基于證據推理思維培養的化學課堂教學策略

曹國新　杭進華

[摘? ?要]為培養學生基于證據推理的思維方式，可通過創設問題情境，喚起學生的證據意識;通過知識結構化，夯實學生的證據推理邏輯;利用創新實驗，啟發學生的證據推理思維。

[關鍵詞]證據推理;思維方式;教學策略

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）29-0072-02

一、問題的提出

《普通高中化學課程標準（2017年版）》提出了包括“宏觀辨析與微觀探析”“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”“科學精神和社會責任”等五個要素的高中化學學科核心素養（簡稱“化學核心素養”） [1]。其中，“證據推理和模型認知”占有一席之地。揚州大學的吳星教授多次提出“要培養學生基于證據推理的思維方式”。筆者認為“基于證據推理”，就是要尊重事實，注重收集證據，在此基礎上進行判斷和推理，得出化學知識和原理，并在學習的過程中逐步形成“基于證據推理”的化學學科特有的思維方式。

目前，在權威期刊中搜索“基于證據”這一關鍵詞，相關的文章主要是研究教育政策的，關于化學學科教學的文章并不多。那么在化學教學中，如何培養學生基于證據推理的思維方式呢？首先，要創設能夠產生問題的情境，整節課圍繞情境解決問題;其次，要根據問題提出猜想，設計實驗方案;最后，展開實驗探究，采取定性和定量相結合的方式，組織學生進行歸納總結，從而得出結論，達成思維上的共識。

二、教學策略

1.創設問題情境，喚起學生的證據意識

蘇州大學附屬中學的張援老師說過，一節好課首先要有“一個讓眼前一亮的開頭”。其實就是要創設一個好的情境，激發學生的學習興趣，讓學生在真實情境的引導下解決問題。如在講解《鈉的性質與應用》時，可以創設這樣的問題情境：

[問題情境1]展示一瓶金屬鈉，并提問：“為什么鈉不能暴露在空氣中？”接下來課堂就要解決這個問題。教師引導學生從空氣的成分出發進行大膽的猜測。學生可能會提出很多猜想，如鈉與空氣中的氧氣反應等;接著猜測生成物是什么，并嘗試寫出化學方程式;然后通過實驗來進行取證：在空氣中，鈉用小刀切開后截面會變暗，由該實驗現象推理得出：鈉與氧氣反應得到氧化鈉。

[問題情境2]鈉在空氣中加熱的條件下，還是得到氧化鈉嗎？根據這個問題，可以設計將一小塊金屬鈉放在易拉罐底部加熱的實驗。學生通過實驗可以收集證據，證明得到的淡黃色固體是過氧化鈉。

[問題情境3] 金屬鈉能置換出硫酸銅溶液中的銅嗎？該問題激發了學生的探究興趣。依據金屬活動性順序表，金屬鈉排在銅的前面，理論上有可能置換出硫酸銅溶液中的銅。學生通過實驗發現，生成的是藍色沉淀，并沒有得到預期的銅。意外生成使學生重新思考收集證據的思路，改用金屬鈉與水反應，通過實驗現象，推理出鈉與硫酸銅反應的實質是，鈉先與水反應，生成氫氧化鈉，氫氧化鈉再與硫酸銅反應，得到氫氧化銅沉淀。

通過問題情境的創設，引發了很多有意義的問題，以問題為依托，學生在收集證據的過程中進行推理分析，體驗了化學學習的快樂，獲得了思維的提升。

2.知識結構化，夯實學生的證據推理邏輯

嚴謹的邏輯結構是一節好課成功的關鍵。如《氯氣的制備》這一節課的教學中，可設計以下問題以驅動整節課的教學。

[問題情境1]氯氣在自然界中為什么不能以單質存在？

[問題情境2]如何由氯離子獲得氯氣？

[問題情境3]生產氯氣時需要哪些設備和儀器？

這三個問題緊緊相扣，分別從存在、結構和性質的角度進行提問。第一個問題，可以從氯氣的活潑性來解決;第二個問題，可以從氧化還原反應的角度進行推理，通過電解的方法獲得;第三個問題與生產技術相結合，涉及氯氣的生產過程、提純過程、收集過程以及尾氣的處理過程。在解決問題的過程中，學生形成了嚴謹的知識結構，經歷了規范的、嚴謹的邏輯推理，鍛煉了理性思維。

3.創新實驗，啟發學生的證據推理思維

現行蘇教版教材《化學2》對氫氧燃料電池的原理做了介紹，但缺少相關的實驗呈現，學生對其沒有通電就能產生電流表示懷疑;還有學生覺得氫氣和氧氣在燃燒條件下才能發生反應，沒有燃燒怎么會有電流。筆者從教學實際出發，對實驗進行了創新設計，即先利用電解法制得氫氣和氧氣，將氫氣和氧氣預先儲存在儲氣瓶中，再通過導氣管通入燃料電池模塊，使小電扇轉動。在教學過程中，設計了如下問題情境：

[問題情境1]小電扇為什么會轉動？

學生看到實驗現象后很驚訝，因為氫氣與氧氣并沒有燃燒，但是小電扇卻發生了轉動，確確實實產生了電能。該問題激發了學生尋找小電扇轉動動能的興趣。經過對已學知識進行分析推理，學生得出了小電扇轉動的原因是電路中有電流產生，而電子的定向移動能夠產生電流。學生的思維豁然開朗。

[問題情境2]電子來源于哪里呢？

燃料電池模塊由兩個電極和質子交換膜組成，通氫氣的一極失去電子發生氧化反應，通氧氣的一極得到電子發生還原反應，質子交換膜作為傳遞H+的介質，只允許H+通過。

負極：H2-2e-=2H+

正極：O2+4e-+4H+=2H2O

宏觀上，學生看到小電扇轉動，說明電路中有電流產生，有利于學生從微觀電子轉移的角度認識燃料電池的原理。在學生收集證據的過程中，筆者發現，由于知識水平的限制和實驗條件的制約，很多實驗沒有辦法去完成。在教學過程中，教師要想方設法，通過一些技術手段，使平時“看不見”的一些實驗現象能夠“看得見”，為學生的證據推理提供技術保障。

三、教學反思

1.基于證據推理的思維是需要一個培養過程的，其關鍵在于問題情境的創設。問題情境創設得好不好，能不能統領整個課堂，能不能激發學生的學習興趣，都會影響學生思維的深度。在情境素材的使用過程中，教師要注意提出的問題要貫穿整個課堂，即要讓學生經歷一個完整的證據推理過程，自主解決所遇到的問題，否則就失去了思維培養的意義。

2.對化學而言，證據意識也可以認為是實驗意識，實驗是化學學習的“根”，證據推理是問題研究的“魂”;實驗目的就是收集證據，收集證據的目的就是為了得出結論。在教學過程中，教師要強化實驗教學，尤其是一些不容易在課堂上展示的實驗，對其進行實驗改進，為學生的素養培養提供實驗保障。在課堂上要多開展一些學生活動，讓學生充分展示自己，使推理論證成為一種學習習慣。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

（責任編輯 羅? ?艷）