基于化學(xué)思維方式培養(yǎng)證據(jù)推理能力的策略

梁彩勝 陸桂升

【摘 要】本文論述培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理能力的方法，要求學(xué)生立足實驗、獲取證據(jù)、分析實驗結(jié)果，教師要梳理知識并提問以啟發(fā)學(xué)生思考，在教學(xué)中適當(dāng)采取結(jié)構(gòu)教學(xué)方式，層層深入，引導(dǎo)學(xué)生用化學(xué)的思維方式進(jìn)行思考和分析。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 證據(jù)推理能力 化學(xué)思維

【中圖分類號】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）34-0151-02

進(jìn)行科學(xué)研究、解決生活中遇到的問題，需要通過問題尋找其中存在的證據(jù)，再通過證據(jù)推理出解決問題的辦法，因此學(xué)生階段證據(jù)推理能力的培養(yǎng)十分重要。作為高中化學(xué)核心素養(yǎng)的重要一環(huán)，證據(jù)推理能力的培養(yǎng)不可忽視。因此教師要采用適當(dāng)?shù)姆绞椒椒ㄅ囵B(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力，在教學(xué)中注重實驗觀察、探究，采取結(jié)構(gòu)性教學(xué)方式，適當(dāng)啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生用化學(xué)的思維方式進(jìn)行思考和學(xué)習(xí)。

一、立足實驗，獲取證據(jù)，分析實驗結(jié)果

證據(jù)推理顧名思義就是根據(jù)證據(jù)進(jìn)行推理，因此證據(jù)的獲得十分重要。化學(xué)學(xué)科屬于實驗學(xué)科，許多化學(xué)知識是通過實驗獲得的，因此在教學(xué)中，教師要立足實驗，引導(dǎo)學(xué)生在實驗中觀察、分析、收集證據(jù)，以進(jìn)行推理。

（一）觀察，收集支持結(jié)論的證據(jù)

仔細(xì)的觀察是獲得全面的、有代表性的證據(jù)的基礎(chǔ)。高中階段的學(xué)生需要養(yǎng)成觀察的習(xí)慣，學(xué)會發(fā)現(xiàn)不易察覺的實驗現(xiàn)象、全面把握實驗現(xiàn)象，只有這樣才能收集到對推理有用的支撐性證據(jù)。

例如，在學(xué)習(xí)“金屬與酸和水的反應(yīng)”時，為了研究活潑金屬的性質(zhì)，要求學(xué)生做這樣一個實驗：“準(zhǔn)備一個燒杯，在其中裝滿水，將金屬鈉置于水中，并滴加幾滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象。”將實驗任務(wù)布置后，筆者讓學(xué)生思考，通過觀察實驗現(xiàn)象總結(jié)金屬鈉的性質(zhì)。學(xué)生在實驗中發(fā)現(xiàn)，將鈉放進(jìn)燒杯中會迅速游動，并生成微小氣泡，因此可推斷反應(yīng)生成了氣體;滴加幾滴酚酞溶液后，發(fā)現(xiàn)杯中的水變成紅色，想到“酚酞溶液遇堿變紅”這一現(xiàn)象，因此可以推斷反應(yīng)生成了堿性物質(zhì) NaOH。結(jié)合兩種現(xiàn)象，可推導(dǎo)出反應(yīng)的方程式為“2Na+2H2O=2NaOH+H2↑”。當(dāng)學(xué)生完成這些推理之后，筆者問學(xué)生，在這個實驗中還有沒有其他什么現(xiàn)象發(fā)生。許多學(xué)生都回答沒有發(fā)現(xiàn)其他現(xiàn)象，只有一位同學(xué)說自己還觀察到金屬鈉放進(jìn)燒杯后迅速熔化為小球，用手觸摸燒杯壁，燒杯變熱，因此推斷反應(yīng)是放熱的。

從這可以看出，對化學(xué)實驗的觀察需要具有一雙慧眼，需要認(rèn)真仔細(xì)。只有這樣才能將實驗的所有現(xiàn)象觀察到，收集到所有的支撐性證據(jù)，準(zhǔn)確地、完整地推斷結(jié)論。

（二）探究，歸納分析實驗結(jié)果

在進(jìn)行實驗教學(xué)的過程中，如果說充分的觀察是收集到所有重要的證據(jù)的前提條件，那么根據(jù)收集到的證據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，是決定得到最終結(jié)果的必要步驟。因此引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象做進(jìn)一步探究也是十分重要。

例如，在學(xué)習(xí)“濃硫酸與銅、碳的反應(yīng)”時，有這樣一個實驗：“有一帶導(dǎo)管的膠塞，膠塞一端懸掛一卷成螺旋狀的銅絲，并深入盛有濃硫酸（濃H2SO4）的試管中，試管用酒精燈加熱，導(dǎo)管深入另一個盛有紫色石蕊溶液的試管中?！币髮W(xué)生觀察實驗想象，分析反應(yīng)的具體過程。在實際的教學(xué)中，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生能觀察到實驗現(xiàn)象，但真正能推斷具體反應(yīng)過程的卻少之又少。學(xué)生在觀察中容易發(fā)現(xiàn)銅絲變黑、濃硫酸中有氣泡產(chǎn)生，且紫色石蕊溶液變紅。但當(dāng)問其根據(jù)實驗現(xiàn)象能得到哪些推論時，大多能回答有氣泡產(chǎn)生可能是反應(yīng)生成了氫氣，對其他實驗現(xiàn)象則無法推斷結(jié)果。針對此種現(xiàn)象，教師可進(jìn)一步引導(dǎo)，比如提出：“銅是否能與酸反應(yīng)生成氫氣？”“紫色石蕊溶液變紅色說明了什么？”等問題，引導(dǎo)其進(jìn)一步探究，推斷“銅與濃硫酸在加熱的條件下生成 SO2 氣體、CuSO4 及 H2O”這個結(jié)論。

從以上例子中可以發(fā)現(xiàn)，有良好的觀察能力而缺乏相應(yīng)的根據(jù)實驗現(xiàn)象探究歸納的能力也不能推導(dǎo)出最終結(jié)論，良好的探究分析能力對得到正確結(jié)論是必要的。

二、梳理和提問，啟發(fā)學(xué)生思考

課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要場所，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要引導(dǎo)者。經(jīng)過長期的實踐發(fā)現(xiàn)，在課堂教學(xué)中，教師的語言在一定程度上決定了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。有時可能僅僅簡單的一句話，就能起到啟發(fā)學(xué)生思維的作用。因此教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)注意自己語言的啟發(fā)性，多啟發(fā)學(xué)生思考。

（一）回顧和梳理舊知識導(dǎo)出新知

語言的啟發(fā)可以通過多種形式展開，也可根據(jù)教師想要達(dá)到的效果進(jìn)行設(shè)計與調(diào)整。梳理型的啟發(fā)性語言常常以提問的形式展開，其目的在于幫助學(xué)生梳理具體問題的發(fā)生過程，不落下重要的點，以達(dá)到完美解決問題的目的。

例如，“金屬活動性順序表”是高中化學(xué)比較重要的知識點。為了讓學(xué)生理解金屬活動性順序，教師可以適當(dāng)?shù)恼Z言啟發(fā)他們梳理之前學(xué)習(xí)過的相關(guān)知識，以幫助其更好地理解和掌握。教師可提問：“從金屬活動性順序表中，可以看出哪些規(guī)律呢？大家能不能結(jié)合之前我們已經(jīng)學(xué)習(xí)到的知識思考一下金屬活動性是怎樣排列的呢？”有學(xué)生回答說：“經(jīng)過之前的學(xué)習(xí)了解到的金屬 Na，Mg，F(xiàn)e，Al 都可以與酸發(fā)生置換反應(yīng)，得到氫氣，金屬 Cu 則不可以與酸反應(yīng)，由此可推斷，在金屬活動性順序表中，排在氫之前的金屬都可以置換酸中的氫，而排在氫之后的則不能?！敝蠼處熡謫枺骸澳敲礆渲暗慕饘倥c氫之后的金屬的排列是按什么規(guī)律排的呢？我們是否學(xué)習(xí)過相關(guān)的反應(yīng)？”經(jīng)過啟發(fā)，學(xué)生回顧之前的知識，想到曾經(jīng)學(xué)習(xí)過鋅與硫酸銅溶液的反應(yīng)“Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu”。由此可推斷鋅是可以置換出硫酸銅中的銅的，因此氫之前的金屬應(yīng)該比排在氫之后的金屬更活潑。

像這樣，教師在化學(xué)教學(xué)中，可以用適當(dāng)?shù)恼Z言啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)其回顧梳理之前的知識，用學(xué)過的知識推理出新知。

（二）提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考

除了梳理舊知識，還可以提出反問、疑問等引導(dǎo)學(xué)生思考證據(jù)推理的過程，不斷優(yōu)化推理方法與推理過程，高效解決問題。

例如，在學(xué)習(xí)“金屬性強(qiáng)弱”這一知識時，教師先向?qū)W生提出問題：“如何判斷鈉、鎂、鋁三種金屬的金屬性強(qiáng)弱呢？”拋出問題激發(fā)學(xué)生思考。開始時，學(xué)生不知道如何比較，教師可進(jìn)行適當(dāng)提醒：“之前我們都學(xué)習(xí)過哪些涉及這三種金屬的反應(yīng)呢？”學(xué)生回答：“之前探究過這三種金屬與水的反應(yīng)情況，發(fā)現(xiàn)鈉與冷水產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡;鎂與冷水反應(yīng)無明顯反應(yīng)現(xiàn)象，在沸水中有氣泡產(chǎn)生;而鋁在冷水與沸水中均無明顯反應(yīng)現(xiàn)象?！苯處熢賳枺骸笆欠衲芨鶕?jù)這些反應(yīng)現(xiàn)象推斷三種金屬的活動性強(qiáng)弱順序？”經(jīng)過引導(dǎo)，學(xué)生根據(jù)反應(yīng)的現(xiàn)象，得出金屬活動性應(yīng)該是 Na>Mg>Al。之后教師進(jìn)一步提問：“是否還有更簡單的方法判斷金屬活動性強(qiáng)弱順序？”引發(fā)學(xué)生思考，如果根據(jù)金屬與酸的反應(yīng)來判斷那么是否相對復(fù)雜？如果根據(jù)金屬所對應(yīng)的堿的強(qiáng)弱來判斷，那么相對就比較簡單一點。因為氫氧化鈉的堿性最強(qiáng)，氫氧化鋁的堿性最弱，所以可以由此推理出這三種金屬的活動性順序。

三、結(jié)構(gòu)教學(xué)，層層深入

大量的教學(xué)實例表明，當(dāng)前高中生雖然具有一定的證據(jù)推理能力，但思維的深度、推理的嚴(yán)密性與邏輯性還不是較高。通過結(jié)構(gòu)教學(xué)的形式，實現(xiàn)問題、活動的結(jié)構(gòu)化后，能引導(dǎo)學(xué)生層層深入，提升證據(jù)推理能力。

（一）問題結(jié)構(gòu)化，由簡及繁

問題的結(jié)構(gòu)化要求教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，在明確教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，設(shè)計一連串充滿邏輯性、啟發(fā)性的具有一定梯度的問題，以達(dá)到使問題由簡及繁，逐步激發(fā)學(xué)生深入思考的目的。

例如在學(xué)習(xí)“化學(xué)能與電能”時，為了讓學(xué)生理解一次電池與二次電池的區(qū)別，可以通過向?qū)W生提出一系列問題的形式，引導(dǎo)其推理探究。比如，可以先向其提問：“日常生活中有哪些東西是需要使用電池的？”學(xué)生回答：“遙控器要用電池，錄音機(jī)需要電池，筆記本電腦、電動車等都需要電池。”聽到學(xué)生的回答，教師進(jìn)一步提問：“你們知道這些物品都用什么類型的電池嗎？”學(xué)生回答：“遙控器和錄音機(jī)用的是干電池，筆記本電腦用的是鋰電池，電動車卻不太清楚是什么電池?！苯處熯M(jìn)一步提問：“這幾種電池如果沒電了是否還能使用？”學(xué)生思考回答：“干電池沒電了就不能再用了，而筆記本電腦及電動車用的電池沒電了可以進(jìn)行充電再次使用。”經(jīng)過教師一步一步引導(dǎo)，學(xué)生大致推理出一次、二次電池的概念。

像上面那樣，采用問題結(jié)構(gòu)化的形式展開教學(xué)，通過一系列由簡單到復(fù)雜的問題的提出，能引導(dǎo)學(xué)生一步一步思考、推理，得到答案。

（二）活動結(jié)構(gòu)化，形成觀念

學(xué)生證據(jù)推理能力的培養(yǎng)還可通過開展豐富的、吸人眼球的活動進(jìn)行?；顒拥慕Y(jié)構(gòu)化指活動的設(shè)計遵循一定的邏輯關(guān)系，重點能夠體現(xiàn)學(xué)生的某種思維過程，幫助其形成觀念。

例如“烷烴”相關(guān)知識的教學(xué)就可以采用活動結(jié)構(gòu)化的形式展開，教師在設(shè)計活動時首先明確教學(xué)目的在于認(rèn)識烷烴及其相關(guān)性質(zhì)，因此教師可以先設(shè)計提問活動，詢問學(xué)生曾經(jīng)聽過哪些烷類物質(zhì)？進(jìn)行問題的導(dǎo)入。再向?qū)W生展示常見烷烴（比如甲烷、乙烷等）的球棍模型，讓學(xué)生直觀認(rèn)識。之后還可設(shè)計“讓學(xué)生根據(jù)烷烴結(jié)構(gòu)式，搭建對應(yīng)的球棍模型”的活動，使得他們能將分子式與結(jié)構(gòu)對應(yīng)。最后向其展示常見烷烴的性質(zhì)（包括物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)）表格，以小組討論形式尋找表格呈現(xiàn)的相關(guān)規(guī)律。經(jīng)過以上活動，學(xué)生對烷烴有了更全面的認(rèn)識。

從以上論述可以看出，服務(wù)于教學(xué)目的、充滿邏輯性的結(jié)構(gòu)化活動的展開能夠幫助學(xué)生在活動中學(xué)習(xí)、思考、推理，最終形成知識觀念。

綜上所述，開展實驗教學(xué)，可以讓學(xué)生在實驗中仔細(xì)觀察、探究，幫助他們獲取證據(jù);教學(xué)中的啟發(fā)性語言，能夠起到幫助學(xué)生梳理知識，反思推理過程的目的;而開展問題、活動的結(jié)構(gòu)化教學(xué)，則能引導(dǎo)學(xué)生層層深入思考。這對學(xué)生化學(xué)思維的養(yǎng)成、證據(jù)推理能力的提升均有不可估量的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]張美欽.高中化學(xué)教學(xué)中學(xué)生證據(jù)推理能力培養(yǎng)的實踐[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2018（07）.

【作者簡介】梁彩勝（1979— ），男，漢族，貴港市人，本科，一級教師，研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。

（責(zé)編 盧建龍）