指向證據(jù)推理核心素養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐與反思

基金項(xiàng)目：

本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度重點(diǎn)課題“證據(jù)推理：中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的區(qū)域推進(jìn)研究”（B/2021/02/22）、無(wú)錫市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)課題“基于證據(jù)推理與模型認(rèn)知的對(duì)話教學(xué)實(shí)踐研究”（B/B/2020/05）的階段性研究成果。

摘" 要：證據(jù)推理是具有化學(xué)學(xué)科特色的核心素養(yǎng)之一。本文通過(guò)“離子反應(yīng)”復(fù)習(xí)課的教學(xué)實(shí)施，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用各類證據(jù)進(jìn)行證實(shí)或證偽，實(shí)現(xiàn)“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)真正落地。

關(guān)鍵詞：證據(jù)類型；證據(jù)推理；離子反應(yīng)

文章編號(hào)：

1008-0546（2024）14-0082-03

中圖分類號(hào)：

G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

B

一、教學(xué)內(nèi)容分析

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中證據(jù)推理頗具學(xué)科特色，即“具有證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過(guò)分析推理加以證實(shí)或證偽”［1］。證據(jù)推理始于證據(jù)，終于結(jié)論。證據(jù)推理就是建立證據(jù)和結(jié)論之間邏輯關(guān)系的過(guò)程。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《高中新課標(biāo)》）關(guān)于“離子反應(yīng)”的內(nèi)容要求為通過(guò)實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)及其發(fā)生的條件，了解常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法；對(duì)應(yīng)的“學(xué)習(xí)活動(dòng)建議”為探究溶液中離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)及發(fā)生條件（測(cè)定電流或溶液電導(dǎo)率的變化）。

基于《高中新課標(biāo)》的理念和要求，筆者設(shè)計(jì)了基于情境、問(wèn)題導(dǎo)向的主題式課堂，開(kāi)展人教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)第一章第二節(jié)“離子反應(yīng)”復(fù)習(xí)課教學(xué)，通過(guò)揭秘網(wǎng)紅湖水，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用宏觀證據(jù)、微觀證據(jù)、符號(hào)證據(jù)、定量證據(jù)等各類證據(jù)，經(jīng)歷線形或循環(huán)的證據(jù)推理過(guò)程［2］，實(shí)現(xiàn)“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的真正落地。同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究中思維的嚴(yán)謹(jǐn)性，感受真實(shí)、有用的化學(xué)，彰顯學(xué)科育人的價(jià)值。

二、學(xué)情分析

通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生能通過(guò)實(shí)驗(yàn)事實(shí)初步認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)，基本掌握了離子反應(yīng)發(fā)生的條件及離子方程式的書(shū)寫步驟；另外，學(xué)生也初步接觸了數(shù)據(jù)、圖表、實(shí)驗(yàn)事實(shí)等證據(jù)的呈現(xiàn)方式。這有利于學(xué)生收集本課時(shí)出現(xiàn)的各類證據(jù)，并對(duì)有效的證據(jù)信息進(jìn)行提取、分析和處理。

三、教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)

1. 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過(guò)Cu2＋、SO2－4檢驗(yàn)以及數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，從微觀角度理解離子反應(yīng)，總結(jié)歸納出離子反應(yīng)發(fā)生的實(shí)質(zhì)。

（2）通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)的探究，能正確書(shū)寫離子反應(yīng)方程式，構(gòu)建新情境下離子方程式的書(shū)寫策略、步驟。

（3）能運(yùn)用離子反應(yīng)的知識(shí)對(duì)潔廁靈使用、鍍銅廢水處理進(jìn)行原理解釋，深刻體會(huì)離子反應(yīng)的本質(zhì)并感受其實(shí)際價(jià)值。

2. 評(píng)價(jià)目標(biāo)

（1）通過(guò)書(shū)寫相關(guān)的離子方程式，診斷并發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知水平和總結(jié)歸納能力。

（2）通過(guò)“鍍銅酸性廢水處理中離子反應(yīng)的發(fā)生”驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，診斷并發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理水平、宏觀辨識(shí)與微觀探析能力。

四、教學(xué)流程設(shè)計(jì)

本節(jié)課以“揭秘網(wǎng)紅湖水”為主題情境，整個(gè)教學(xué)分為三個(gè)環(huán)節(jié)：環(huán)節(jié)一“初析網(wǎng)紅湖水”，通過(guò)Cu2＋的檢驗(yàn)，建構(gòu)證據(jù)推理過(guò)程的“線形模型”；環(huán)節(jié)二“再鑒網(wǎng)紅湖水”，通過(guò)鍍銅廢水處理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，建構(gòu)證據(jù)推理過(guò)程的“循環(huán)模型”；環(huán)節(jié)三“深識(shí)網(wǎng)紅湖水”，通過(guò)網(wǎng)紅湖水呈藍(lán)色原因的探析，學(xué)會(huì)調(diào)用邏輯證據(jù)。本節(jié)復(fù)習(xí)課的教學(xué)流程如圖1所示。

五、教學(xué)過(guò)程

1. 環(huán)節(jié)一" 初析網(wǎng)紅湖水

［教師活動(dòng)］播放學(xué)校化學(xué)興趣小組同學(xué)采集網(wǎng)紅湖水樣品的視頻。展示出分別呈現(xiàn)深藍(lán)色、淺藍(lán)色、無(wú)色的三種液體，依次編號(hào)為1、2、3。向?qū)W生提出問(wèn)題：你認(rèn)為哪一種液體是網(wǎng)紅湖水樣品？

［學(xué)生活動(dòng)］通過(guò)觀看視頻中湖水顏色為淺藍(lán)色，猜測(cè)2號(hào)液體是網(wǎng)紅湖水樣品。

［教師］猜測(cè)的依據(jù)是什么？

［學(xué)生］2號(hào)液體為淺藍(lán)色，應(yīng)該含有Cu2＋。

［教師］如何檢驗(yàn)溶液中是否含有Cu2＋？

［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］完成實(shí)驗(yàn)1：分別取少量三種液體于試管中，滴加NaOH溶液，觀察現(xiàn)象。

［學(xué)生］1號(hào)液體不是網(wǎng)紅湖水，因?yàn)榈渭覰aOH溶液后無(wú)現(xiàn)象。

［教師］1號(hào)液體是潔廁靈。

［設(shè)計(jì)意圖］將課堂教學(xué)與真實(shí)性情境相聯(lián)系，激趣導(dǎo)學(xué)。通過(guò)判斷哪一種溶液是網(wǎng)紅湖水，引發(fā)學(xué)生思考如何檢驗(yàn)Cu2＋。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提升實(shí)驗(yàn)操作能力，培養(yǎng)合作意識(shí)。基于向1號(hào)液體中滴加NaOH溶液的宏觀證據(jù)（指實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、生活經(jīng)驗(yàn)等可以直接說(shuō)明問(wèn)題，證實(shí)事實(shí)的證據(jù)），對(duì)1號(hào)液體不是網(wǎng)紅湖水進(jìn)行推理，建構(gòu)證據(jù)推理過(guò)程的“線形模型”，即“問(wèn)題—證據(jù)—推理—結(jié)論”。［教師活動(dòng)］出示潔廁靈使用說(shuō)明書(shū)，指出潔廁靈是生活中去除廁所污垢的日常用品，主要化學(xué)成分是鹽酸，不能與“84消毒液”（主要化學(xué)成分為NaClO）混用，請(qǐng)用離子方程式解釋不能混用的原因。

［學(xué)生］2H＋＋Cl－＋ClO－Cl2↑＋H2O，混用會(huì)產(chǎn)生氯氣，對(duì)人體有害。

［教師］請(qǐng)總結(jié)歸納新情境下離子方程式的書(shū)寫方法和步驟。

［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)對(duì)1號(hào)液體潔廁靈的了解，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的化學(xué)；通過(guò)離子方程式的書(shū)寫，建構(gòu)新情境下方程式書(shū)寫的方法及步驟，發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知能力。

2. 環(huán)節(jié)二" 再鑒網(wǎng)紅湖水

［教師］從實(shí)驗(yàn)1可知，2號(hào)液體（淺藍(lán)色）含有Cu2＋，它可能含有哪些陰離子？還可能含有哪些陽(yáng)離子？

［學(xué)生活動(dòng)］從離子能否大量共存的角度，判斷可能存在的陰、陽(yáng)離子?；仡櫵岬耐ㄐ?，完成對(duì)2號(hào)液體中是否含有H＋的檢驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)2）。

［教師］如何檢驗(yàn)SO2－4？

［學(xué)生活動(dòng)］思考，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，完成對(duì)2號(hào)液體中SO2－4的檢驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)3）。

［教師］通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用定性證據(jù)中的宏觀證據(jù)、符號(hào)證據(jù)（化學(xué)方程式、化學(xué)式等表征的資料）等方式推理出2號(hào)液體中主要含有H＋、Cu2＋、SO2－4三種離子。請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：加入一種試劑除去2號(hào)液體中的H＋、Cu2＋、SO2－4三種離子，思考能否從微觀角度證明離子反應(yīng)的發(fā)生。

［學(xué)生活動(dòng)］交流、討論。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：取10mL2號(hào)液體于燒杯中，打開(kāi)磁力攪拌器，邊攪拌邊滴加Ba（OH）2溶液，同時(shí)使用pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器測(cè)定溶液的pH、電導(dǎo)率變化，繪制出動(dòng)態(tài)變化曲線。

［教師活動(dòng)］演示數(shù)字化實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)4），完成2號(hào)液體和Ba（OH）2溶液的反應(yīng)。

［學(xué)生活動(dòng)］數(shù)形結(jié)合分析兩條曲線變化的原因，書(shū)寫相關(guān)的離子反應(yīng)方程式，從微觀視角認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)的發(fā)生。

［教師］離子反應(yīng)的本質(zhì)就是某些離子的物質(zhì)的量的減少的反應(yīng)。

［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)常見(jiàn)離子H＋、SO2－4的檢驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性。通過(guò)宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和微觀的離子檢驗(yàn)，再結(jié)合數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中的定量證據(jù)（pH、電導(dǎo)率），建構(gòu)證據(jù)推理過(guò)程的“循環(huán)模型”，即從上一假設(shè)無(wú)法通過(guò)的證據(jù)得出結(jié)論，需要重新審視問(wèn)題，分析解釋，形成新的假設(shè)，再通過(guò)證據(jù)證實(shí)或證偽，得出結(jié)論。

3. 環(huán)節(jié)三" 深識(shí)網(wǎng)紅湖水

［教師］2號(hào)液體是否真的是網(wǎng)紅湖水？

［教師活動(dòng)］出示市環(huán)境監(jiān)測(cè)大隊(duì)的檢測(cè)報(bào)告。

［學(xué)生活動(dòng)］閱讀檢測(cè)報(bào)告，了解網(wǎng)紅湖水中所含的離子，得出要點(diǎn)：看上去顯藍(lán)色的網(wǎng)紅湖水中并沒(méi)有檢出Cu2＋。

［教師活動(dòng)］解釋2號(hào)液體實(shí)為鍍銅酸性廢水，實(shí)驗(yàn)4中滴加Ba（OH）2的反應(yīng)就是工業(yè)上處理鍍銅酸性廢水的一種方法：中和沉淀法，再簡(jiǎn)介其他處理方法，如硫化物沉淀法、電化學(xué)法、離子交換法等。

［教師］3號(hào)液體才是真正的網(wǎng)紅湖水樣品。那為什么視頻中的網(wǎng)紅湖水顯藍(lán)色，而試管中的樣品是無(wú)色的？

［學(xué)生活動(dòng)］查閱資料，使用跨學(xué)科的知識(shí)對(duì)網(wǎng)紅湖水顯藍(lán)色加以解釋。歸納不同的液體呈現(xiàn)藍(lán)色的不同原因。

［教師］學(xué)會(huì)用化學(xué)的眼光觀察世界，學(xué)會(huì)用化學(xué)的思維分析世界，學(xué)會(huì)用化學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)世界。

［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)揭秘網(wǎng)紅湖水，形成認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)調(diào)用邏輯證據(jù)（原理、定律等認(rèn)知邏輯和知識(shí)邏輯的證據(jù)）解釋網(wǎng)紅湖水顯藍(lán)色的原因，讓學(xué)生從課堂教學(xué)中學(xué)有所得。結(jié)合鍍銅酸性廢水的處理方法的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

六、教學(xué)反思

情境的創(chuàng)設(shè)要真實(shí)，服務(wù)于教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，要有啟發(fā)性，能誘發(fā)解決問(wèn)題的欲望，并能貼近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。在本節(jié)課中，“網(wǎng)紅湖水”“鍍銅酸性廢水”“潔廁靈”都是生活、生產(chǎn)中常見(jiàn)的情境素材，學(xué)生比較熟悉。由此情境出發(fā)，能夠促使學(xué)生在不斷解決問(wèn)題的過(guò)程中，探究并獲取證據(jù)，落實(shí)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一節(jié)有深度的復(fù)習(xí)課需要經(jīng)過(guò)反復(fù)打磨。在第一次課堂教學(xué)實(shí)施前，教師要依據(jù)《高中新課標(biāo)》要求，依據(jù)學(xué)生起點(diǎn)確定教學(xué)目標(biāo)，并精選主題情境，設(shè)計(jì)進(jìn)階型的學(xué)習(xí)任務(wù)開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐。在第一次課堂教學(xué)實(shí)施后，教師需要對(duì)教學(xué)進(jìn)行診斷，分析教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度，調(diào)整學(xué)習(xí)活動(dòng)的梯度，進(jìn)行課堂教學(xué)的再設(shè)計(jì)和再實(shí)踐，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］楊梅，莫尊理，張英，等.從證據(jù)推理視角對(duì)“離子反應(yīng)”教學(xué)案例的分析及其啟示［J］.化學(xué)教育（中英文），2020（17）：60-65.