王秀英 余曉鐘

根據(jù)化學課程對學生發(fā)展核心素養(yǎng)的貢獻以及化學課程的特點，高中化學核心素養(yǎng)概括為五個方面。其中，“證據(jù)推理與模型認知”核心素養(yǎng)是化學特征的思維方法，特別是“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)在必修2化學反應原理部分的教學中有非常普遍和至關(guān)重要的體現(xiàn)。

一、什么是化學學科“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)

“證據(jù)推理”簡單講就是根據(jù)原有認知，對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設，再尋找證據(jù)并基于所有證據(jù)進行分析推理，對假設進行證實或證偽?；瘜W科學中許多理論的建立，特別是中學化學課程中所涉及的化學理論和原理，都是建立在對大量實驗事實、生活真實情景、資料文獻記載等方面獲取的信息基礎(chǔ)上，展開比較分析、歸納概括以及邏輯推理進而形成科學結(jié)論的，其運用的主要探索模式就是“證據(jù)推理”。

以實驗為基礎(chǔ)的化學學科具有獨特的學科特色，含有很多事實性化學知識和真實性化學情景，如果在課堂教學中，能將這些知識和情景上升為化學問題解決式教與學，不僅能在解決真實情境的問題中培養(yǎng)學生科學精神和社會責任感，還能更好的體現(xiàn)化學科學自身的內(nèi)容邏輯主線。同時，化學問題解決式學習是一種體驗性的學習過程，需要學生通過閱讀、查閱資料、觀察實驗現(xiàn)象等途徑獲取和處理有關(guān)信息，進而通過自身的體驗去感受和領(lǐng)悟數(shù)據(jù)推理等重要的科學方法。

二、“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)在高中化學課堂教學中的探索實踐

《化學反應的速率和限度》該節(jié)案例教學內(nèi)容選自蘇教版化學2專題2，教學設計定位在高一學考前復習課。本節(jié)教學內(nèi)容屬于必修階段，課程標準中明確要求，通過實驗認識化學反應速率，了解控制反應條件在生產(chǎn)和科學研究中的作用；通過實驗探究濃度、催化劑等對過氧化氫分解反應速率的影響。綜合考慮課程要求，內(nèi)容量和重難點，確定本節(jié)復習課主要目標為回顧化學反應速率的概念，能準確進行簡單計算，更清楚地了解影響化學反應速率的因素及化學平衡狀態(tài)的基本特征。在對教材反復研讀和對學生學情仔細分析的基礎(chǔ)上，確定本節(jié)課以問題解決為引領(lǐng)，以“證據(jù)推理”為主要核心素養(yǎng)養(yǎng)成基調(diào)，通過真實情景、數(shù)據(jù)處理、科學歸納等方法的應用，教會學生運用史實和事實手段尋找證據(jù)并進行合理的推理論證，最終建構(gòu)研究化學反應速率及限度的思維模型。

本節(jié)以“工業(yè)煉鐵”為依托，貫穿課堂始終并逐漸展開，從生產(chǎn)實際發(fā)展歷程的真實情景出發(fā)，結(jié)合模擬生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用問題引領(lǐng)的教學方式展開。鞏固落實雙基的同時，重視培養(yǎng)學生證據(jù)推理核心素養(yǎng)，最終設計成了基于證據(jù)推理的高中化學課堂教學案例。

[教學環(huán)節(jié)1]展示煉鐵工業(yè)發(fā)展歷史過程圖，以事實為依據(jù)進行對比分析。

教師(問題解決)：隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷完善和改進，由最初的直接自然通風到手動鼓風，再到自然通風燃燒，如今現(xiàn)代工業(yè)煉鐵多數(shù)采用高爐煉鐵裝置，自然通風燃燒還原制得鐵。分組討論，以工業(yè)生產(chǎn)實際為載體，總結(jié)歸納所學化學知識在生產(chǎn)生活中的應用。

學生：4人為一小組，從影響化學反應速率角度討論：高爐煉鐵工業(yè)中有哪些措施可以提高該化學反應速率？

總結(jié)(教學目標)：影響化學反應速率的因素

(以真實歷史進程為情景，為證據(jù)，進行逐步分析推理)

[教學環(huán)節(jié)2]以模擬數(shù)據(jù)為載體，再現(xiàn)化學反應速率的概念及表示方法。

教師(問題解決)：為了進一步探究冶煉鐵的反應過程，在實驗室模擬工業(yè)煉鐵，在1100℃下，將Fe2O3與3molCO置于2L的密閉恒容容器中反應：

學生：根據(jù)表格數(shù)據(jù)計算0～3h用CO2表示的平均反應速率

總結(jié)(教學目標)：化學反應速率的意義及簡單計算方法，認識化學學習的社會價值。(學生從生活經(jīng)驗或?qū)ι磉吺挛锏挠^察為出發(fā)點，通過數(shù)據(jù)處理獲取化學知識，認識到化學反應有快慢之分且可定量研究)

[教學環(huán)節(jié)3]根據(jù)煉鐵史實，結(jié)合所學知識進行證偽。

教師(問題解決)：技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)在工業(yè)煉鐵過程中，煉鐵爐排出的尾氣中含有一定量的CO，并認為是CO與原料接觸時間不夠?qū)е?，為此耗巨資增加高爐的高度來解決問題，但事實上并未減少高爐中CO的含量？

學生：分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的真正原因是什么？

結(jié)論(教學目標)：該反應是有限度的，建立化學平衡狀態(tài)后，各物質(zhì)的濃度不隨接觸時間延長而變化。(培養(yǎng)學生科學嚴謹，有理有據(jù)，尊重事實的科學態(tài)度)

[教學環(huán)節(jié)4]以模擬數(shù)據(jù)形式進行計算推理，進一步體會化學反應限度的存在

教師(問題解決)：為了探究該反應過程出現(xiàn)的情況，在實驗室中模擬工業(yè)煉鐵，在1100℃下，將Fe2O3與3molCO置于2L的密閉恒容容器中反應，反應數(shù)據(jù)見下表：

學生：思考1：根據(jù)表格數(shù)據(jù)，如何說明該反應是有限度的？

思考2：根據(jù)表格數(shù)據(jù)大致繪制反應體系中CO、CO2濃度隨時間變化的坐標圖。

思考3：當達到化學平衡時，為什么反應物CO濃度保持不變？請同學們大致畫出CO消耗速率、CO生成速率隨時間變化的坐標圖。

結(jié)論(教學目標)：化學平衡狀態(tài)的概念及特征(數(shù)形結(jié)合，分析推理)

[教學環(huán)節(jié)5]反饋練習，鞏固應用

教師(問題解決)：對于密閉體系中的反應Fe2O3(s)+3CO==2Fe(s)+3CO2判斷下列說法能否證明反應一定處于化學平衡狀態(tài)：

①單位時間內(nèi)消耗3mol CO2同時生成3mol CO。②CO的消耗速率與CO2的生成速率之比為1∶1。③CO、CO2的濃度相等。④Fe2O3的物質(zhì)的量不再變化。⑤條件一定時，體系中壓強不再變化。⑥條件一定時，混合氣體的平均分子量不再變化。

學生：思考，回答

結(jié)論(教學目標)：化學平衡狀態(tài)的判斷(教，學，評一致性反饋練習)

[教學環(huán)節(jié)6]發(fā)展性思維訓練

教師(問題解決)：根據(jù)所學的知識內(nèi)容能否繼續(xù)從化學反應速率和限度的角度出發(fā)對高爐煉鐵工藝Fe2O3(s)+3CO==2Fe(s)+3CO2進行改進，你能想到哪些需要改進嗎？

學生：思考，討論……

結(jié)論(教學目標)：思維拓展

(學生未來生活中所要面對的問題往往是復雜的，甚至是不可預測的，具有體系開放、結(jié)果不確定等特點，需要學生對信息進行處理和對證據(jù)進行選擇，最終做出評價和決策。經(jīng)常性地進行化學問題解決學習是培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)的最有效途徑。)

三、基于化學學科數(shù)據(jù)推理核心素養(yǎng)進行教學設計的幾點反思

對于證據(jù)推理核心素養(yǎng)可大體分為三部分，一是搜集證據(jù)，二是演繹推理，三是證實或證偽。首先要明白的是哪些可以成為證據(jù)，實驗是證據(jù)，數(shù)據(jù)是證據(jù)，文獻等也是證據(jù)。接著要考慮通過什么途徑尋找證據(jù)更有力有效，比如自己完成實驗形成直接證據(jù)，也可以借鑒文獻使用間接證據(jù)。而如何合理利用證據(jù)，要遵循學科邏輯關(guān)系，進行最有說服力，學生最容易接受的方式逐一展開證據(jù)推理。最后要以事實為依據(jù)，尊重科學結(jié)論，相信物質(zhì)世界的存在都存在科學和理性。

各種核心素養(yǎng)在學科教學中是相輔相成的，不能完全割裂。教師在學生的學習過程設計時要根據(jù)學科特點和課堂知識載體的特點，有所側(cè)重地、有意識地進行學科多種核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，使學生在學習各種基礎(chǔ)知識、掌握各種基本技能的同時，逐步形成未來自身發(fā)展和社會發(fā)展所需的必備品格和關(guān)鍵能力。