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        初中化學(xué)證據(jù)推理能力的培養(yǎng)探究
        ——以“質(zhì)量守恒定律”教學(xué)為例

        2023-10-09 02:37:29
        教師博覽 2023年4期
        關(guān)鍵詞:建構(gòu)化學(xué)探究

        杜 云

        (鎮(zhèn)原縣上肖初級(jí)中學(xué),甘肅 慶陽(yáng) 744504)

        根據(jù)《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》,“基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理、建構(gòu)模型并推測(cè)物質(zhì)及其變化的思維能力”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一——科學(xué)思維的組成要素。在筆者看來(lái),之所以將證據(jù)推理和建構(gòu)模型放在一起,是因?yàn)樗鼈冎g存在著因果關(guān)系,即化學(xué)模型是證據(jù)推理的產(chǎn)物,反映證據(jù)推理的過(guò)程與結(jié)果。在化學(xué)教學(xué)中,充分培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力,是發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑。

        “證據(jù)推理”是一個(gè)組合概念,即證據(jù)推理是基于證據(jù)的推理,只有掌握了證據(jù),推理才能有效進(jìn)行。在這里,證據(jù)不只是指一個(gè)個(gè)化學(xué)概念或者規(guī)律,還包括化學(xué)概念與規(guī)律所反映出的基本邏輯關(guān)系。在初中化學(xué)教學(xué)中,要發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理能力,應(yīng)當(dāng)抓住兩個(gè)關(guān)鍵:一是豐富學(xué)生對(duì)化學(xué)概念與化學(xué)規(guī)律的認(rèn)知,二是建立相應(yīng)的邏輯關(guān)系。需要指出的是,要發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理能力,還離不開(kāi)教學(xué)方式的選擇、運(yùn)用與優(yōu)化。一般來(lái)講,初中化學(xué)教學(xué)可以通過(guò)問(wèn)題引領(lǐng)、開(kāi)展科學(xué)探究和關(guān)注課堂評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理的能力,發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),從而高效達(dá)成教與學(xué)的目標(biāo)。[1]本文以“質(zhì)量守恒定律”的教學(xué)為例,嘗試就面向初中生進(jìn)行證據(jù)推理能力的培養(yǎng)提出可行建議。

        一、關(guān)于證據(jù)推理能力的理論考察

        證據(jù)推理能力培養(yǎng)在日常的教學(xué)中落地,是一個(gè)系統(tǒng)性工程。要完成這個(gè)工程,首先必須從理論的角度,對(duì)其進(jìn)行梳理與建構(gòu)。

        從知識(shí)演繹的層面來(lái)看,初中理科知識(shí)的學(xué)習(xí),一個(gè)很重要的目的就是讓學(xué)生不斷掌握自然科學(xué)知識(shí),并且在此基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)準(zhǔn)確表達(dá)自然規(guī)律。規(guī)律是建立在嚴(yán)密的邏輯基礎(chǔ)上的,而邏輯關(guān)系的建立離不開(kāi)概念。初中化學(xué)學(xué)科中的概念,與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)有著密切的聯(lián)系。教師在教學(xué)實(shí)踐中,如果能夠在學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)與認(rèn)知系統(tǒng)中尋找到相關(guān)的元素或事例,去幫助學(xué)生建立化學(xué)概念與概念之間的邏輯關(guān)系,那么化學(xué)學(xué)科的知識(shí)脈絡(luò)就容易為學(xué)生所掌握。此時(shí),如果著力引導(dǎo)學(xué)生反思化學(xué)知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程,那么正確的推理過(guò)程也就能夠?yàn)閷W(xué)生所掌握。換句話(huà)說(shuō),這樣的知識(shí)演繹過(guò)程就是證據(jù)推理能力落地的過(guò)程。

        從教學(xué)實(shí)踐的層面來(lái)看,證據(jù)推理能力的培養(yǎng),需要具體的教學(xué)過(guò)程作為支撐。當(dāng)前初中化學(xué)教學(xué)的主要方式之一就是探究性學(xué)習(xí),學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)也是一項(xiàng)重要的教學(xué)任務(wù),培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力是學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)得以順利開(kāi)展的重要條件。[2]因此,在選擇證據(jù)推理能力培養(yǎng)途徑的時(shí)候,應(yīng)為學(xué)生提供更多的探究空間,讓學(xué)生在探究的過(guò)程中建構(gòu)化學(xué)學(xué)科知識(shí)體系,體驗(yàn)基于證據(jù)進(jìn)行的推理過(guò)程。實(shí)踐表明,只要建立了正確的理論認(rèn)識(shí),只要學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中有充分的探究活動(dòng),證據(jù)推理能力的培養(yǎng)就有了可靠的保障。

        二、證據(jù)推理能力的培養(yǎng)途徑

        明確上述認(rèn)識(shí)與操作思路后,在教學(xué)實(shí)踐中就要進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計(jì),將證據(jù)推理能力的培養(yǎng)作為主要的教學(xué)目的,并圍繞這個(gè)目標(biāo)選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)素材,精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程。有研究者從深度學(xué)習(xí)的角度出發(fā),提出通過(guò)證據(jù)推理促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)模式,其包括四個(gè)環(huán)節(jié):一是創(chuàng)設(shè)情境,提出問(wèn)題;二是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),收集證據(jù);三是不斷追問(wèn),證據(jù)推理;四是延遲評(píng)價(jià),形成結(jié)論。[3]

        在“質(zhì)量守恒定律”的教學(xué)中,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中質(zhì)量是守恒的,并不是一件容易的事情。如果能夠充分利用學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí),就可以開(kāi)啟一個(gè)具有深度學(xué)習(xí)特征的探究過(guò)程。具體的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施,可以參考以下四個(gè)環(huán)節(jié)。

        其一,通過(guò)舉例,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到在不同的化學(xué)反應(yīng)中,質(zhì)量的變化有著多種可能。首先應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到“質(zhì)量是變化的”,其次引導(dǎo)他們認(rèn)識(shí)到質(zhì)量變化包括“變多”和“變少”兩種可能。例如,鎂條燃燒生成氧化鎂、水電解成氫氣和氧氣等。在這個(gè)過(guò)程中,教師所舉的例子學(xué)生越熟悉,他們后續(xù)的探究就越容易展開(kāi)。

        其二,在案例分析中提出問(wèn)題:在化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)物與生成物之間的質(zhì)量關(guān)系是什么?在這個(gè)環(huán)節(jié),可以對(duì)教材中1774 年拉瓦錫所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)做后置處理,也就是說(shuō)不用這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)向?qū)W生暗示化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量是守恒的,這樣學(xué)生在探究的時(shí)候就不會(huì)先入為主,探究的味道就會(huì)更濃,探究的空間也會(huì)更大。

        其三,展開(kāi)探究。既然明確了探究的目的是研究反應(yīng)物與生成物的質(zhì)量關(guān)系,那么很重要的一點(diǎn)就是對(duì)反應(yīng)前后的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量與比較。毫不意外,對(duì)于鎂條的燃燒實(shí)驗(yàn),大多數(shù)學(xué)生最初想到的就是分別測(cè)出鎂條的質(zhì)量和氧化鎂的質(zhì)量。此時(shí)的探究就可以借助邏輯推理去進(jìn)行,教師只要向?qū)W生反問(wèn):鎂條燃燒是鎂條與誰(shuí)的化學(xué)反應(yīng)?那么學(xué)生自然就會(huì)明白之前的思路是有問(wèn)題的,于是探究的中心問(wèn)題就出現(xiàn)了:如何測(cè)量參與反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量?這顯然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題,憑學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)無(wú)法解決。在這種情況下,教師可以順勢(shì)向?qū)W生介紹紅磷燃燒實(shí)驗(yàn),并且指出其便于質(zhì)量測(cè)量的關(guān)鍵。

        其四,通過(guò)分析與綜合得出規(guī)律。在紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量是不變的——這改變了部分學(xué)生大腦中曾經(jīng)存在的質(zhì)量變大(源于鎂條燃燒的簡(jiǎn)單分析)或變?。ㄔ从谒娊獾暮?jiǎn)單分析)的認(rèn)識(shí)。

        三、結(jié)語(yǔ)

        在上面這個(gè)例子中,學(xué)生的推理過(guò)程中有兩個(gè)環(huán)節(jié)不可忽視:一是學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)“質(zhì)量不變”,可以讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)分析與綜合的過(guò)程,而分析與綜合正是邏輯推理的基本方法。二是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)分析與化學(xué)史的對(duì)比過(guò)程中所獲得的正確認(rèn)識(shí),這種對(duì)比過(guò)程也能夠有效發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理能力。當(dāng)學(xué)生經(jīng)歷了這樣的探究體驗(yàn)過(guò)程之后,教師必須引導(dǎo)學(xué)生反思這一過(guò)程,并且梳理其中的邏輯鏈條。應(yīng)當(dāng)說(shuō),初中生是具備這樣的反思意識(shí)與梳理能力的。意識(shí)的強(qiáng)化與能力的提高,帶來(lái)的結(jié)果就是學(xué)生證據(jù)推理能力的不斷生成、積累與提升。

        初中化學(xué)教師在日常的教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,證據(jù)推理作為科學(xué)思維的要素,是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分。[4]化學(xué)作為一門(mén)自然科學(xué),教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮其培育學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的作用,要借助每一個(gè)重要概念的建構(gòu)與重要規(guī)律的探究,來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力。當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中有強(qiáng)烈的證據(jù)推理意識(shí)時(shí),從尋找證據(jù)開(kāi)始,到邏輯關(guān)系的發(fā)現(xiàn),再到具體推理過(guò)程的體驗(yàn),都會(huì)成為學(xué)生的自主需要和自主行為,這樣,包括證據(jù)推理能力在內(nèi)的所有化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng),就都能夠得到提升。

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