“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”在化學(xué)選修3教學(xué)中的應(yīng)用*
——以“構(gòu)造原理”為例

（湛江第一中學(xué) 廣東湛江 524038）

普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)《征求意見(jiàn)稿》明確了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵由五個(gè)維度來(lái)體現(xiàn)，分別是：“宏觀辨識(shí)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；實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)；科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。”每一個(gè)維度都有其特定的內(nèi)容和意義，在教學(xué)中都發(fā)揮著不可替代的作用。想要在教學(xué)過(guò)程中融入化學(xué)核心素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，就必須認(rèn)真研究每個(gè)維度的功能和導(dǎo)向，做到教學(xué)源于核心素養(yǎng)，最終回歸于核心素養(yǎng)。顧建辛[1]就“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”作微觀思考，結(jié)合“原電池”教學(xué)，分析了在教學(xué)中落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)的關(guān)鍵。常聰?shù)萚2]進(jìn)行了“溶解度”的證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)的教學(xué)案例研究。目前，關(guān)于化學(xué)選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》與化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方面的文章鮮少見(jiàn)報(bào)道。

化學(xué)選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的教學(xué)中，充分地體現(xiàn)了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的應(yīng)用。下面，筆者“構(gòu)造原理”的教學(xué)實(shí)例淺談一下。

一、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的內(nèi)涵

“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”是化學(xué)學(xué)科研究的思維起源與本質(zhì)體現(xiàn)，具體包括五個(gè)方面的內(nèi)涵[3]：（1）具有證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)；（2）通過(guò)分析推理加以證實(shí)或證偽；（3）建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系；（4）知道可以通過(guò)分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立模型；（5）能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。該內(nèi)涵精辟地闡明，一堂高效的、滲透核心素養(yǎng)的課不是教師從頭到尾的講，學(xué)生被動(dòng)的聽(tīng)。而是師為導(dǎo)、生為主的，圍繞“提出假設(shè)——分析推理——證明或修改假設(shè)——模型構(gòu)建——解決問(wèn)題”來(lái)精心設(shè)計(jì)的課。這樣的課堂，才能讓學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)得到真正的升華！

二、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”在教學(xué)中的應(yīng)用

“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”在化學(xué)選修中的應(yīng)用很廣泛。其中，“構(gòu)造原理”的就是比較有代表意義的實(shí)例之一。

1．教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重難點(diǎn)

根據(jù)化學(xué)核心素養(yǎng)，本節(jié)課制定的三維教學(xué)目標(biāo)如下：

知識(shí)目標(biāo)：能根據(jù)構(gòu)造原理用電子排布式表示1-36原子核外電子的排布

能力目標(biāo)：通過(guò)探究和問(wèn)題討論，了解學(xué)習(xí)新知識(shí)的方法。

情感目標(biāo)：通過(guò)合作學(xué)習(xí)、分組討論，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，形成對(duì)科學(xué)持續(xù)的興趣。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)：電子排布式書(shū)寫(xiě)

學(xué)習(xí)難點(diǎn)：構(gòu)造原理

2．教學(xué)過(guò)程

導(dǎo)入環(huán)節(jié)：在學(xué)生已經(jīng)掌握了能層、能級(jí)以及各能層和能級(jí)最多容納電子數(shù)的基礎(chǔ)上，采用問(wèn)題導(dǎo)入新課。怎樣用能層、能級(jí)來(lái)表示碳原子的核外電子排布？說(shuō)明原因。接下來(lái)，學(xué)生以小組為單位開(kāi)始進(jìn)行假設(shè)、驗(yàn)證、討論、得出結(jié)論。

教學(xué)過(guò)程一：以碳原子的核外電子排布式為模型，學(xué)生自己模仿寫(xiě)出1-18號(hào)元素原子的電子排布式。自己獨(dú)立完成后分小組交流、討論，得出正確答案。

過(guò)渡提問(wèn)：根據(jù)已有知識(shí)，試寫(xiě)出K原子的可能電子排布式與原子結(jié)構(gòu)示意圖？學(xué)生猜想1：1s22s22p63s23p63d1，猜想2：1s22s22p63s23p64s1。通過(guò)原子結(jié)構(gòu)示意圖，推翻猜想1，得出猜想2正確。

教學(xué)過(guò)程二：引入構(gòu)造原理。學(xué)生根據(jù)構(gòu)造原理中電子填充的順序，發(fā)現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)，找出構(gòu)造原理的實(shí)質(zhì)——電子按照能量到底來(lái)填充。

教學(xué)過(guò)程三：寫(xiě)出20-36號(hào)元素原子電子排布式。發(fā)現(xiàn) 問(wèn) 題：24號(hào)Cr的 電 子 排 布 式 為1s22s22p63s23p63d5s1而 不 是1s22s22p63s23p63d4s2。29號(hào)Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10s1而不是1s22s22p63s23p63d9s2。提出假設(shè)：不是所有元素原子的核外電子排布式都滿足構(gòu)造原理。進(jìn)一步查閱元素周期表進(jìn)行驗(yàn)證，得出結(jié)論：前四個(gè)周期基本滿足，5-7周期部分滿足。當(dāng)然，到這里學(xué)生可以根據(jù)自己的情況進(jìn)行拓展，教師在課堂上可以不繼續(xù)延伸。

教學(xué)過(guò)程四：怎樣可以簡(jiǎn)化原子的電子排布式？學(xué)生根據(jù)分析提出假設(shè)：用前一周期的稀有氣體來(lái)表示。用其他原子來(lái)驗(yàn)證，得出結(jié)論。

3．教學(xué)反思

本節(jié)課的內(nèi)容從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)上，都是以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。從導(dǎo)入到每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，都有意給學(xué)生建立一個(gè)科學(xué)高效的學(xué)習(xí)和思維模式：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——提出假設(shè)——分析推理——得出結(jié)論。讓學(xué)生深刻地體會(huì)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的重要性和內(nèi)涵。逐漸建立起以發(fā)展核心素養(yǎng)為目標(biāo)的學(xué)習(xí)思路。

結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)核心素養(yǎng)是個(gè)持久戰(zhàn)，不是一朝一夕的事情。作為一線教師，我會(huì)繼續(xù)努力、繼續(xù)探索，打造更多以核心素養(yǎng)為靈魂的高效課堂。把培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)當(dāng)作使命，繼續(xù)奮斗！

[1] 顧建辛．關(guān)于化學(xué)核心素養(yǎng)培育的微觀思考——原電池教學(xué)中的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”．化學(xué)教學(xué)[J]．2017，(11)：:34-38．

[2] 常聰，譚學(xué)才．證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)的教學(xué)案例研究．中學(xué)化學(xué)[J]．2017，(9)：9-10．

[3] 畢華林，亓英麗.化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì) [M]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2013：116.