李康 張悅 常朔 韓銀鳳

摘 要：科學(xué)論證教學(xué)有利于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。圖爾敏論證模型是一種典型有效的論證模型。本文筆者基于對(duì)2021年普通高考全國(guó)乙卷理綜化學(xué)第13題的調(diào)查研究，針對(duì)學(xué)生無(wú)法很快找到正確解題思路的問(wèn)題，靈活運(yùn)用圖爾敏模型對(duì)該題進(jìn)行科學(xué)論證教學(xué)案例研究，以此為學(xué)生提供解題思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)論證教學(xué);圖爾敏論證模型;高考題

一、研究背景

在新課改背景下，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的探索，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，教育部頒布了《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》，明確提出五大核心素養(yǎng)。其中“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”兩大核心素養(yǎng)體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生科學(xué)能力培養(yǎng)的重視。

論證教學(xué)是在一定的教學(xué)情境下，學(xué)生基于一些事實(shí)提出主張，并且搜集資料對(duì)主張進(jìn)行反駁的論證過(guò)程[1]。此過(guò)程可以拓展學(xué)生的論證思維，提高學(xué)生的論證能力和科學(xué)探究能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。在實(shí)施論證教學(xué)時(shí)有時(shí)會(huì)借助論證模型，而圖爾敏論證模型（TAP）是其中一種典型的論證模型。

二、研究現(xiàn)狀

近幾年，諸多學(xué)者對(duì)TAP應(yīng)用于論證教學(xué)進(jìn)行了研究。如任紅艷等人探討了TAP在科學(xué)教育中的研究進(jìn)展[2]，張啟斌探討了運(yùn)用TAP提升學(xué)生議論文寫(xiě)作的質(zhì)量的策略[3]，孫飴探討了TAP在高中英語(yǔ)議論文寫(xiě)作教學(xué)中的應(yīng)用[4]。此外，魏亞玲基于TAP對(duì)專家型和新手型教師的化學(xué)課堂論證教學(xué)水平進(jìn)行了對(duì)比研究[5]。但是靈活應(yīng)用TAP為搜集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)提供思路，從而獲得論證資料的研究還比較少見(jiàn)。本文基于TAP論證教學(xué)，對(duì)一道高考題進(jìn)行了案例研究，以期培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科素養(yǎng)。

三、研究?jī)?nèi)容

TAP由主張（Claim）、資料（Data）、根據(jù)（Warrant）、支援（Backing）、限定詞（Qualifier）和反駁（Rebuttal）六個(gè)要素構(gòu)成。主張是論證者提出的想要論證或說(shuō)服他人的觀點(diǎn)。主張與解釋不同，解釋是利用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行闡述，促進(jìn)人們理解已經(jīng)存在的事實(shí)，而主張是需要被證實(shí)或證偽的觀點(diǎn)。資料是和主張關(guān)聯(lián)的客觀事實(shí)，可以是數(shù)據(jù)、證據(jù)、歷史事件或現(xiàn)象。根據(jù)用來(lái)連接主張和資料，一般是規(guī)則、規(guī)律、原理或者理論。支撐是對(duì)根據(jù)的繼續(xù)論證。反駁的實(shí)質(zhì)就是例外情況，能在一定條件下提升主張的可信度。為了體現(xiàn)主張的程度，我們需要加上限定詞對(duì)主張成立的條件進(jìn)行限定，一般為“可能”“大概”等一系列程度副詞。TAP模型如圖1所示。

2021年普通高考全國(guó)乙卷理綜化學(xué)第13題題目：HA是一元弱酸，難溶鹽MA的飽和溶液中c2（M+）隨c（H+）而變化，M+不發(fā)生水解。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，298K時(shí)c2（M+）-c（H+）為線性關(guān)系，如圖2中實(shí)線所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（C）。

A.溶液pH=4時(shí)，c（M+）<3.0×10-4mol·L-1

B. MA溶液的溶度積Ksp（MA）=5.0×10-8

C.溶液pH=7時(shí)，c（M+）+c（H+）=c（A-）+c（OH-）

D. HA的電離常數(shù)Ka（HA）≈2.0×10-4

通過(guò)對(duì)2021年普通高考全國(guó)乙卷理綜化學(xué)第13題進(jìn)行分析研究，筆者發(fā)現(xiàn)關(guān)于本題的解答出現(xiàn)了以下幾種情況：可以寫(xiě)出正確答案，但是只能論證部分選項(xiàng)，其中第四個(gè)選項(xiàng)論證起來(lái)較為困難;存在蒙題現(xiàn)象，不能對(duì)所有選項(xiàng)進(jìn)行論證，只是碰巧選對(duì)了答案;選錯(cuò)了答案，在論證的過(guò)程中不能給出正確的根據(jù)。

出現(xiàn)以上幾種情況，說(shuō)明不少學(xué)生搜集資料與應(yīng)用資料的能力、問(wèn)題轉(zhuǎn)化的能力不足。為了解決這些問(wèn)題，學(xué)生應(yīng)結(jié)合化學(xué)實(shí)際問(wèn)題，對(duì)TAP進(jìn)行靈活應(yīng)用，具體解決方法如下。

將題目已知的信息和數(shù)據(jù)作為論證的資料。根據(jù)資料可以得到主張，為了證實(shí)或者證偽主張，我們需要搭建根據(jù)展開(kāi)論證，這個(gè)過(guò)程被視為利用TAP正向論證。

將每個(gè)選項(xiàng)看成TAP中的主張。對(duì)主張進(jìn)行證實(shí)或證偽，取決于搜集資料和應(yīng)用資料的過(guò)程，也就是數(shù)據(jù)處理的過(guò)程。除了可以從題中直接獲得資料，有時(shí)我們還可以從主張中獲取，也可通過(guò)根據(jù)、反駁、支援得到資料。通過(guò)搭建根據(jù)等去搜集資料，進(jìn)而論證主張的可靠性，這個(gè)過(guò)程被視為利用TAP逆向論證。

根據(jù)搜集資料時(shí)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程，我們可將資料分成四個(gè)等級(jí)（見(jiàn)表1），且每一個(gè)等級(jí)的復(fù)雜程度和難度逐級(jí)增加，這也意味著論證難度增加。這樣，根據(jù)學(xué)生搜集不同等級(jí)資料時(shí)表現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理能力，我們可以很好地評(píng)估學(xué)生的論證能力。

（一）整體分析

利用直接資料論證，資料等級(jí)為1。為了證實(shí)或證偽主張，借助TAP搭建根據(jù)、建立支援、展開(kāi)論證。在論證中，并不是所有的學(xué)生都可以給出反駁，可見(jiàn)部分學(xué)生全面考慮問(wèn)題的能力有所欠缺（如圖3）。

（二）選項(xiàng)分析

1.選項(xiàng)A

主張：溶液pH=4時(shí)，c（M+）<3.0×10-4mol·L-1。

根據(jù)1：pH=-lg[H+]，pH=4，則c（H+）=10-4= 10×10-5 mol·L-1。

資料：c（H+）=10×10-5mol·L-1，對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為7.5×10-8（mol·L-1）2。

根據(jù)2：c2（M+）=7.5×10-8（mol·L-1）2，則c（M+）< 3.0×10-4mol·L-1。

該論證的資料等級(jí)為2，論證的關(guān)鍵在于建立根據(jù)對(duì)pH進(jìn)行轉(zhuǎn)化。多數(shù)學(xué)生可以利用公式將pH=4轉(zhuǎn)化為c（H+），結(jié)合圖中所給的信息得到資料去論證主張。

2.選項(xiàng)B

主張：MA溶液的溶度積Ksp（MA）=5.0×10-8。

根據(jù)1：Ksp（MA）=c（M+）×c（A-）。

根據(jù)2：溶液中，M+不水解，A-水解。A-水解時(shí)的水解平衡為：A-+H2OHA+OH-。當(dāng)改變影響平衡的外界條件時(shí)，會(huì)影響A-水解的程度。

支援：當(dāng)溶液中c（H+）無(wú)限接近0mol·L-1時(shí)，溶液顯強(qiáng)堿性，該條件下A-的水解幾乎被完全抑制。此時(shí)可視為c（M+）=c（A-），則Ksp（MA）=c2（M+）。

資料：橫坐標(biāo)為0時(shí)，c（H+）無(wú)限接近于0mol·L-1，對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)c2（M+）=5.0×10-8（mol·L-1）2，故MA溶液的溶度積Ksp（MA）=5.0×10-8。

在這一論證過(guò)程中，搜集資料時(shí)需要利用公式、極限思想與問(wèn)題轉(zhuǎn)化的邏輯思維，故資料等級(jí)為3。c（H+）反應(yīng)了溶液的酸堿性，A-的水解程度和溶液的酸堿性有關(guān)，同時(shí)關(guān)乎c（A-），此時(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)A-水解條件的探索，進(jìn)而得到c（A-），這是論證過(guò)程中搭建根據(jù)的關(guān)鍵。很多學(xué)生可以給出根據(jù)1，卻不能給出根據(jù)2，可見(jiàn)學(xué)生在建立根據(jù)時(shí)，邏輯分析能力不足。

3.選項(xiàng)D

主張：HA的電離常數(shù)為Ka（HA）≈2.0×10-4。

根據(jù)1：Ka（HA）=c（H+）×c（A-）/c（HA）。

支援：溫度不變，Ka（HA）不變，當(dāng)c（HA）= c（A-）時(shí)，Ka（HA）在數(shù)值上與c（H+）相等。

根據(jù)2：溶液中存在物料守恒c（M+）=c（HA）+ c（A-），當(dāng)c（HA）=c（A-）時(shí)，c（M+）=2c（A-）。

根據(jù)3：Ksp=c（M+）×c（A-），此時(shí)有Ksp=c（M+）× c（M+），則Ksp=c2（M+）。在此溫度下，Ksp=5.0×10-8，故c2（M+）=10.0×10-8 （mol·L-1）2。

資料：圖中縱坐標(biāo)c2（M+）=10.0×10-8（mol·L-1）2，對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)c（H+）≈2.0×10-4mol·L-1，故Ka（HA）≈ 2.0×10-4。

在這一論證過(guò)程中，搜集資料需經(jīng)過(guò)邏輯分析、復(fù)雜計(jì)算、邏輯再分析的過(guò)程，資料等級(jí)為4。該論證的關(guān)鍵在于靈活應(yīng)用Ka（HA）和找到c（A-）與c（M+）的關(guān)系，通過(guò)建立根據(jù)和支援實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的轉(zhuǎn)化，從而獲得資料。多數(shù)學(xué)生不會(huì)論證該選項(xiàng)，雖可以給出根據(jù)，但不能繼續(xù)給出支援，這說(shuō)明學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析數(shù)據(jù)的能力不足。

以上三個(gè)選項(xiàng)的論證過(guò)程都是利用TAP逆向論證。當(dāng)證實(shí)或證偽主張時(shí)，所給資料不能直接利用，這時(shí)我們就需要通過(guò)搭建根據(jù)來(lái)搜集論證主張的資料。

而有的主張，可以直接利用反駁進(jìn)行論證，比如選項(xiàng)C。

4.選項(xiàng)C

主張：當(dāng)pH=7時(shí)，c（M+）+c（H+）≠c（A-）+c（OH-）。

反駁：只有強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽的水溶液才呈中性。

根據(jù)：A-會(huì)水解，故MA不是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽。

支援：c（M+）+c（H+）=c（A-）+c（OH-）是MA溶液中存在的電荷守恒。

題中沒(méi)有涉及pH=7，同時(shí)從圖中也不能快速找到可以直接利用的資料，但是我們可以直接從反駁入手快速論證主張，這體現(xiàn)了對(duì)TAP的靈活應(yīng)用。

我們也可以根據(jù)整體分析知道該溶液為加了非HA的中強(qiáng)酸或者強(qiáng)酸溶液，利用TAP進(jìn)行論證的過(guò)程如下。

主張：當(dāng)pH=7時(shí)，c（M+）+c（H+）≠c（A-）+c（OH-）。

根據(jù)：該溶液為加了非HA的中強(qiáng)酸或強(qiáng)酸溶液。

支援：c（M+）+c（H+）=c（A-）+c（OH-）是MA溶液中存在的電荷守恒。

以上兩種途徑都可論證主張，但直接用反駁論證主張更加簡(jiǎn)便。

四、研究結(jié)論

應(yīng)用TAP解答涉及數(shù)據(jù)的題目的關(guān)鍵在于能找到資料去論證主張。我們?nèi)绻梢哉业街苯淤Y料去論證主張，就可以正向利用TAP去論證主張的合理性;如果無(wú)法找到直接資料去論證主張，就需要逆向利用TAP搭建根據(jù)并對(duì)資料進(jìn)行搜集，進(jìn)而論證主張的合理性。

教師在實(shí)際教學(xué)中可以將TAP的使用方法教給學(xué)生，讓學(xué)生有意識(shí)地利用科學(xué)的思路去解決化學(xué)問(wèn)題，也可以讓學(xué)生將自己的論證過(guò)程分享出來(lái)，這樣有助于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱點(diǎn)，提供有針對(duì)性的幫助。在資料搜集方面，教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)建立根據(jù)、支援、反駁等搜集相關(guān)的資料，并對(duì)主張進(jìn)行論證，培養(yǎng)學(xué)生的論證思維和論證能力。

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[3]張啟斌.運(yùn)用圖爾敏論證模型 提升議論文寫(xiě)作質(zhì)量[J].中學(xué)語(yǔ)文，2020（9）：24-26.

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[5]魏亞玲.基于圖爾敏論證模型的高中化學(xué)課堂教學(xué)分析[D].南京：南京師范大學(xué)，2014.

基金項(xiàng)目：寶雞文理學(xué)院研究生創(chuàng)新科研項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：YJSCX21YB35;寶雞文理學(xué)院第十四批校級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：19JGZD10。

作者簡(jiǎn)介：李 康（1996—），女，寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院。

張 悅（1998—），女，寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院。

常 朔（2000—），男，寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院。

韓銀鳳（1976—），女，寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院。