林淑秧

（福建省莆田哲理中學，福建莆田 351100）

引 言

《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出，高中化學學科核心素養(yǎng)包括：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、實驗探究與創(chuàng)新意識、科學精神與社會責任共五項素養(yǎng)[1]。其中，證據推理與模型認知是化學學科理性思維特征的一種表現形式，從思維層面反映了化學學科特質的思想和方法。本文以“電解池的工作原理及應用”為例，主要探討在證據推理與模型認知引領下的教學實踐策略。

一、證據推理與模型認知素養(yǎng)的教學目標指向

教學目標指向是指培養(yǎng)學生五個方面的能力：（1）具備提出假設的能力，學生能夠根據已經掌握的知識進行類比，對產生的問題進行合理猜測和預測；（2）具備收集證據的能力，并根據所提出的假設進行相關知識的學習，為后續(xù)驗證假設和解決問題奠定基礎；（3）具備證實結論的能力，運用學科知識進行推理，找出問題的本質原因，再關聯相關知識，對前面的假設進行推理驗證；（4）具備建立模型的能力，通過“提出假設—搜集證據—驗證結論”，建立相關解題模型，為后續(xù)的學習打下基礎；（5）具備解決問題的能力，運用前面建立的相關模型解決化學問題，以及解釋生活中或者實驗室中的一些現象，然后揭示事物的現象和本質。

二、基于證據推理與模型認知素養(yǎng)視角下的教學實踐

在證據推理與模型認知的基礎下，教師應結合該素養(yǎng)的教學目標，尋找具有一定指導性或者實用性的教學實踐。具體流程如下。

環(huán)節(jié)一，導入。

演示化學小實驗（見圖1）：用鉛筆芯寫出紅色的字，然后提出問題：“為什么用鉛筆芯能寫出紅色的字呢？”并引導學生分析除了藥品以外，應該還與哪些條件有關。接著讓學生回顧已學的電解知識。

設計意圖：一方面激發(fā)學生的學習興趣；另一方面從該問題出發(fā)，培養(yǎng)學生分析問題的能力，同時培養(yǎng)學生提出假設的能力，并從學生已具備的知識出發(fā)，給學生收集證據提供依據。整個過程邏輯性強，一氣呵成。

圖1

環(huán)節(jié)二，回顧學過的電解水、電解熔融的氯化鈉知識。

設計意圖：培養(yǎng)學生運用類比的思維收集證據的能力，讓學生能從物質及其變化的事實中取證。這些都是高中化學核心素養(yǎng)的組成部分。

環(huán)節(jié)三，利用所學的知識，來分析電解熔融氯化鈉的過程。

從鈉和氯氣反應2Na+Cl2=2NaCl 出發(fā)，鈉原子“愿意”失去一個電子給氯原子，而對于2NaCl=2Na+Cl2↑氯離子不愿意給出電子，所以要讓該反應發(fā)生，必須外界“施壓”給其通電。然后通過電解熔融氯化鈉裝置設置問題串，如圖2所示。

設計意圖：通過問題串的形式將關鍵知識“電解”“電解池的定義、條件及工作原理”表征出來，同時通過問題串培養(yǎng)學生從研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系出發(fā)，建立認知模型，儲備推理的知識。

圖2

環(huán)節(jié)四，離子放電順序的判斷。

（1）問題深入：電解水產生氫氣和氯氣，電解熔融氯化鈉產生鈉和氯氣，那電解飽和食鹽水的產物又是什么呢？教師引導學生分析電解質溶液中，除了電解質自身電離出的離子外，還有其他離子嗎？當電極周圍存在多種離子時，是一起反應，還是只有一種離子反應？如果只有一種離子反應，哪種先反應？有沒有規(guī)律可循？教師通過設置相關問題，讓學生找到學科知識解釋證據與結論的關系，并尋找證據與結論之間的邏輯關系。

（2）演示電解氯化銅溶液并根據現象分析其原因。我們知道當電極周圍存在多種離子時，只有一種離子反應放電，且在該溶液中，根據實驗現象得出放電順序是：陽極：Cl-＞OH-、陰極：Cu2+＞H+。然后，教師可以讓學生分析以上數據并進一步總結出陰極、陽極離子放電順序規(guī)律，應用模型和類比思維來解決問題。這也是證據推理中最重要的部分，能有效培養(yǎng)學生的邏輯推理能力。

設計意圖：離子放電順序的判斷作為本節(jié)課的重點及難點，教師可通過引導學生分析和實驗論證得出結論，符合學生的認知水平，能在培養(yǎng)學生邏輯推理能力的同時，提高學生解決問題的能力。

環(huán)節(jié)五，確定電解反應的解題思路，構建模型。

模型如下：先明確溶液中存在哪些離子→再分析陰陽兩極附近有哪些離子→根據陽極氧化、陰極還原及放電順序分析得出產物。

設計意圖：教師通過建立模型確定解題思路，確定了解題的一般思路，給學生明確了解題的方向。這也是通過前面的證據推理，而后建構模型，符合學生的思維認知規(guī)律。

環(huán)節(jié)六，分析電解飽和食鹽水的產物。

在有知識儲備的情況下，解決與目標類似的問題，一步步地朝著目標問題靠近。

設計意圖：學以致用，在有知識儲備的基礎上，讓學生解決問題，在培養(yǎng)學生解決問題能力的同時，幫助學生建立學習的信心。

環(huán)節(jié)七：分析課前的化學小實驗的原理。

在上述提出問題—收集證據—建立模型—解決問題的過程中，學生對證據推理的科學方法與模型認知產生了濃厚的興趣。教師在教學中要抓住機會，分析課前小實驗的原理，既是對整節(jié)課的總結，又能通過培養(yǎng)學生證據推理和模型認知的能力，使其真正具有解決問題的能力。

設計意圖：前后呼應，突出本節(jié)課的主要內容。

三、教學感悟

該節(jié)課作為“證據推理與模型認知”視角下的教學案例，有如下幾點感悟。

（1）教師應營造探究教學氛圍，引導學生進行化學學科的科學探究?；瘜W作為一門由實驗為基礎的學科，由課前小實驗入手，引導學生對該實驗進行分析探究，對提高學生的學習效率起著非常重要的作用，同時也給學生證據推理與模型認知能力的發(fā)展，提供了一個很好的平臺。

（2）整節(jié)課具有較強的證據推理邏輯性。在電解池工作原理的教學片段中，學生通過分析電解水、電解熔融的氯化鈉得出了電解的一般規(guī)律，再通過這個規(guī)律分析電解氯化鈉溶液的產物。整個過程環(huán)環(huán)相扣，邏輯思維嚴謹，符合學生的認知規(guī)律和思維過程，充分提升了學生證據推理必備的三種能力——提出假設的能力、搜集證據的能力和證實結論的能力。

（3）教師通過建構認知模型，讓學生思維模式系統(tǒng)化，從課前小實驗出發(fā)，引導學生聯系放電順序的判斷，構建了解決電解反應的一般模型，從而提高了學生的建模能力；同時運用電解時解題模型來解決相關的電化學問題，進一步提升了學生解決問題的能力。構建該部分知識的“模型認知”，可以說從思維層面上凸顯了化學學科素養(yǎng)的思想和方法，進一步體現了化學學科的價值和魅力。

結 語

綜上所述，基于證據推理與模型認知的學科核心素養(yǎng)下的高中化學教學，其目的在于通過提高化學教學質量，培養(yǎng)和提高學生的化學核心素養(yǎng)，而在化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)和提高的過程中，特別是證據推理與模型認知的培養(yǎng)，需要高中化學教師不斷提高學生的化學實踐能力、應用能力和綜合能力，以實現學生化學成績的提高。高中化學教師不僅要注意教學中的一些問題，還要通過多種渠道來不斷提高學生的證據推理與模型認知的能力，從而提高高中化學教學的質量及效率。