陶良玉

【摘要】在新課標(biāo)背景下，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)、滲透受到廣泛的重視。在高中化學(xué)教育中滲透證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生的證據(jù)意識(shí)對(duì)于學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升有著重要的意義。從學(xué)生的心理特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合實(shí)際教學(xué)案例，分析高中化學(xué)教育中培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的教學(xué)策略和途徑，以供參考。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué)；證據(jù)推理與模型認(rèn)知；核心素養(yǎng)

證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的一個(gè)維度。證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的培養(yǎng)應(yīng)注重學(xué)生的主體地位，從情境出發(fā)，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷“假設(shè)—探究—驗(yàn)證”這一完整的學(xué)習(xí)過程，助力學(xué)生掌握科學(xué)的知識(shí)學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維方式，提升學(xué)生的理解能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

一、基于心理特點(diǎn)，秉持證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)培養(yǎng)的原則

證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的滲透過程具有較強(qiáng)的邏輯性和抽象性，這容易導(dǎo)致有的學(xué)生遇到一些困難。針對(duì)這一問題，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的心理認(rèn)知特點(diǎn)，遵循證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)培養(yǎng)的趣味性、漸進(jìn)性和應(yīng)用性原則，從而降低和減輕學(xué)生的理解難度和學(xué)習(xí)壓力，讓學(xué)生通過由淺入深的學(xué)習(xí)過程實(shí)現(xiàn)證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的提升。

（一）遵循趣味性原則，調(diào)動(dòng)內(nèi)驅(qū)力

學(xué)科學(xué)習(xí)的過程有時(shí)是枯燥無味的，但是教師在發(fā)展學(xué)生思維能力的同時(shí)又要保證學(xué)生思維的活躍性。這就要求教師在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循趣味性原則，為學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)過程增添活力，從而有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力以及課堂氣氛，助力學(xué)生在精神高度集中的條件下體驗(yàn)知識(shí)形成的過程。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是營造趣味學(xué)習(xí)環(huán)境的基礎(chǔ)素材，展示化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。比如，在教學(xué)“金屬鈉和水的反應(yīng)”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以利用多媒體設(shè)備播放關(guān)于鈉與水反應(yīng)的視頻，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)視頻中呈現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，并用“浮熔游響紅”進(jìn)行趣味性的描述。之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原理進(jìn)行推理分析。其中：“浮”表示鈉漂浮在水面上（因?yàn)殁c的密度小于水）；“游”表示反應(yīng)過程中生成的氣體使鈉在水面上游動(dòng)；“紅”表示生成物中包含堿性元素，使酚酞溶液變紅。學(xué)生通過對(duì)上述現(xiàn)象的總結(jié)，可以推理出化學(xué)方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，通過觀看實(shí)驗(yàn)視頻，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)反應(yīng)形成清晰直觀的認(rèn)知，從而促進(jìn)自身內(nèi)驅(qū)力的調(diào)動(dòng)，在積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)中經(jīng)歷化學(xué)推理過程。

（二）遵循漸進(jìn)性原則，建構(gòu)邏輯體系

學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的發(fā)展離不開學(xué)生邏輯思維能力和認(rèn)知能力的發(fā)展。因此，教師在課堂教學(xué)中應(yīng)注重漸進(jìn)性原則，基于化學(xué)知識(shí)的內(nèi)在邏輯體系和學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的過程，設(shè)計(jì)具有梯度性和漸進(jìn)性的教學(xué)內(nèi)容，助力學(xué)生建構(gòu)化學(xué)邏輯體系。

在總結(jié)復(fù)習(xí)課程中基于漸進(jìn)性原則，引導(dǎo)學(xué)生逐步運(yùn)用在不同階段所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，可以實(shí)現(xiàn)完善的化學(xué)思想模型的建構(gòu)。比如，在教學(xué)“化學(xué)平衡狀態(tài)”這一部分時(shí)，教師可以講解可逆反應(yīng)的特性，再引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系已學(xué)的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的知識(shí)，分析在可逆反應(yīng)中各種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系，然后引入化學(xué)平衡狀態(tài)的概念，讓學(xué)生分析氮?dú)夂蜌錃夂铣砂钡姆磻?yīng)處于初始狀態(tài)、平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)速率之間的關(guān)系，進(jìn)而得出結(jié)論：當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等?？梢姡S著學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，教師逐步提出相關(guān)概念，幫助學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)速率的變化過程這一角度建立化學(xué)平衡狀態(tài)認(rèn)知模型，有利于促進(jìn)證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的落實(shí)［1］。

（三）遵循應(yīng)用性原則，解決實(shí)際問題

應(yīng)用性原則需要教師培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，讓學(xué)生在掌握化學(xué)知識(shí)的同時(shí)了解化學(xué)知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用場(chǎng)景，并且通過實(shí)際問題的解決進(jìn)一步深化對(duì)于化學(xué)知識(shí)的理解，在應(yīng)用的過程中強(qiáng)化證據(jù)推理和模型認(rèn)知能力。

以生活實(shí)際問題作為課堂教學(xué)的切入點(diǎn)，可以讓證據(jù)推理和模型認(rèn)知的過程具象化，便于學(xué)生理解。比如，在教學(xué)“沉淀溶解平衡”時(shí)，教師可以提出具體問題：“污水經(jīng)過一級(jí)、二級(jí)處理后，還含有少量Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子。對(duì)此，可否加入硫酸鈉溶液使其沉淀？”這一問題需要學(xué)生充分理解鹽類的水解平衡以及電解質(zhì)溶液中可能發(fā)生的置換反應(yīng)等，來進(jìn)行推理。在實(shí)際問題的解決過程中，學(xué)生需要通過實(shí)踐檢驗(yàn)自己對(duì)化學(xué)知識(shí)、原理的掌握情況，綜合運(yùn)用不同的化學(xué)知識(shí)、原理進(jìn)行推理論證，從而建構(gòu)化學(xué)問題模型，深化認(rèn)知。

二、聚焦實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)新證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)培養(yǎng)的策略

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)的組成部分，許多實(shí)驗(yàn)均有利于培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)。因此，教師應(yīng)聚焦化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方式，在實(shí)驗(yàn)過程中滲透有關(guān)猜想、創(chuàng)意設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。

（一）合理猜想，捋順情境線索

猜想是證據(jù)推理過程的第一個(gè)環(huán)節(jié)。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)根據(jù)直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓學(xué)生在腦海中形成相應(yīng)的認(rèn)知，在此基礎(chǔ)上鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)每一種現(xiàn)象出現(xiàn)的本質(zhì)原因進(jìn)行猜測(cè)，捋順實(shí)驗(yàn)情境線索，進(jìn)而開展證據(jù)推理，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?gòu)。

比如，在教學(xué)“氯及其化合物”時(shí)，教師通過多媒體設(shè)備展示實(shí)驗(yàn)（用水將一根有顏色的布條打濕后裝入密閉容器內(nèi)，向該容器內(nèi)通入少量的氯氣）。通過觀察，部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)有色布條顏色逐漸褪去，于是提出猜想：氯氣可以與有色布條發(fā)生氧化反應(yīng)，達(dá)到漂白的目的。在此基礎(chǔ)上，教師展示將氯氣通入裝有干燥的有色布條的容器中的實(shí)驗(yàn)（此時(shí)布條的顏色不變）。對(duì)比上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，這部分學(xué)生修正自己的猜想，認(rèn)為應(yīng)是氯氣和水反應(yīng)的生成物與有色布條發(fā)生了氧化反應(yīng)，并在教師的引導(dǎo)下得出氯氣與水反應(yīng)的化學(xué)方程式，其中的生成物HClO具有強(qiáng)氧化性?？梢?，學(xué)生親身經(jīng)歷合理猜想和科學(xué)驗(yàn)證的過程，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)證據(jù)、推理過程中的邏輯思維可以形成直觀深刻的認(rèn)識(shí)，從而迅速地實(shí)現(xiàn)推理模型的建構(gòu)。

（二）創(chuàng)意設(shè)計(jì)，發(fā)展思維能力

創(chuàng)意設(shè)計(jì)需要教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生基于已有的化學(xué)認(rèn)知，通過發(fā)散思維來創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案或者實(shí)驗(yàn)過程，從而凸顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和化學(xué)變化本質(zhì)。因此，教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生模型認(rèn)知能力的形成［2］。

根據(jù)不同化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)，選用合適的試劑對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，可以有效地凸顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，達(dá)到實(shí)驗(yàn)改良的目的。比如，傳統(tǒng)的HCl的實(shí)驗(yàn)室制備的實(shí)驗(yàn)中缺乏對(duì)生成物性質(zhì)的檢測(cè)裝置。因此，教師在講解這一實(shí)驗(yàn)時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，如讓學(xué)生根據(jù)HCl可能具備的性質(zhì)，分別利用AgNO3溶液以及紫色石蕊試液進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)反應(yīng)的生成物中存在HCl時(shí)，HCl會(huì)與AgNO3溶液發(fā)生反應(yīng)，即HCl+AgNO3 =

AgCl↓+HNO3，產(chǎn)生白色沉淀，也會(huì)使紫色石蕊試液變紅，這證明HCl可以溶于水，HCl溶液呈酸性。實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生充分掌握利用已有化學(xué)試劑檢測(cè)未知化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)的方法，鍛煉學(xué)生的化學(xué)邏輯思維，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生證據(jù)推理能力以及模型認(rèn)知能力的提高也有著積極的意義。

（三）分析數(shù)據(jù)，得出具體結(jié)論

數(shù)據(jù)是證據(jù)推理和模型認(rèn)知中的一個(gè)要素，也是邏輯推理最有力的證據(jù)。對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用數(shù)學(xué)的方法直觀地展現(xiàn)其中的數(shù)量關(guān)系，可以方便學(xué)生得出具體的化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。因此，教師應(yīng)注重學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)敏感性。

化學(xué)反應(yīng)中的能量變化是學(xué)生從能量角度分析化學(xué)反應(yīng)過程的主要內(nèi)容，數(shù)據(jù)分析則是分析化學(xué)反應(yīng)過程的基礎(chǔ)。比如，在教學(xué)“能量變化”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以通過多媒體設(shè)備展示氫氣在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中設(shè)置溫度感知裝置，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)前后測(cè)量的溫度變化。通過記錄、分析實(shí)驗(yàn)的溫度變化，學(xué)生可以得出“該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)”的結(jié)論及該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；通過對(duì)反應(yīng)過程的進(jìn)一步探討，可以歸納出反應(yīng)的過程是原子的分離和結(jié)合過程，其中，原子結(jié)合成分子時(shí)會(huì)釋放能量?？梢?，掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法，用數(shù)據(jù)感知化學(xué)反應(yīng)過程，有利于深化學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)。

三、借助建構(gòu)理論，拓展證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)培養(yǎng)的途徑

證據(jù)推理與模型認(rèn)知不只是一種化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，也是一種化學(xué)認(rèn)知、思維方式。因此，教師應(yīng)借助建構(gòu)理論，拓展證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)培養(yǎng)的途徑，助力學(xué)生在課堂中實(shí)現(xiàn)化學(xué)思想體系的建構(gòu)。

（一）聯(lián)系化學(xué)史，形成科學(xué)態(tài)度

在運(yùn)用證據(jù)推理與模型認(rèn)知這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)思維方式時(shí)，學(xué)生需要培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度，對(duì)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行科學(xué)的探究和分析，得到準(zhǔn)確的結(jié)論。因此，教師應(yīng)注重對(duì)化學(xué)史的介紹，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受化學(xué)知識(shí)形成過程的科學(xué)性。

比如，在教學(xué)“原子結(jié)構(gòu)模型”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以重點(diǎn)介紹化學(xué)家對(duì)于原子結(jié)構(gòu)模型認(rèn)知的轉(zhuǎn)變過程，其中涉及1803年的道爾頓原子模型、1904年的湯姆遜原子模型、1911年的盧瑟福原子模型、1913年的玻爾原子模型以及后來出現(xiàn)的電子云模型。通過對(duì)這一部分化學(xué)史的了解，學(xué)生能夠深刻地感受到化學(xué)知識(shí)不斷發(fā)展的過程，認(rèn)識(shí)到證據(jù)推理在這個(gè)過程中的重要性，明白任何觀點(diǎn)的提出都需要有充足的證據(jù)來支撐。

（二）學(xué)科融合，揭示本質(zhì)規(guī)律

高中化學(xué)課程中包含學(xué)科之間的知識(shí)交叉的內(nèi)容。教師應(yīng)保持敏銳的洞察力，利用學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)，為學(xué)生創(chuàng)造學(xué)科融合的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的本質(zhì)規(guī)律，提升學(xué)習(xí)深度和探究能力。

生物學(xué)涉及的諸多生命活動(dòng)本質(zhì)上是化學(xué)反應(yīng)的過程。分析生物學(xué)與化學(xué)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)，對(duì)于深化學(xué)生對(duì)化學(xué)本質(zhì)的理解有著積極的意義。比如，在教學(xué)“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想生物學(xué)中的酶這一物質(zhì)，引入生物催化劑與無機(jī)催化劑的概念，并介紹兩者的差異與共同點(diǎn)，提升學(xué)生思維的深度。又如，對(duì)于“生物大分子”中的糖類、蛋白質(zhì)、核酸的概念，教師可以基于生物學(xué)中對(duì)這些物質(zhì)的介紹進(jìn)行講解，讓學(xué)生更快理解其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等?？梢?，教師通過學(xué)科之間的融合，不僅能提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效率，而且能幫助學(xué)生更全面地認(rèn)識(shí)物質(zhì)，進(jìn)一步激發(fā)探究知識(shí)點(diǎn)本質(zhì)規(guī)律的興趣，復(fù)習(xí)其他學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)，起到融會(huì)貫通的作用［3］。

（三）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，組織深度探究

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要教師在課堂教學(xué)中營造項(xiàng)目情境，提供知識(shí)框架，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中完成知識(shí)體系的建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)深度探究。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式下，教師應(yīng)細(xì)化教學(xué)內(nèi)容，制訂項(xiàng)目計(jì)劃，為學(xué)生提供有效的引導(dǎo)。

學(xué)生以項(xiàng)目管理者的身份，了解問題的由來、分析問題的本質(zhì)、進(jìn)行解決方法的驗(yàn)證，可以清晰地感知化學(xué)知識(shí)的建構(gòu)過程。比如，在教學(xué)“金屬的腐蝕與防護(hù)”時(shí)，教師可以引入關(guān)于鋼鐵在潮濕環(huán)境下腐蝕的項(xiàng)目，提出項(xiàng)目背景，讓學(xué)生了解金屬腐蝕造成的危害，之后對(duì)相關(guān)的反應(yīng)過程進(jìn)行分析，探究其化學(xué)本質(zhì)。學(xué)生通過分析可以明白，鋼鐵表面凝結(jié)的含有氧氣的水膜與Fe、C形成了原電池，原電池中發(fā)生的反應(yīng)導(dǎo)致鋼鐵腐蝕。然后，學(xué)生需要根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，提出對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施?？梢姡陧?xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人翁，可以有效地提升課堂探究的效率，快速實(shí)現(xiàn)化學(xué)知識(shí)體系的建構(gòu)，從而提升自身的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)。

結(jié)語

綜上所述，新課標(biāo)下證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的培養(yǎng)需要發(fā)揮學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的主體性。因此，教師應(yīng)充分把握學(xué)生的心理特點(diǎn)以及化學(xué)學(xué)科的特性，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、拓展教學(xué)途徑的方式，為學(xué)生營造化學(xué)邏輯思維訓(xùn)練情境，真正落實(shí)證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

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