。

設(shè)計(jì)的依據(jù)是什么？學(xué)生討論后明確實(shí)驗(yàn)角度，利用試劑筐中的藥品做實(shí)驗(yàn)，以“使反應(yīng)現(xiàn)象可視化”為據(jù)，推理CO₂與NaOH溶液是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

筆者匯總實(shí)驗(yàn)方案并組織學(xué)生分析（如圖7）。

學(xué)生在分析中逐步認(rèn)識(shí)到證明生成物碳酸鈉的存在需要考慮干擾因素。在CO₂與NaOH溶液反應(yīng)后的溶液中可能存在未反應(yīng)完的NaOH，其化學(xué)性質(zhì)呈現(xiàn)堿的通性。由此進(jìn)一步分析：酚酞溶液、NaOH溶液和Na₂CO₃溶液都可以使實(shí)驗(yàn)中的液體變紅，因存在這些干擾因素，故不能證明發(fā)生了反應(yīng)。對(duì)于鹽酸而言，加入足量鹽酸后NaOH的干擾被排除，但若只加入少量鹽酸則會(huì)造成無(wú)氣體推斷“沒(méi)有Na₂CO₃生成”的假象。對(duì)于氫氧化鈣溶液而言，NaOH不與其反應(yīng)，不造成干擾，可以用來(lái)檢驗(yàn)是否生成碳酸鈉。對(duì)于硫酸銅溶液而言，其與NaOH和Na₂CO₃都發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，NaOH對(duì)Na₂CO₃的檢驗(yàn)造成干擾，無(wú)法證明生成了Na₂CO₃。

學(xué)生綜合應(yīng)用酸、堿、鹽知識(shí)解決問(wèn)題，有利于其深度學(xué)習(xí)，深化對(duì)核心知識(shí)的理解。學(xué)生在交流點(diǎn)評(píng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，筆者利用課堂生成的資源，板演酸、堿、鹽知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)化的知識(shí)體系。學(xué)生在應(yīng)用使無(wú)明顯現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)可視化的思維模型實(shí)踐過(guò)程中，表現(xiàn)出對(duì)新問(wèn)題的深度思考，理解了“干擾”對(duì)證據(jù)推理的影響，提高了對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的深入探究能力。

4.思維進(jìn)階，換角度應(yīng)用模型

“我們?cè)O(shè)計(jì)的上述實(shí)驗(yàn)都是通過(guò)探究CO₂與NaOH溶液反應(yīng)后的溶液進(jìn)行認(rèn)知，證明反應(yīng)發(fā)生。能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在CO₂與NaOH溶液的反應(yīng)過(guò)程中驗(yàn)證反應(yīng)發(fā)生？”在筆者的啟發(fā)下，學(xué)生利用ClassIn的虛擬實(shí)驗(yàn)室從裝置角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（如圖8）：證明反應(yīng)過(guò)程中CO₂減少，判斷CO₂與NaOH溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

筆者展示模擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)果（如圖9）。

教師：A中液面高于B，A中石蕊溶液變藍(lán)等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，都能用于證明CO₂與NaOH溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)了嗎？

學(xué)生：A中液面高于B說(shuō)明，因通過(guò)控制變量法設(shè)置了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，排除了水對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。但A中石蕊溶液變藍(lán)不能說(shuō)明，因碳酸鈉溶液顯堿性、剩余的NaOH溶液也顯堿性，出現(xiàn)NaOH剩余對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾。

5.歸納整理，建立結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系

筆者基于學(xué)生課堂生成情況進(jìn)行歸納整理，引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化，建立完善的“可視化證據(jù)推理”思維模型（如圖10）。

筆者讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到運(yùn)用思維模型時(shí)可從定性、定量?jī)蓚€(gè)角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有意識(shí)地借助數(shù)字技術(shù)使無(wú)明顯現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)可視化。學(xué)生在課后需要完成拓展任務(wù)：解讀“測(cè)定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路”搭設(shè)腳手架（后測(cè)）。

四、總結(jié)與反思

（一）應(yīng)用數(shù)字技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”擴(kuò)展化學(xué)反應(yīng)認(rèn)知視角

學(xué)生在以往學(xué)習(xí)中暴露的問(wèn)題是：運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力和獲取證據(jù)的能力較弱，特別是對(duì)反應(yīng)現(xiàn)象不明顯的化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生存在困惑。筆者導(dǎo)入前置微課，應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)室和手持技術(shù)等數(shù)字技術(shù)，改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功效。圍繞“應(yīng)用物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)明顯現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)的可視化”讓學(xué)生在“做中學(xué)”提升相應(yīng)的能力。在建立“可視化”實(shí)驗(yàn)證據(jù)推理模型的同時(shí)，筆者設(shè)計(jì)了干擾因素（有干擾物質(zhì)共存）擴(kuò)大了思維容量。教師應(yīng)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生在模型建構(gòu)與應(yīng)用中逐步進(jìn)階思維，使其能從反應(yīng)體系中確定目標(biāo)物質(zhì)的獨(dú)有現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，進(jìn)而擴(kuò)展學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)知視角。

（二）大概念統(tǒng)攝下利用可視化證據(jù)推理模型提高學(xué)生能力與素養(yǎng)

“證明CO₂與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)”是物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化主題大概念統(tǒng)攝下發(fā)展學(xué)生的“變化觀”的重要教學(xué)素材。筆者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行可視化證據(jù)推理模型的建構(gòu)與應(yīng)用，提高了學(xué)生的多方面的能力與素養(yǎng)。一是提升學(xué)生創(chuàng)新思維：利用密閉空間設(shè)計(jì)壓強(qiáng)差進(jìn)行直觀表征。二是形成系統(tǒng)思維：學(xué)生認(rèn)識(shí)到在反應(yīng)體系內(nèi)確定某物質(zhì)存在與否，應(yīng)選取獨(dú)有現(xiàn)象進(jìn)行證明排除干擾。三是提升信息加工思維：分析傳感器采集的數(shù)據(jù)，對(duì)于曲線變化情況進(jìn)行解釋和對(duì)比分析。四是學(xué)會(huì)辯證思維：若有干擾無(wú)法尋找到目標(biāo)物質(zhì)獨(dú)有的現(xiàn)象，應(yīng)開(kāi)展對(duì)比實(shí)驗(yàn)排除干擾或除去干擾物質(zhì)再進(jìn)行檢驗(yàn)。

實(shí)踐證明，教師合理應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，有利于學(xué)生基于證據(jù)意識(shí)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)和變化提出合理假設(shè)，根據(jù)“可視化”實(shí)驗(yàn)證據(jù)進(jìn)行分析推理，梳理觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)三者間的邏輯關(guān)系。教師引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建并運(yùn)用可視化證據(jù)推理模型，有利于學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)中的觀念、思路和技能，系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化地自主分析實(shí)際情境，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，自主建構(gòu)新知識(shí)體系^[5]。

注：本文系北京市教育學(xué)會(huì)“十四五”教育科研2022年度課題“基于‘雙減的化學(xué)大單元教學(xué)雙優(yōu)研究”（編號(hào)：DC2022-029）、北京市海淀區(qū)教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃群體課題“課前和課后學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)與應(yīng)用案例研究”（編號(hào)：HDQT202207-50）的研究成果。

參考文獻(xiàn)

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（作者韓建豐系北京市廣渠門(mén)中學(xué)教師；高凌蕊系首都師范大學(xué)第二附屬中學(xué)教師）

責(zé)任編輯：祝元志