基于化學思維方式培養證據推理能力的策略

梁彩勝 陸桂升

【摘 要】本文論述培養學生證據推理能力的方法，要求學生立足實驗、獲取證據、分析實驗結果，教師要梳理知識并提問以啟發學生思考，在教學中適當采取結構教學方式，層層深入，引導學生用化學的思維方式進行思考和分析。

【關鍵詞】高中化學 證據推理能力 化學思維

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）34-0151-02

進行科學研究、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，再通過證據推理出解決問題的辦法，因此學生階段證據推理能力的培養十分重要。作為高中化學核心素養的重要一環，證據推理能力的培養不可忽視。因此教師要采用適當的方式方法培養學生的證據推理能力，在教學中注重實驗觀察、探究，采取結構性教學方式，適當啟發，引導學生用化學的思維方式進行思考和學習。

一、立足實驗，獲取證據，分析實驗結果

證據推理顧名思義就是根據證據進行推理，因此證據的獲得十分重要。化學學科屬于實驗學科，許多化學知識是通過實驗獲得的，因此在教學中，教師要立足實驗，引導學生在實驗中觀察、分析、收集證據，以進行推理。

（一）觀察，收集支持結論的證據

仔細的觀察是獲得全面的、有代表性的證據的基礎。高中階段的學生需要養成觀察的習慣，學會發現不易察覺的實驗現象、全面把握實驗現象，只有這樣才能收集到對推理有用的支撐性證據。

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

從這可以看出，對化學實驗的觀察需要具有一雙慧眼，需要認真仔細。只有這樣才能將實驗的所有現象觀察到，收集到所有的支撐性證據，準確地、完整地推斷結論。

（二）探究，歸納分析實驗結果

在進行實驗教學的過程中，如果說充分的觀察是收集到所有重要的證據的前提條件，那么根據收集到的證據進行詳細分析，是決定得到最終結果的必要步驟。因此引導學生根據實驗現象做進一步探究也是十分重要。

例如，在學習“濃硫酸與銅、碳的反應”時，有這樣一個實驗：“有一帶導管的膠塞，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，導管深入另一個盛有紫色石蕊溶液的試管中。”要求學生觀察實驗想象，分析反應的具體過程。在實際的教學中，教師發現學生能觀察到實驗現象，但真正能推斷具體反應過程的卻少之又少。學生在觀察中容易發現銅絲變黑、濃硫酸中有氣泡產生，且紫色石蕊溶液變紅。但當問其根據實驗現象能得到哪些推論時，大多能回答有氣泡產生可能是反應生成了氫氣，對其他實驗現象則無法推斷結果。針對此種現象，教師可進一步引導，比如提出：“銅是否能與酸反應生成氫氣？”“紫色石蕊溶液變紅色說明了什么？”等問題，引導其進一步探究，推斷“銅與濃硫酸在加熱的條件下生成 SO2 氣體、CuSO4 及 H2O”這個結論。

從以上例子中可以發現，有良好的觀察能力而缺乏相應的根據實驗現象探究歸納的能力也不能推導出最終結論，良好的探究分析能力對得到正確結論是必要的。

二、梳理和提問，啟發學生思考

課堂是學生學習的主要場所，教師是學生學習的重要引導者。經過長期的實踐發現，在課堂教學中，教師的語言在一定程度上決定了學生學習的熱情。有時可能僅僅簡單的一句話，就能起到啟發學生思維的作用。因此教師在教學中應當注意自己語言的啟發性，多啟發學生思考。

（一）回顧和梳理舊知識導出新知

語言的啟發可以通過多種形式展開，也可根據教師想要達到的效果進行設計與調整。梳理型的啟發性語言常常以提問的形式展開，其目的在于幫助學生梳理具體問題的發生過程，不落下重要的點，以達到完美解決問題的目的。

例如，“金屬活動性順序表”是高中化學比較重要的知識點。為了讓學生理解金屬活動性順序，教師可以適當的語言啟發他們梳理之前學習過的相關知識，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，可以看出哪些規律呢？大家能不能結合之前我們已經學習到的知識思考一下金屬活動性是怎樣排列的呢？”有學生回答說：“經過之前的學習了解到的金屬 Na，Mg，Fe，Al 都可以與酸發生置換反應，得到氫氣，金屬 Cu 則不可以與酸反應，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。”之后教師又問：“那么氫之前的金屬與氫之后的金屬的排列是按什么規律排的呢？我們是否學習過相關的反應？”經過啟發，學生回顧之前的知識，想到曾經學習過鋅與硫酸銅溶液的反應“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該比排在氫之后的金屬更活潑。

像這樣，教師在化學教學中，可以用適當的語言啟發學生，引導其回顧梳理之前的知識，用學過的知識推理出新知。

（二）提出問題，引導學生思考

除了梳理舊知識，還可以提出反問、疑問等引導學生思考證據推理的過程，不斷優化推理方法與推理過程，高效解決問題。

例如，在學習“金屬性強弱”這一知識時，教師先向學生提出問題：“如何判斷鈉、鎂、鋁三種金屬的金屬性強弱呢？”拋出問題激發學生思考。開始時，學生不知道如何比較，教師可進行適當提醒：“之前我們都學習過哪些涉及這三種金屬的反應呢？”學生回答：“之前探究過這三種金屬與水的反應情況，發現鈉與冷水產生劇烈反應，產生大量氣泡;鎂與冷水反應無明顯反應現象，在沸水中有氣泡產生;而鋁在冷水與沸水中均無明顯反應現象。”教師再問：“是否能根據這些反應現象推斷三種金屬的活動性強弱順序？”經過引導，學生根據反應的現象，得出金屬活動性應該是 Na>Mg>Al。之后教師進一步提問：“是否還有更簡單的方法判斷金屬活動性強弱順序？”引發學生思考，如果根據金屬與酸的反應來判斷那么是否相對復雜？如果根據金屬所對應的堿的強弱來判斷，那么相對就比較簡單一點。因為氫氧化鈉的堿性最強，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、結構教學，層層深入

大量的教學實例表明，當前高中生雖然具有一定的證據推理能力，但思維的深度、推理的嚴密性與邏輯性還不是較高。通過結構教學的形式，實現問題、活動的結構化后，能引導學生層層深入，提升證據推理能力。

（一）問題結構化，由簡及繁

問題的結構化要求教師在進行教學設計時，在明確教學目標的基礎上，設計一連串充滿邏輯性、啟發性的具有一定梯度的問題，以達到使問題由簡及繁，逐步激發學生深入思考的目的。

例如在學習“化學能與電能”時，為了讓學生理解一次電池與二次電池的區別，可以通過向學生提出一系列問題的形式，引導其推理探究。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？”學生回答：“遙控器要用電池，錄音機需要電池，筆記本電腦、電動車等都需要電池。”聽到學生的回答，教師進一步提問：“你們知道這些物品都用什么類型的電池嗎？”學生回答：“遙控器和錄音機用的是干電池，筆記本電腦用的是鋰電池，電動車卻不太清楚是什么電池。”教師進一步提問：“這幾種電池如果沒電了是否還能使用？”學生思考回答：“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行充電再次使用。”經過教師一步一步引導，學生大致推理出一次、二次電池的概念。

像上面那樣，采用問題結構化的形式展開教學，通過一系列由簡單到復雜的問題的提出，能引導學生一步一步思考、推理，得到答案。

（二）活動結構化，形成觀念

學生證據推理能力的培養還可通過開展豐富的、吸人眼球的活動進行。活動的結構化指活動的設計遵循一定的邏輯關系，重點能夠體現學生的某種思維過程，幫助其形成觀念。

例如“烷烴”相關知識的教學就可以采用活動結構化的形式展開，教師在設計活動時首先明確教學目的在于認識烷烴及其相關性質，因此教師可以先設計提問活動，詢問學生曾經聽過哪些烷類物質？進行問題的導入。再向學生展示常見烷烴（比如甲烷、乙烷等）的球棍模型，讓學生直觀認識。之后還可設計“讓學生根據烷烴結構式，搭建對應的球棍模型”的活動，使得他們能將分子式與結構對應。最后向其展示常見烷烴的性質（包括物理性質與化學性質）表格，以小組討論形式尋找表格呈現的相關規律。經過以上活動，學生對烷烴有了更全面的認識。

從以上論述可以看出，服務于教學目的、充滿邏輯性的結構化活動的展開能夠幫助學生在活動中學習、思考、推理，最終形成知識觀念。

綜上所述，開展實驗教學，可以讓學生在實驗中仔細觀察、探究，幫助他們獲取證據;教學中的啟發性語言，能夠起到幫助學生梳理知識，反思推理過程的目的;而開展問題、活動的結構化教學，則能引導學生層層深入思考。這對學生化學思維的養成、證據推理能力的提升均有不可估量的作用。

【參考文獻】

[1]陳 花.基于證據推理意識和能力培養的高中化學教學實踐[J].福建基礎教育研究，2020（02）.

[2]張美欽.高中化學教學中學生證據推理能力培養的實踐[J].福建基礎教育研究，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：高中化學教學。

（責編 盧建龍）