周雅倩

摘要： 該研究基于初中化學(xué)實驗教學(xué)中學(xué)生證據(jù)意識現(xiàn)狀，旨在探討如何利用化學(xué)實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識。研究發(fā)現(xiàn)：初中生對化學(xué)實驗有濃厚的興趣并具有一定的證據(jù)意識，能通過觀察實驗現(xiàn)象意識到證據(jù)的存在，但是意識不強，主要體現(xiàn)在對證據(jù)問題的提及較為表面，對于證據(jù)能否作為推出結(jié)論的依據(jù)，證據(jù)與結(jié)論間的因果關(guān)系建立較為模糊。由此提出，可通過優(yōu)化實驗手段、加強實驗探究方案設(shè)計和養(yǎng)成實驗反思習(xí)慣等策略來培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識。

關(guān)鍵詞： 初中化學(xué);實驗教學(xué);證據(jù)意識

一、問題的提出

在經(jīng)濟全球化的背景下，社會對綜合型人才的需求越來越大，教育的變革也隨之而來，現(xiàn)在的學(xué)校教育越來越重視對學(xué)生核心素養(yǎng)、思維品質(zhì)和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)。2014年教育部發(fā)布《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》，提出“教育部將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”。1 在化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域也越來越重視開展以“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，國家頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）指出，化學(xué)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(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”和“科學(xué)精神與社會責(zé)任”。2 在這五項素養(yǎng)中，“證據(jù)推理”素養(yǎng)強調(diào)學(xué)生能夠培養(yǎng)一定的證據(jù)意識，能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過分析推理加以證實或證偽，建立觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系?！白C據(jù)推理”反映了化學(xué)學(xué)科的認(rèn)知特點，也是重要的科學(xué)思維方法之一。

初中階段是學(xué)生認(rèn)知發(fā)展、思維培養(yǎng)、性格養(yǎng)成的重要時期，學(xué)生由形象思維逐漸發(fā)展轉(zhuǎn)向抽象思維，因此，在該階段挖掘初中化學(xué)學(xué)科的育人功能、培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識具有重要意義。

二、概念界定

1.證據(jù)

《辭?！穼Α白C據(jù)”一詞的解釋是：“分析和確定案情、辨明是非、區(qū)分真?zhèn)蔚母鶕?jù)，證據(jù)必須是客觀存在的事物，必須與案件有關(guān)，必須經(jīng)過辦案人員依法定程序搜集和查證屬實?！? “證據(jù)”在司法領(lǐng)域中運用較多，雖與科學(xué)教育領(lǐng)域針對的主體不同，但對“證據(jù)”的內(nèi)涵理解具有一定共性。科學(xué)是正確反映世界本質(zhì)與規(guī)律的理論，其對象就是客觀本質(zhì)與客觀規(guī)律?？茖W(xué)是根植于證據(jù)的大量知識，科學(xué)觀念的形成是源自對替代假設(shè)的評估以及用證據(jù)的對比，所得到的假說或結(jié)論是否被接受，取決于對證據(jù)可信性的評估以及證據(jù)與結(jié)論之間匹配性的評估與論證。2 因此，在科學(xué)教育中，證據(jù)可以理解為：學(xué)生通過觀察、分析和確定某一現(xiàn)象或問題，辨明是非、區(qū)分真?zhèn)危瑥亩贸鼋Y(jié)論的根據(jù)，它同樣具有客觀存在的根本屬性。

鑒于本研究在化學(xué)學(xué)科背景下，以實驗為載體展開的，因此，筆者將“證據(jù)”界定為：學(xué)生在分析、推理、解決化學(xué)問題時能夠用來支持結(jié)論的相關(guān)事實依據(jù)?？茖W(xué)論證活動強調(diào)學(xué)生根據(jù)事實來提出假說，并運用證據(jù)來支撐自己的結(jié)論，通過自己原有經(jīng)驗與外界信息之間的權(quán)衡、批判和評估，最終得出一個最合理、最能被接受的結(jié)論。

化學(xué)實驗中的證據(jù)指的是通過實驗反映出來的客觀事實，其具有客觀屬性，一般以實驗數(shù)據(jù)、實驗圖像或?qū)嶒灛F(xiàn)象等形式存在。

化學(xué)實驗中的證據(jù)可分為實驗數(shù)據(jù)、實驗圖像和實驗現(xiàn)象三類。實驗數(shù)據(jù)是指在實驗中控制實驗對象而搜集到的變量的數(shù)據(jù)。實驗圖像是指實驗儀器中直觀顯示的表達(dá)數(shù)據(jù)關(guān)系、變化趨勢的信息。如：在紅磷燃燒實驗中由溫度傳感器和壓強傳感所采集的實驗圖像。實驗現(xiàn)象是指在實驗過程中表現(xiàn)出來的，能被人通過感官所能感覺到的一切情況。如：木炭在空氣中燃燒會看到持續(xù)紅熱的現(xiàn)象，在氧氣中燃燒會看到發(fā)出白光的現(xiàn)象。

2.證據(jù)意識

科學(xué)教育強調(diào)基于證據(jù)的論證推理，因此，在科學(xué)實踐活動中培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識尤為重要。證據(jù)意識主要表現(xiàn)為“學(xué)生善于親手做實驗，并在實驗中尋求證據(jù)、分析證據(jù)、表達(dá)證據(jù)的科學(xué)理性”以及“在探究中的每一步即提出問題、猜想假設(shè)、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理以及交流評價中都習(xí)慣于用基于證據(jù)的方式來思考、來對話的科學(xué)態(tài)度”。3 所以，在化學(xué)實驗教學(xué)中，證據(jù)意識主要指的是學(xué)生能重視證據(jù)并自覺運用證據(jù)來推出結(jié)論的心理覺悟，主要表現(xiàn)為學(xué)生能夠有意識地依據(jù)實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)或圖像等事實性依據(jù)進行分析推理，得出實驗結(jié)論，能夠認(rèn)識在論證過程中證據(jù)對結(jié)論的支撐作用與兩者間的因果關(guān)系，從而避免邏輯混亂、無憑無據(jù)得出結(jié)論的不良思維習(xí)慣。

三、初中化學(xué)實驗教學(xué)中學(xué)生證據(jù)意識的現(xiàn)狀

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)學(xué)科的發(fā)展離不開化學(xué)實驗，同樣，化學(xué)教學(xué)也離不開化學(xué)實驗。學(xué)生需要通過化學(xué)實驗來獲取證據(jù)，以此建立證據(jù)與結(jié)論間的因果關(guān)系。經(jīng)統(tǒng)計，滬教版初三化學(xué)教材中的課堂實驗、學(xué)生實驗、探究實踐等各種實驗共計73個，其中，課堂實驗占43.9%，學(xué)生實驗占47.9%，探究實踐等占8.2%。從統(tǒng)計可以看出初三作為化學(xué)教學(xué)的起點年級，實驗的密度較大，有利于學(xué)生形成對化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生對化學(xué)學(xué)科由淺入深的了解。4 那么學(xué)生從化學(xué)實驗學(xué)習(xí)中是否有收獲與提升？對其證據(jù)意識的培養(yǎng)是否有所助益？具體體現(xiàn)在哪里呢？針對這些問題，本研究選取某校2015級初三學(xué)生為樣本，在全年級進行了問卷調(diào)查，以此了解學(xué)生化學(xué)實驗學(xué)習(xí)以及證據(jù)意識的現(xiàn)狀。

1.學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣與收獲情況

結(jié)合學(xué)生的具體學(xué)情與問卷反饋，我們發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生對實驗教學(xué)與實驗活動非常感興趣，也非常認(rèn)可實驗教學(xué)對化學(xué)學(xué)習(xí)的幫助，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為完成實驗后收獲較大，如圖1和圖2所示：

2.學(xué)生在化學(xué)實驗中的收獲表現(xiàn)

問卷調(diào)查顯示，學(xué)生認(rèn)為在化學(xué)實驗中的收獲在實驗操作技能、鞏固強化理論知識、團結(jié)合作、統(tǒng)籌規(guī)劃等方面各有側(cè)重，其中大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為實驗操作對其理論知識提升效果顯著，如圖3、圖4所示：

在對研究數(shù)據(jù)進行量化分析之后，筆者結(jié)合半結(jié)構(gòu)化訪談的形式，以了解學(xué)生在化學(xué)實驗中的具體收獲以及化學(xué)實驗對學(xué)生證據(jù)意識的影響。

3.化學(xué)實驗對學(xué)生證據(jù)意識的影響表現(xiàn)

調(diào)查問卷數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生在實驗操作技能、團隊合作、鞏固強化理論知識等各方面都有所收獲，在“鞏固強化理論知識”方面學(xué)生的收獲具體體現(xiàn)在哪里，如何通過實驗證據(jù)的獲取來鞏固理論知識，即在證據(jù)與理論間建立因果關(guān)系，筆者通過訪談進行了進一步追問，具體訪談分析如表1所示：

S1：對實驗現(xiàn)象印象會更深刻，通過實驗將理論落到了實處，自己動手了就知道理論到底是怎么一回事了

S2：用鐵置換硝酸銀時，一直會誤以為有綠色溶液出現(xiàn)的現(xiàn)象，實際上不可能，也不會有銀白色固體析出。對實驗的實際現(xiàn)象和情況有更多的了解

S3：對實驗的現(xiàn)象，尤其是沉淀現(xiàn)象，有了更為直觀的記憶，方程式中的沉淀符號不會漏寫了 加強對實驗題的解題能力

通過學(xué)生實驗，對實驗題的文字表述、誤差現(xiàn)象分析及裝置選擇等解題方法得到進一步加強

S4：在做實驗題時，對裝置選擇和實驗原理的驗證會把握得更好。另外，自己的實驗動手能力更強了

S5：在解決實驗題時能有一些特別的思路和想法。例如：碳酸鈉和氯化鈣鹽酸的混合溶液，看過一遍實驗就可以更清晰地分析題目的要點

S6：能夠更直觀地感受各個實驗的現(xiàn)象，包括化學(xué)變化過程。也更加豐富了自己的答題思路與過程，對實驗操作的過程和步驟加深了記憶 ]

通過分析訪談內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍認(rèn)為學(xué)生實驗對理論知識有指導(dǎo)作用，雖然具體收獲體現(xiàn)的側(cè)重點各不相同，但也有共性的地方，主要聚焦于“通過觀察實驗現(xiàn)象，加深對實驗原理的理解”和“加強對實驗題的解題能力”兩方面。在實驗原理方面，學(xué)生認(rèn)為化學(xué)實驗?zāi)軌驇椭溆^察到直觀的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，對實驗的實際現(xiàn)象和情況有更多了解，比如鐵置換硝酸銀溶液時，一直會誤以為有綠色溶液出現(xiàn)的現(xiàn)象，實際上不可能，也不會有銀白色固體析出。在實驗題的解題能力方面，學(xué)生的收獲具體體現(xiàn)在對裝置選擇和實驗原理的驗證上，對操作步驟和要點描述更精準(zhǔn)， 表述更加規(guī)范。訪談發(fā)現(xiàn)，學(xué)生目前具有一定的證據(jù)意識，能通過對實驗現(xiàn)象的觀察意識到證據(jù)的存在，尤其是當(dāng)證據(jù)與預(yù)期假設(shè)不一致時，能夠激發(fā)學(xué)生的證據(jù)意識，但是學(xué)生的證據(jù)意識不強，主要體現(xiàn)在對證據(jù)問題的提及較為表面，對于證據(jù)能否作為推出結(jié)論的依據(jù)、證據(jù)與結(jié)論間的因果關(guān)系建立較少提及。

綜上所述，初中化學(xué)實驗是一種非常重要的科學(xué)實踐活動。學(xué)生能夠通過化學(xué)實驗直觀地觀察現(xiàn)象、收集數(shù)據(jù)，在證據(jù)收集的過程中進一步分析、推理、評估，得出實驗結(jié)論，使得對學(xué)生來說原本“生澀”的科學(xué)理論具有了認(rèn)識論上的價值，這也是化學(xué)實驗對學(xué)生證據(jù)意識影響的重要體現(xiàn)。因此，教師要以實驗教學(xué)為抓手，發(fā)揮實驗在培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識、培育學(xué)生核心素養(yǎng)中的重要作用。

四、初中化學(xué)實驗教學(xué)中學(xué)生證據(jù)意識的培養(yǎng)策略

基于上述現(xiàn)狀，在化學(xué)實驗教學(xué)中，教師應(yīng)主動培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識，強調(diào)對證據(jù)的認(rèn)識及基于證據(jù)去推斷物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化規(guī)律的過程，建構(gòu)以證據(jù)推理為核心的實驗教學(xué)，主要培養(yǎng)策略如下：

1.優(yōu)化實驗手段，借助數(shù)字化實驗激發(fā)學(xué)生證據(jù)意識

初中生正處于由形象思維轉(zhuǎn)向抽象思維的過渡階段，但仍以形象思維為主，抽象思維水平較低，對于化學(xué)學(xué)習(xí)中一些微觀的概念和變化較難理解。因此，在實驗教學(xué)中，可以借助數(shù)字化實驗媒介將實驗現(xiàn)象等證據(jù)具象化，因為實驗不僅關(guān)注始末，對實驗過程中的變化進行觀察與收集也尤為重要，能幫助學(xué)生意識到證據(jù)的存在，有利于學(xué)生獲取證據(jù)。例如，空氣是學(xué)生非常熟悉的物質(zhì)，在滬教版九年級上冊第二章“浩瀚的大氣”中安排了測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的課堂實驗，但在原有實驗裝置（如圖5）基礎(chǔ)上進行演示實驗的話，學(xué)生只能觀察到的始態(tài)和末態(tài)現(xiàn)象，對實驗過程中集氣瓶內(nèi)氣壓的變化缺少直觀認(rèn)識，無法證實集氣瓶內(nèi)氣體體積的變化。然而，如若借助數(shù)字傳感技術(shù)，用壓強、溫度傳感器等儀器測定紅磷燃燒實驗裝置內(nèi)壓強和溫度變化，并將計算機中顯示的壓強和溫度隨時間變化的關(guān)系曲線繪制成圖（如圖6），學(xué)生可直觀地觀察圖表的生成，借助圖表分析瓶內(nèi)氣體溫度和壓強隨時間的變化緣由，化抽象為具象，幫助學(xué)生有據(jù)可依，厘清原理本質(zhì)，得出實驗結(jié)論。

2.加強實驗探究方案設(shè)計，強化學(xué)生證據(jù)意識

以實驗探究活動為載體，帶領(lǐng)學(xué)生體驗科學(xué)知識的形成過程，是滲透核心素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識的一個切入點。例如，在初三化學(xué)教學(xué)中常常涉及一些無明顯現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)，學(xué)生難以通過觀察現(xiàn)象直接獲得證據(jù)，那么對于“無明顯現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)是否真的發(fā)生了”這個問題，往往需要學(xué)生去設(shè)計實驗方案、通過尋找間接證據(jù)來證明反應(yīng)的發(fā)生。所以，設(shè)計實驗探究方案以證明反應(yīng)發(fā)生的過程其實就是尋求證據(jù)的過程，可以強化學(xué)生的證據(jù)意識。比如，在探究“二氧化碳能否與氫氧化鈉反應(yīng)”這個問題時，因為反應(yīng)沒有明顯現(xiàn)象，所以在教學(xué)時往往會請學(xué)生以小組合作的形式設(shè)計實驗方案，證明二者是否發(fā)生了反應(yīng)。由于該階段的學(xué)生化學(xué)知識儲備有限，教師在教學(xué)時可提供信息庫，鼓勵學(xué)生在查閱資料時學(xué)會提取關(guān)鍵信息幫助其進行方案設(shè)計，一般學(xué)生會從“證明新物質(zhì)生成”角度，用足量的鹽酸或氯化鈣溶液產(chǎn)生氣泡或沉淀的現(xiàn)象去證明有碳酸鈉生成，從而證明反應(yīng)確實發(fā)生了。在此基礎(chǔ)上，教師也可以引導(dǎo)學(xué)生從“證明反應(yīng)物減少”的角度，利用裝置內(nèi)氣體被消耗，產(chǎn)生壓強差使液體倒流從而證明反應(yīng)發(fā)生。

因此，教師在教學(xué)設(shè)計時可加強實驗探究方案的設(shè)計與指導(dǎo)，旨在讓學(xué)生在課堂上體驗完整的探究過程，鼓勵其經(jīng)歷“提出問題—猜想與假設(shè)—實驗驗證—收集證據(jù)—得出結(jié)論—反思交流”的探究過程，給予學(xué)生空間和時間去思考并收集證據(jù)，基于證據(jù)去推斷分析，以此培養(yǎng)學(xué)生探究能力，強化證據(jù)意識。

3.養(yǎng)成實驗反思習(xí)慣，深化學(xué)生證據(jù)意識

在科學(xué)探究的要素中，有一項非常重要的要素，也往往是學(xué)生容易忽視的要素，即“反思與評價”。很多學(xué)生在對待化學(xué)實驗時，往往重在實驗操作過程，觀察實驗現(xiàn)象，記錄并分析，得出結(jié)論后即認(rèn)為實驗結(jié)束了。其實不然，化學(xué)實驗強調(diào)的是科學(xué)實踐活動的整個過程，包含實驗前的預(yù)習(xí)與準(zhǔn)備，實驗中的操作、觀察、記錄與分析，實驗后的回顧、問題生成與思考。實驗反思重在將理論與實際相聯(lián)系，體驗化學(xué)變化的復(fù)雜性，從生成性問題與誤差等方面找尋原因與改進措施，進行實驗整體回顧與問題反思。例如，學(xué)生在“實驗室制二氧化碳”實驗結(jié)束后反思如下：“總結(jié)本次實驗操作，有許多注意點：（1）添加稀鹽酸量至一半即可，否則關(guān)閉彈簧夾液體會壓回漏斗中溢出。（2）在檢驗二氧化碳時，應(yīng)向集氣瓶中倒入少量石灰水，否則就會看不到CO2過量產(chǎn)生Ca（HCO3）2，石灰水重新變澄清的現(xiàn)象了。我覺得這次實驗收獲很大，并且親手操作了簡易啟普發(fā)生器，覺得化學(xué)真的很有趣，收獲很多?！睆闹锌梢园l(fā)現(xiàn)，學(xué)生在實驗反思中會對實驗操作、實驗異常現(xiàn)象、實驗體驗與感受進行回顧思考，其中對實驗異?，F(xiàn)象的分析就是基于觀察到的現(xiàn)實證據(jù)，可見，證據(jù)的深化能夠幫助學(xué)生把握原理以及厘清證據(jù)與結(jié)果間的因果關(guān)系。

因此，在實驗教學(xué)中，教師可以鼓勵學(xué)生在做完實驗后撰寫實驗反思，思考自己在實驗過程中的問題，重點關(guān)注在實驗反思中學(xué)生如何收集證據(jù)，如何利用證據(jù)支撐自己的結(jié)論，證據(jù)與結(jié)論間的因果關(guān)系是否成立等問題，幫助其進一步厘清問題本質(zhì)，也有助于其證據(jù)意識的深化與發(fā)展。

五、結(jié)語

初中是化學(xué)學(xué)科的啟蒙學(xué)段，實驗是化學(xué)學(xué)科的特色與核心。本研究發(fā)現(xiàn)：初中生對化學(xué)實驗有濃厚的興趣并具有一定的證據(jù)意識，能通過實驗現(xiàn)象的觀察意識到證據(jù)的存在，但是證據(jù)意識不強，主要體現(xiàn)在對證據(jù)問題的提及較為表面，對于證據(jù)能否作為推出結(jié)論的依據(jù)，證據(jù)與結(jié)論間的因果關(guān)系建立較為模糊。由此，教師可結(jié)合化學(xué)學(xué)科特色，通過優(yōu)化實驗手段、加強實驗探究方案設(shè)計和養(yǎng)成實驗反思習(xí)慣等策略來加強培養(yǎng)。教師只有有意識地在實驗教學(xué)中對學(xué)生證據(jù)意識進行培養(yǎng)，鼓勵學(xué)生在實驗中去關(guān)注證據(jù)、尋找證據(jù)、辨析證據(jù)、解釋證據(jù)，養(yǎng)成用事實說話的思維習(xí)慣，學(xué)生才能重視證據(jù)在科學(xué)推理中的重要作用，長此以往，才能形成自覺運用證據(jù)來推出結(jié)論的心理覺悟與思維習(xí)慣。