基于“證據推理與模型認知”培育的教學

閆銀權

摘要： 化學核心素養的五個方面各有側重，不同知識的認識功能和素養發展價值不同。闡述“證據推理與模型認知”的內涵與培育目標及其與學習過程的對應關系。以“苯”的教學實踐為例，分析與教學內容相關聯的核心素養及重點核心素養指向，突出“證據推理與模型認知”素養的培育，形成了挖掘知識所承載的重點核心素養價值、進行核心素養培育的教學策略。

關鍵詞： 核心素養; 證據推理; 模型認知; 教學實踐; 苯

文章編號： 1005-6629（2020）02-0051-05

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

化學學科核心素養是學生發展核心素養的重要組成部分，高中化學課程是落實立德樹人根本任務、提升學生核心素養的重要載體，化學課堂教學是學生形成和發展核心素養的重要途徑。化學學科核心素養包括五個方面[1]，立足于高中學生的化學學習過程，各有側重，相輔相成。不同教學內容對于各方面核心素養培育的貢獻程度并不相同，但每節課均聚焦于與具體教學內容相適切的素養目標，使每節課都成為達成核心素養目標的階梯，切忌生搬硬套，簡單張貼化學學科核心素養標簽，核心素養這一終極目標就可以“著落”而不會被懸置[2，3]。當然，強調教學中突出與教學內容相適切的學科核心素養（下文簡稱重點核心素養），并不排除核心素養的其他方面，而是融為一體，秉軸持鈞的。

本文以人教版《化學2》第三章第二節第二課時“苯”[4]的教學實踐為例，突出“證據推理與模型認知”素養的培育。搜索中國知網相關文章，有將化學史融入學習中感受科學探究的艱辛及科學家們的貢獻的[5， 6]，也有文章進行問題猜想、證據推理教學的[7]。本文則旨在探索教學內容與核心素養的最大關聯性，尋找可行的路徑，實現不同知識育人價值的最大化。

1? “證據推理與模型認知”的內涵及課程目標

“證據推理與模型認知”是科學思維的兩個要素，其內涵及課程目標[8]見表1。證據推理是指基于信息（證據），提出假設，通過邏輯推理的方法形成科學觀點;模型認知是指對觀察和實驗得到的信息進行比較分析、歸納概括后，還需要通過抽象和簡化的方法建構模型，再現物質及其變化的基本規律，并能運用模型解釋化學現象，揭示本質。證據推理所形成的科學結論也可能是建立了一個模型，模型認知離不開證據推理，證據推理是建構模型的前提[9]。

科學探究和問題解決的過程、化學核心觀念和概念的建立都離不開證據推理與模型認知，它們常常融

圖1? “證據推理與模型認知”的內涵、培育目標與學習過程的對應關系

合于科學探究和問題解決的思維過程之中。由此建立“證據推理與模型認知”的內涵、培育目標與學習過程三者之間的對應關系（見圖1），學生通過具體的學習活動過程實現培育目標，同時學習活動表現也是評價是否達到培育目標的依據。

2? 基于知識的核心素養分析

2.1? 核心素養與知識的關聯性分析

核心素養的形成是以知識的獲取為載體的，那么不同知識承載的核心素養目標應得到充分的發掘。具體教學中，要在分析課程標準、教材內容、學情的基礎上，思考相關問題： 該課題的顯性知識是什么？背后所蘊含的學科觀念、方法、價值是什么？這些顯性和隱性的知識與哪方面的學科核心素養有關聯？有什么教學資源（素材）可以支撐課堂學習活動促進核心素養目標的實現？苯的知識與核心素養的關聯性分析如表2所示。

2.2? 重點核心素養分析

從表2的分析可知，本節課的知識重點是認識碳原子在苯分子中的成鍵特點及苯分子的空間結構。隱含的學科思想與方法是研究有機物分子結構和性質的一般思路，隱含的化學學科觀念是“物質結構決定性質”。因此，“物質結構與性質”對于承載“證據推理與模型認知”這一核心素養的培養價值是顯而易見的。學生不但要掌握關于物質微觀結構的具體知識，還要認識到這些具體知識是怎么來的，基于哪些證據、經過怎樣的推理過程建立起結構模型，形成對物質結構及性質的理論解釋等。結合教學資源分析，確定本課重點核心素養為“證據推理與模型認知”，并通過“宏觀辨識與微觀探析”、“實驗探究”等尋找證據，證實證偽，學生的核心素養得到了多方面的培育和發展。

基于以上分析，確定教學目標為： （1）通過有關資料和實驗證據，推理認識苯的結構特點，建構苯的分子模型，初步學習研究有機物結構的科學方法;（2）建構烴分子中碳的成鍵類型與分子空間結構、性質的關系（認識）模型，預測并解釋苯的性質，認識其特殊性，深化結構決定性質的科學觀念。

3? 教學實踐

3.1? 提出假設

師： 列舉苯在生活生產中的應用引入課題。資料1： 法國化學家日拉爾等人確定了苯的相對分子質量為78，僅有碳、氫兩種元素組成（活動見表3）。

3.2? 證實證偽

師： 我們假設的苯的分子結構是否是苯的真實結構呢？要基于證據進行分析推理，證實或證偽假設（活動見表4），證據是能夠證明某事物的真實性的有關事實或材料，必要時還要進行實驗尋找證據。

師： 實驗現象表明苯分子中既無碳碳雙鍵，又無碳碳叁鍵。那我們假設的苯的分子結構都是不正確的。我們需要繼續尋找證據修正假設（活動見表5）。

總結： 模型法是我們認識物質、研究化學的一種重要的科學方法。

3.3? 建立觀念、結論和證據之間的邏輯關系

師： 我們知道“結構決定性質”，那么這一觀念與我們所收集的證據及證實的結論之間存在什么關系呢？我們一起來梳理（見圖2）。總結： 性質是推斷結構的證據，是結構的宏觀反映;結構是性質推斷的結論，是性質的微觀本質;由此形成“結構決定性質，性質反映結構”的化學觀念，而觀念又指導我們的實踐研究，這就是三者之間的邏輯關系。

圖2? 證據、結論與觀念三者之間的邏輯關系

3.4? 建立認識模型，應用模型解決問題

師： 烴中碳原子的成鍵類型不同，決定其分子空間結構、性質就不同（見表6）。

圖3? 碳的成鍵類型與空間結構、性質的關系模型

4? 教學反思

本節課從多角度分析苯的內容與核心素養各方面的關聯性，確定發展學生“證據推理與模型認知”素養的價值最為突出。教學中學生用科學探究的方式學習苯的知識，基于事實提出問題、假設、驗證、得出結論。探究過程從宏微結合的視角（苯的性質、苯的鹵代物結構），用證據推理的方式，建立苯的結構模型及碳的成鍵類型與結構、性質的認識模型。并引導學生應用模型，推導苯的性質、解決問題?；貧w課堂教學的本真狀態，學生深刻體會證據推理、模型認知的探究學習過程，推理能力、模型認知能力得到進一步提升，有效地促進了核心素養的培育和發展。

知識的價值更多地在于其承載的育人功能。知識是認識主體針對研究對象，在特定問題驅動下，選取特定認識角度，經歷特定推理過程和認識路徑形成的特定認識結果。知識的認識功能包括： 認識角度、認識路徑、推理判據。正是因為知識的這些認識功能，所以具有核心素養的發展價值[10]。但不同知識的認識功能和素養發展價值不同。在教學中，教師要認真研究、把握不同教學內容，發掘知識背后所隱含的認識功能、學科思想、方法和觀念等，思考知識對應的最佳認識路徑;要認真研究不同核心素養的內涵、目標與形成路徑;厘清不同知識與各核心素養的關聯，挖掘不同知識承載的主要核心素養價值，進行突出重點核心素養導向的教學設計與實施，使核心素養真正有效地落實在課堂上。

學生核心素養的形成與發展是一個系統工程，不會一蹴而就。教師要著眼于長遠規劃的實施，有計劃、有依據、有目的地將核心素養融入到每單元、每節課的學習活動過程中，核心素養才能逐漸沉淀為學生的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。

參考文獻：

[1][8]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 4～6.

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[3]經志俊. 教材過渡期高中化學必修課程教學實施建議——以人教版《化學1》《化學2》的使用為例[J]. 化學教學， 2018， （12）： 24～27， 40.

[4]宋心琦主編. 普通高中課程標準實驗教科書·化學2[M]. 北京： 人民教育出版社， 2007： 69～71.

[5]朱鵬飛， 徐惠. 苯的教學設計[J]. 化學教學， 2014， （1）： 40～43.

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[7]卓金鎮， 張禮聰， 楊亭亭. “問題猜想， 證據推理”彰顯化學魅力——苯的教學設計[J]. 化學教與學， 2017， （9）： 54～57.

[9]吳星. 對高中化學核心素養的認識[J]. 化學教學， 2017， （5）： 3～7.

[10]王磊， 魏銳. 學科核心素養發展導向的高中化學課程內容和學業要求——《普通高中化學課程標準（2017年版）》解讀[J]. 化學教育（中英文）， 2018， 39（9）： 48～53.