初中化學實驗教學中學生證據推理意識的培養

張亞琴

（江蘇省如皋初級中學，江蘇如皋 226500）

引 言

部分教師對化學實驗功能認識的缺失，使其變為化學學習的附庸品。在教育全球化、課程標準、化學學科要求下，如何引導、培養學生提高獲取證據的意識，開拓尋找獲取證據的途徑，發展證實或證偽證據的推理意識，成為化學教育工作者亟待解決的問題。

一、問題的提出

目前初中化學實驗教學的現狀是：（1）課程實施評價的重點是學業評價，學業評價的重要方式是紙筆測驗，受考試制度和個人功利心理的影響，“分數”仍然是教師和學生重點關注的對象。（2）教師采用“任務式教學法”教學，為快速完成全冊的教學內容，通常忽視課外實驗，減少實驗數量，縮短過程時間。（3）教師自身對化學實驗功能認識的缺失，認為實驗就是驗證現有實驗原理和基礎知識的工具。許多教師認為做實驗與講實驗、畫實驗最終教學效果幾乎無差別，讀背實驗原理、實驗現象、實驗結論的方式“教學質量”更高。故將化學實驗作為化學學習的附庸品，忽視了人類認識和探索客觀世界的過程。

二、中學化學實驗教學中學生證據推理意識培養的必要性

1.教育全球化的要求

21世紀是全球科技經濟文化相互融合，相互促進和諧發展的時期。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》的工作方針中指出：“樹立科學的質量觀，把促進人的全面發展、適應社會需要作為衡量教育質量的根本標準。”學生必須具備解決各種陌生情景、復雜問題的關鍵能力。化學實驗情景是化學教學中設置情景的最佳途徑，新時期的教師應重新審視化學實驗和相關的課外活動的教育功能。清華大學化學系教授、博士生導師宋心琦教授認為：“可以把它細分為：學做人；學做事；學做科學實驗；學會思考。”[1]本文主要借助化學實驗喚起學生獲取證據的意識，引導學生尋找獲取證據的途徑，發展學生證實或證偽證據的意識，培養學生終身學習的意識和能力。

2.課程標準的要求

《義務教育化學課程標準（2011年版）》提出在學習化學的過程中：“初步學會運用觀察、實驗等方法獲取信息，能用文字、圖表和化學語言表述有關的信息；初步學習運用比較、分類、歸納和概括等方法對獲取的信息進行加工。”[2]課程標準中已經很明顯地指出在化學實驗教學的過程中要重視實驗證據獲取的途徑，重視學生證據推理能力的培養。

3.化學學科的要求

“證據推理與模型認知”是中學化學核心素養之一，是中學化學教學的重要組成部分。在化學實驗教學中喚起學生證據推理意識，培養學生的證據推理能力是新時期教育教學重要任務之一。

三、中學化學實驗教學中學生證據推理意識培養策略

新時期的教師是課堂教學的組織者、引導者、參與者。在化學實驗教學中，教師應基于學生核心觀念預設實驗方案，自覺地將證據意識運用到課堂教學中，貫穿課堂教學的始終，建構以證據推理為核心的實驗教學。

1.創設實驗情境喚起學生的證據意識

英國科學家羅伯特·波義耳偶然捕捉到鮮花遇到鹽酸變色的實驗情景，這一現象引起波義耳的質疑，成為波義耳發現酸堿指示劑的事實證據之一。實驗情景應是學生進行科學探究，獲取事實與證據的源泉。明代學者陳獻章說過：“前輩學貴有疑，小疑則小進，大疑則大進。疑者，覺悟之機也，一番覺悟，一番長進。”任何科研成果的發明都有著驚人的相似之處，即問題來源于實驗事實，同時實驗事實也是解決問題的途徑。教師在人教版九年級化學教科書第七單元課題1《燃燒和滅火》中設計燃燒條件的探究實驗時，設置了“水中生火”實驗情景。“水能滅火”是學生熟悉的生活常識，“水中生火”學生只聞其名，未見其實。教師借助實驗場景，激發學生學習化學的興趣，調動學生學習化學的積極性和好奇心，學生在驚嘆化學神奇的同時，產生困惑，提出問題：“白磷在水中為什么能燃燒，燃燒需要哪些條件？”學生在實驗情景中提出問題，喚起求證的意識，開始燃燒條件探究之旅。教師應有意識地從教材或生活實際中選取實驗文本，喚起學生自我選擇積極參與科學探究的意識，讓學生在尋找證據的過程中獲取知識，形成證據推理的能力。

2.優化實驗手段引發學生的證據推理意識

初中生正處于具體形象思維過渡到抽象邏輯思維階段，但仍以形象思維為主，依據初中生身心發展的規律，教材編寫時選取學生熟悉的物質或生活場景作為研究的化學體系，讓學生用已有的生活經驗學會分析與解決與化學有關的實際問題。例如，空氣是人類每時每刻都需要的物質，教材安排了測定空氣中氧氣含量的探究實驗，但不少學生對瓶內氣壓降低缺少感性的認識，無法證實氣體體積的變化。教師用數字化實驗代替傳統實驗，用數字傳感技術即時生成并導出氣壓變化的圖象或表格，從中讀取不同時間段氣壓的數值。學生在實驗中親眼見證圖象或表格的生成，分析推理同溫、同體積的封閉體系內氣壓降低的緣由——氣體的減少。數字化實驗用動態圖象化深奧為淺顯、化抽象為形象，實時、直觀、真實地幫助學生生成證據，得出結論，使實驗結果有據可依、有據可查。

3.構建科學探究各要素關系強化學生的證據推理意識

科學探究是重要的學習方式和實踐過程，又是主要的學習內容和學習目標，一般涉及提出問題、猜想與假設、制訂計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等要素。學生提出問題來源于事實證據；猜想與假設是基于事實證據做出的不確定的結論，為證實或證偽猜想與假設必須去尋找證據；化學實驗是學生收集證據的重要手段；學生在反思與評價、表達與交流中分析、判斷證據的真偽，提煉切實有效的證據，從而達到實驗探究的目的。科學探究過程中涉及的要素及其呈現的先后順序是不固定的，學生可根據實踐活動的需求適時適當地刪減或變更探究流程，以達到實驗探究的目的，但收集證據是科學探究必不可少的一個環節。科學探究每個環節的實施都與證據密不可分，而且每個環節的證據都不是孤立的，而是相互聯系、相輔相成的。科學探究的結論就是基于證據鏈分析、判斷、綜合、推理的形成。科學探究的過程是不斷引發、強化學生證據推理意識的過程，培養學生證據推理意識的重要途徑。

4.優化實驗方案深化學生的證據推理意識

科學合理的實驗方案是科學探究活動有序、有效開展的保證，是學生實驗能力、思維能力不斷提升的過程。當不同層次的學生根據自己的生活經驗設計的實驗方案，在學生與學生、教師與學生的肯定或否定的情況下，不斷尋求證據證實或證偽方案的可行性，最終由粗坯變成精品。唐·韓愈《進學解》:“業精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨。”基于證據設計、評價與改進實驗方案的過程是學生證據推理意識生根發芽、思維茁壯成長的過程，也是學生證據意識根植于大腦的體現，為學生證據推理能力的形成打下基礎。

結 語

中學化學實驗教學中教師和學生選擇與教學內容相適切的教學素材創設實驗情境，讓學生在化學實驗中尋找事實證據，辨析證據，獲得結論，習得科學探究的方法和能力。在化學實驗中見證學生證據推理意識的生根發芽，建構化學核心觀念。

[1]宋心琦.化學實驗教學改革建議之二[J].化學教學,2012,(05):3-5.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[M].北京:北京師范大學出版社,2011.