“證據推理與模型認知”在化學選修3教學中的應用

余娟　許美蓮　劉清秀

摘 要：依據“證據推理與模型認知”的內涵，以人教版化學選修3《物質結構與性質》中的“構造原理”為例，分別從教學目標、教學過程、教學反思來細談“證據推理與模型認知”的應用。

關鍵詞：證據推理與模型認知 核心素養 構造原理

普通高中化學課程標準《征求意見稿》明確了化學學科核心素養的內涵由五個維度來體現，分別是： “宏觀辨識與微觀探析；變化觀念與平衡思想；證據推理與模型認知；實驗探究與創新意識；科學精神與社會責任。”每一個維度都有其特定的內容和意義，在教學中都發揮著不可替代的作用。想要在教學過程中融入化學核心素養、培養學生的化學核心素養，就必須認真研究每個維度的功能和導向，做到教學源于核心素養，最終回歸于核心素養。顧建辛[1]就“證據推理與模型認知”作微觀思考，結合“原電池”教學，分析了在教學中落實學科素養的關鍵。常聰等[2]進行了“溶解度”的證據推理與模型認知核心素養的教學案例研究。目前，關于化學選修3《物質結構與性質》與化學核心素養的培養方面的文章鮮少見報道。

化學選修3《物質結構與性質》的教學中，充分地體現了“證據推理與模型認知”的應用。下面，筆者“構造原理”的教學實例淺談一下。

一、“證據推理與模型認知”的內涵

“證據推理與模型認知”是化學學科研究的思維起源與本質體現，具體包括五個方面的內涵[3]：（1）具有證據意識，能基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設；（2）通過分析推理加以證實或證偽；（3）建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系；（4）知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立模型；（5）能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律。該內涵精辟地闡明，一堂高效的、滲透核心素養的課不是教師從頭到尾的講，學生被動的聽。而是師為導、生為主的，圍繞“提出假設——分析推理——證明或修改假設——模型構建——解決問題”來精心設計的課。這樣的課堂，才能讓學生的化學學科素養得到真正的升華！

二、“證據推理與模型認知”在教學中的應用

“證據推理與模型認知”在化學選修中的應用很廣泛。其中，“構造原理”的就是比較有代表意義的實例之一。

1.教學目標及教學重難點

根據化學核心素養，本節課制定的三維教學目標如下：

知識目標：能根據構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：通過探究和問題討論，了解學習新知識的方法。

情感目標：通過合作學習、分組討論，激發學生的探究熱情，形成對科學持續的興趣。

學習重點：電子排布式書寫

學習難點：構造原理

2.教學過程

導入環節：在學生已經掌握了能層、能級以及各能層和能級最多容納電子數的基礎上，采用問題導入新課。怎樣用能層、能級來表示碳原子的核外電子排布？說明原因。接下來，學生以小組為單位開始進行假設、驗證、討論、得出結論。

教學過程一：以碳原子的核外電子排布式為模型，學生自己模仿寫出1-18號元素原子的電子排布式。自己獨立完成后分小組交流、討論，得出正確答案。

過渡提問：根據已有知識，試寫出K原子的可能電子排布式與原子結構示意圖？學生猜想1：1s22s22p63s23p63d1，猜想2：1s22s22p63s23p64s1。通過原子結構示意圖，推翻猜想1，得出猜想2正確。

教學過程二：引入構造原理。學生根據構造原理中電子填充的順序，發現能級交錯，找出構造原理的實質——電子按照能量到底來填充。

教學過程三：寫出20-36號元素原子電子排布式。發現問題：24號Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5s1而不是1s22s22p63s23p63d4s2。29號Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10s1而不是1s22s22p63s23p63d9s2。提出假設：不是所有元素原子的核外電子排布式都滿足構造原理。進一步查閱元素周期表進行驗證，得出結論：前四個周期基本滿足，5-7周期部分滿足。當然，到這里學生可以根據自己的情況進行拓展，教師在課堂上可以不繼續延伸。

教學過程四：怎樣可以簡化原子的電子排布式？學生根據分析提出假設：用前一周期的稀有氣體來表示。用其他原子來驗證，得出結論。

3.教學反思

本節課的內容從教學目標、教學設計上，都是以培養學生的核心素養為出發點和落腳點。從導入到每一個教學環節，都有意給學生建立一個科學高效的學習和思維模式：發現問題——提出假設——分析推理——得出結論。讓學生深刻地體會“證據推理與模型認知”的重要性和內涵。逐漸建立起以發展核心素養為目標的學習思路。

結語

培養核心素養是個持久戰，不是一朝一夕的事情。作為一線教師，我會繼續努力、繼續探索，打造更多以核心素養為靈魂的高效課堂。把培養學生的化學學科核心素養當作使命，繼續奮斗！

參考文獻

[1] 顧建辛.關于化學核心素養培育的微觀思考——原電池教學中的“證據推理與模型認知”.化學教學[J].2017，（11）：：34-38.

[2] 常聰，譚學才.證據推理與模型認知核心素養的教學案例研究.中學化學[J].2017，（9）：9-10.

[3] 畢華林，亓英麗.化學教學設計 [M]. 北京：北京師范大學出版社，2013：116.