蔣健

摘要：證據(jù)推理是一種高級思維方式，是初中學生必須具備的關鍵能力之一。證據(jù)推理素養(yǎng)的培養(yǎng)已成為課堂教學的任務之一。以創(chuàng)設真實情境、開展科學探究、設計問題串、注重推理過程的評價等方式展開教學，有利于證據(jù)推理素養(yǎng)的培養(yǎng)，激發(fā)學生的科學創(chuàng)新能力，重塑新型課堂學習文化。

關鍵詞：證據(jù)推理;重塑課堂;培養(yǎng)素養(yǎng);學習文化

文章編號：1008-0546（ 2019）09-0028-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.008

一、證據(jù)推理的內(nèi)涵

證據(jù)是用來證明作出的猜想、假設的材料，是人們從未知達到已知的認知過程中用來推理確定未知事實的既知材料。證據(jù)必須是科學的、不容置疑的。從初中化學學科角度來講，證據(jù)主要包括被科學家反復驗證并被廣泛傳播的陳述性化學知識：如化學概念、定律、原理、規(guī)律，物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化等;證據(jù)也包括化學實驗現(xiàn)象、化學史料、自然現(xiàn)象、生活經(jīng)驗、化學前沿成果等。推理就是由一個或幾個化學相關已知事實即證據(jù)，推導出一個未知的化學事實的過程，也是一種高級思維方式[1]。在初中化學教學中，證據(jù)推理就是基于化學原理、概念及相關化學事實等證據(jù)，通過比較分析、歸納演繹等形式，對猜想假設進行證實或證偽，并反思論證，從而自主解決問題、獲得新知識的高級思維形式和思維過程。

二、初中化學課堂教學中證據(jù)推理素養(yǎng)培養(yǎng)的緊迫性和必要性

1.學生學習現(xiàn)狀不如人意

隨著教育教學改革的不斷推進，教師的教學方式在傳統(tǒng)教學的基礎上有了很大的改善。但由于初中化學只能在初三一年內(nèi)學完，為了能有更多的復習時間，很多教師采用任務型教學法，一味按照課時計劃快速完成全冊教學任務，縮短學習過程，導致學生自主學習思考的時間和空間被嚴重壓縮，無法真正體驗探索認識客觀世界的過程。再者，初中生因其所處的年齡段、心理發(fā)展水平、已有的知識水平、學習習慣的影響，很大一部分學生更傾向于被動地聽、記、背、默，學習方式簡單機械，缺乏思考理解，缺乏學習的自主性，思維水平較低，學習能力較弱，學習效果不理想，學習壓力陡增甚至出現(xiàn)了強烈的厭學情緒。這就要求學生要改變自己的學習方式，通過合適的學習方法開展自主學習，才能提高學習熱情和效率。

2.教育改革的要求

證據(jù)推理是一種思維形式，也是一種學習方式，一種學習能力?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展綱要》明確指出，要促進人的全面發(fā)展，使之具備適應社會需要、解決實際復雜問題的關鍵能力。而證據(jù)推理就是關鍵能力之一?；瘜W學科核心素養(yǎng)也明確指出，學生要具有收集、利用證據(jù)的意識，能在證據(jù)的基礎上對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出合理的假設，通過分析推理加以證實或證偽，研究并認識物質(zhì)，建立觀點、結(jié)論、證據(jù)間的邏輯關系。

3.化學學科特征的要求

化學的基本特征是在分子、原子基礎上研究和創(chuàng)造物質(zhì)，化學知識不僅與日常生活緊密相連，也是促進社會文明和現(xiàn)代科學技術進步的重要力量，這對化學的教學提出了更高的要求和更新的思路，掌握知識與技能的同時，對科學探究能力和實踐創(chuàng)新能力有了更明確、更高的要求。化學又是一門以實驗為基礎的學科，實驗中產(chǎn)生的一些現(xiàn)象，需要結(jié)合已有的證據(jù)來分析推理、反思歸納而得出結(jié)論，就需要學生發(fā)散思維，推理思考;甚至需要在實驗過程中不斷改進完善，以期獲得創(chuàng)造性成果。從這些方面來看都需要學生有一定的證據(jù)推理的思維和較強的邏輯思維能力。

三、重塑新型課堂學習文化，培養(yǎng)學生證據(jù)推理素養(yǎng)

1.創(chuàng)設真實的知識情境，激發(fā)證據(jù)推理意識

陶行知生活教育理論指出：知識源于生活生產(chǎn)情境，情境是知識的載體。有了情境的知識不再抽象孤立，而顯得具體生動、有價值、富有啟迪性，更加能引起學生的學習興趣和對知識追根問源的熱情。

在滬教版初中化學“金屬化學性質(zhì)”的教學中，會呈現(xiàn)這樣的情境：某人將家中舊式或破損的黃金首飾帶到金店，兌換新黃金制品，工作人員在征得同意后，會用打火機粗略檢測首飾是否是假黃金冒充。

面對這樣的情境，學生肯定興趣十足，自然而然就會產(chǎn)生疑問：利用什么現(xiàn)象來說明黃金真假呢？為什么出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？學生就會下意識地去搜索證據(jù)并交流：

（1）很多假黃金制品的主要成分就是銅鋅合金，銅在空氣中灼燒時會發(fā)生化學變化生成黑色的氧化銅。

（2）真金不怕火煉，黃金的化學性質(zhì)穩(wěn)定，推斷黃金灼燒時不會發(fā)生化學變化，沒有明顯現(xiàn)象。

（3）學生還提出利用稀鹽酸鑒別也比較簡單可靠。鋅與鹽酸反應能產(chǎn)生大量氣泡，黃金則不能與稀鹽酸反應，現(xiàn)象差異很大，很容易鑒別出真假。

通過這個過程就可以理解用灼燒法（灼燒后表面變黑的就是假黃金）檢測黃金真假的粗略方法。一些學生也會根據(jù)已學知識和經(jīng)驗提出其它方法：比如看顏色光澤（真金為深赤黃色光澤）、比硬度（真金指甲劃、牙咬留痕）、稱重量（真金同體積較重）等方法，并會討論比較這些方法的合理性、科學性和簡易性等。在學習過程中學生會意識到化學知識能幫助我們解決很多現(xiàn)實問題，深刻體會化學學科價值。課后回家學生也可能會親自嘗試這個方法，來展示自己的成就感。

在這樣的現(xiàn)實情境中學習，學生就會自覺地尋找解決問題的證據(jù)，進行合理的分析推理歸納，享受愉快的學習過程，不斷激發(fā)利用證據(jù)來推理學習的意識。

2.開展科學探究，拓展證據(jù)推理深度和高度

科學探究是一種重要而有效的學習方式，一般按照提出問題一作出假設一設計方案一進行實驗一收集證據(jù)一分析推理一反思修正一得出結(jié)論等步驟開展?？梢姡茖W探究過程蘊含著收集、利用證據(jù)和推理分析的過程，科學探究有助于培養(yǎng)學生的求證精神，養(yǎng)成科學思維習慣，是培養(yǎng)、拓展證據(jù)推理這一關鍵能力的重要途徑。

在滬教版初中化學“化學反應中的質(zhì)量關系”教學中，面對化學反應前后物質(zhì)總質(zhì)量是否變化的問題時，在酒精燃燒、鐵絲生銹的真實情境中，學生根據(jù)自已的已有經(jīng)驗、化學知識，會對化學反應前后物質(zhì)總質(zhì)量變化作出假設如下：

（1）酒精燃燒后什么物質(zhì)都沒有留下，反應后總質(zhì)量肯定是減少了。

（2）鐵絲生銹后表面有一層鐵銹，增加了氧氣和水的質(zhì)量，反應后總質(zhì)量肯定是增加了。

（3）酒精燃燒雖然什么也沒留下來，但是轉(zhuǎn)化成了水和二氧化碳，與反應的酒精和氧氣的總質(zhì)量是相等;鐵絲生銹是因為與氧氣、水反應了，鐵和氧氣、水的元素全部轉(zhuǎn)移到了鐵銹中，故總質(zhì)量是相等的。總之，化學反應前后總質(zhì)量肯定是不變的。

面對這三種看似都言之鑿鑿的假設，學生就會迫不及待來證明，收集了證據(jù)比如：

（1）查閱化學史料“波義耳失敗的鵝頸瓶實驗和拉瓦錫成功的鵝頸瓶實驗”并分析原因：波義耳敞口體系實驗不斷消耗外界空氣中的氧氣才導致質(zhì)量增加。

（2）完成密閉容器中硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液反應、石灰石與鹽酸反應前后總質(zhì)量變化等探究性實驗，得出在密閉體系中的化學變化前后總質(zhì)量保持不變。

（3）利用鎂條在氧氣中燃燒生成氧化鎂的反應，從微觀角度分析：化學反應是反應物中鎂原子和氧原子重新組合轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏倪^程，前后鎂原子和氧原子的數(shù)目、質(zhì)量都不變，也沒有產(chǎn)生新的原子，反應前后微粒的相對質(zhì)量也不變，通過宏觀一微觀一符號三重表征，來對假設進行推理證實或證偽。

最終證實了假設（3）正確，從而科學地認識了質(zhì)量守恒定律。在這個過程中學生會發(fā)現(xiàn)一切化學反應都遵循質(zhì)量守恒定律，在密閉體系中進行實驗能確保實驗的成功，升華了探究的高度。

學生通過親身經(jīng)歷科學探究過程，增進了對化學學科的感情，發(fā)展了自身的學科素養(yǎng)。通過科學探究能使學生意識到需要提出問題、大膽猜測，依據(jù)已有知識經(jīng)驗做出初步推測論證，通過實驗、觀察、調(diào)查、查閱資料等多種手段收集事實與證據(jù)，并進行討論、加工整理，判斷證據(jù)與假設間的關系，推理得出合理的結(jié)論，并利用比較、歸納、分類等方法建立知識間的關系，使知識系統(tǒng)化[2]。

3.巧設問題串，內(nèi)化證據(jù)推理素養(yǎng)

學習過程就是提出問題、思辨問題、解決問題的不斷循環(huán)的學生活動，問題是思維的起點。教師可以利用問題串來引導學生、開展教學工作，促使初中生能夠在提出問題、反思問題、解決問題的過程中，獲得更具體有效的知識，提高自身的學習能力。

在滬教版初中化學“堿與非金屬氧化物反應”的教學中，設計如下問題串：

（1）你知道氫氧化鈣溶液參與的化學反應嗎？寫出化學方程式。

（2）氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應嗎？比較與氫氧化鈣溶液反應的產(chǎn)物，分析此反應的生成物。怎么設計實驗證明？

（3）實驗室檢驗或吸收二氧化碳用哪種溶液更好？

（4）工業(yè)廢氣中產(chǎn)生一些二氧化硫氣體（與二氧化碳化學性質(zhì)相似），能否利用氫氧化鈣或是氫氧化鈉來吸收，防止污染環(huán)境？

問題串中的每一個問題之間往往相互聯(lián)系，層層遞進，問題（1）是學生已有的知識積累，結(jié)合氫氧化鈉和氫氧化鈣都是堿類，在水溶液中都能電離出OH-，可以作為問題（2）分析推理所需要的直接使用的證據(jù)，問題（3）（4）的解決也是建立在（1）（2）作為證據(jù)的基礎上。這樣讓學生對某一課題的思考不斷深入，不斷尋找證據(jù)，能更好地強化利用證據(jù)進行推理解答的過程，使證據(jù)推理成為學生的一種學習能力，在此過程中能使學生更好地理解知識之間的聯(lián)系與差異，更好地將知識系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，使知識證據(jù)不斷內(nèi)化，使推理思維能力不斷提升。

4.基于核心素養(yǎng)的學習過程評價，優(yōu)化證據(jù)推理思維過程

基于化學核心素養(yǎng)的評價更加關注的是學生在真實、開放環(huán)境中的學習過程，關注的是學習過程中表現(xiàn)出的長處與不足，而非最終的學習成果，是讓學生在學習過程中體驗失敗和成功都是快樂，自己的學習是有意義的，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，促進學生發(fā)展[3]。

對證據(jù)推理學習過程的評價是對學生收集證據(jù)的角度、方式及關聯(lián)性進行評價、對證據(jù)辨識處理過程的評價、對證據(jù)與未知問題事實按邏輯進行證據(jù)推理過程的評價、是對學生不斷質(zhì)疑反思，改進或調(diào)整證據(jù)推理思維過程的評價。評價并不局限于某一次證據(jù)推理的過程，而是強調(diào)學生多次親身參與的過程，也是對學生思維過程轉(zhuǎn)變、優(yōu)化的評價，能幫助學生更好地優(yōu)化證據(jù)推理思維過程。

5.運用證據(jù)推理，促進學生科學創(chuàng)新萌發(fā)

學習過程中運用證據(jù)進行推理解決問題的過程中，可能進行證實，也可能進行證偽，這是去偽存真、實事求是的科學精神。學生在這個過程中不斷根據(jù)證據(jù)推演，不斷地質(zhì)疑、反思、修正，進而解決問題，更能實現(xiàn)對問題進一步的深入研究，甚至產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)。

在滬教版初中化學“二氧化碳與氫氧化鈉反應”的教學中，學生就會提出質(zhì)疑：沒有明顯現(xiàn)象就無法說明反應真實發(fā)生了。那么該如何來證明反應的發(fā)生呢？隨之，學生展開了一系列的質(zhì)疑、討論：

“學生一”提出在軟塑料瓶中實驗，軟塑料瓶中二氧化碳被氫氧化鈉反應吸收，內(nèi)部壓強變小，瓶子就癟了。

“學生二”對“學生一”提出了質(zhì)疑：二氧化碳與氫氧化鈉溶液中的水反應也會出現(xiàn)相同現(xiàn)象。應該做對比實驗，相同軟塑料瓶集滿二氧化碳后倒入等體積的水和氫氧化鈉溶液，比較變癟的程度大小。

“學生三”同意“學生二”的這個做法，同時也提出了自己的想法，氫氧化鈉反應了，OH-消失了，堿性就消失了，可以用酚酞試液來檢測。

“學生四”對“學生三”提出質(zhì)疑：反應生成的碳酸鈉溶液也是堿性的，酚酞試液就無法分辨了，提出可以加入足量鹽酸，因為碳酸鈉與鹽酸反應會產(chǎn)生二氧化碳，產(chǎn)生氣泡這一現(xiàn)象比較明顯。

“學生五”提出可以利用碳酸鈉與氫氧化鈣或氯化鈣溶液反應產(chǎn)生白色沉淀來說明。

不斷質(zhì)疑和新的想法不斷提出，思維不斷碰撞，通過實驗對自己的質(zhì)疑和想法加以證實或證偽，創(chuàng)新精神也就隨之萌發(fā)了。

四、證據(jù)推理使初中化學教學正本清源

基于證據(jù)推理的教學讓教師放棄權威者的身份，還課堂予學生，還時間空間予學生，學生成了課堂學習的真正主宰者，教師是輔助者，成為學生學習的“腳手架”。學生的學習都是自發(fā)的、獨立的、互助的、真實的。在毫無壓制中展開學習，輕松地運用證據(jù)進行推理，盡情愉快地學習，學生的思維得以釋放，學習能力得以提高，創(chuàng)新精神得以激發(fā)。學生會很期待這樣的課堂，期待每一次“證據(jù)推理”化學學習的到來。

參考文獻

[1]吳克勇，蔡子華.證據(jù)推理解讀及教學思考——以化學學科為例[J].教育研究與評論，2018（1）：79-83

[2] 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2011：10-15

[3]皇甫倩.基于化學學科核心素養(yǎng)的的課程學習診斷[J].中學化學教與學，2018（12）：17-20