以“據”涵“養”

摘要：在《金屬的性質和利用》一課中，以發展學生的“證據推理”素養為目標，以情境為載體，以問題驅動為路徑展開教學。具體地，通過精選生活證據，鍛煉分析能力;提煉史實證據，發展思辨能力;收集實驗證據，培養實證精神。

關鍵詞：證據推理生活史實實驗《金屬的性質和利用》

2018年12月4日，蘇州市初中化學基地校教學研討活動在南環中學舉行，筆者上了一節《金屬的性質和利用》展示課（使用滬教版初中化學教材）。本節課的教學，以發展學生的“證據推理”素養為目標，以情境為載體，以問題驅動為路徑，以生活證據、史實證據、實驗證據為抓手。

一、精選生活證據，鍛煉分析能力

《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出：“真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺，為學生化學學科核心素養提供了真實的表現機會。因此，教師在教學中應重視創設真實且富有價值的問題情境，促進學生化學學科核心素養的形成和發展。”

《金屬的性質和利用》一課，筆者精選生活素材作為證據，引導學生從化學的視角觀察世界、體驗生活，展開分析推理，構建物質結構、性質、用途與保存方法之間的多重聯系。

課始，以表演“打鐵花”引入：在繩子末端系一個長尾夾，用長尾夾夾住鐵絲絨，點燃后甩動鐵絲絨，使其做圓周運動;鐵絲絨在空氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體。然后，以“打鐵花”為引子，提出三個問題：

問題1“打鐵花”中使用的是金屬鐵。在日常生活中，金屬的應用十分廣泛。日常生活中金屬應用的圖片，如圖1—圖4。請根據圖中所示的金屬用途，歸納一下金屬的物理共性有哪些？

問題2（播放鐵粉用于麥片添加劑的視頻）麥片中添加鐵粉的目的是什么？怎樣檢驗黑色粉末是鐵粉？

問題3黃銅是銅鋅合金，外觀呈金黃色。市面上有人用它制成假的“金元寶”來行騙，你能用哪些方法鑒別？

問題1，根據教師提供的生活證據（金屬應用圖片），學生可以歸納出金屬的四大物理共性（金屬光澤、導電性、導熱性和延展性），體悟物質性質與用途之間的關系（性質決定用途，用途反映性質）。問題2，要求學生應用所學的化學知識論述麥片中添加鐵粉的目的以及為什么鐵粉可以用作食品添加劑，為食品安全和人體健康提供科學依據。問題3，要求學生根據金屬的性質進行分析推理，對“金元寶”的真偽展開鑒定。

二、提煉史實證據，發展思辨能力

古人云：“以銅為鑒，可正衣冠;以古為鑒，可知興替;以人為鑒，可明得失。”科學發展不是一帆風順的，總是批判與質疑相伴、堅守與突圍緊隨。化學史實揭示了化學知識產生的背景和條件。在提供史實證據的基礎上展開教學，不僅能幫助學生了解化學知識產生、發展的來龍去脈，增進對科學本質的理解，還能讓學生通過對史實證據中的關鍵事件和人物展開思辨，提高邏輯思維能力，發展“證據推理”素養。

教學中，筆者基于化學史實證據，設計了相關驅動問題。

史實證據1火藥是中國古代四大發明之一。在實踐中人們發現，在火藥中加入金屬粉末，燃燒時可產生不同顏色的火焰，并受此啟發制成了煙花。

問題1煙花若劇烈燃燒，火星四射，可能是加入了哪種金屬？若發出耀眼的白光，可能是加入了哪種金屬？鎂粉、鐵粉燃燒的原理是什么？（金屬的個性）

問題2你還知道哪些金屬能與氧氣反應？這說明金屬具有怎樣的化學性質？（金屬的共性）

問題3怎樣理解“真金不怕火煉”這句話？（金屬的差異性）

史實證據21625年，德國化學家格勞貝爾意外發現，金屬放入酸中會“消失”。這次意外讓格勞貝爾有了很多想法。

問題把金屬鋅粒放入稀硫酸中會發生怎樣的變化呢？

史實證據3由于當時人們認為世界上只有一種氣體——空氣，所以格勞貝爾并不認為發生了化學反應。直到141年后的1766年，英國化學家卡文迪許用六種金屬與酸反應，并發現產生的氣體具有可燃性，燃燒后會產生水，并把這種氣體稱作“燃素”。拉瓦錫于1782年重復卡文迪許的實驗，并在1787年把這種氣體命名為氫氣，意為“會制造水的物質”。經過長達162年的研究，人們對金屬與稀酸反應的認識才逐漸完善。

問題金屬鋅與稀硫酸反應是個別現象嗎？其他金屬能否與稀硫酸反應？同學們動動手，做做實驗，看看哪些金屬能與酸反應。

史實證據4葛洪是我國晉代著名的煉丹家。一次，葛洪之妻鮑姑用鐵勺盛曾青（硫酸銅溶液），幾天后，葛洪拿起鐵勺使用，奇妙的現象出現了——鐵勺變成了“金勺”，金光閃閃。葛洪的徒弟高興得跳了起來：“點石成金了！”

問題真能點石成金嗎？讓我們通過實驗獲取證據。

利用化學史進行教學，并不是簡單地講故事，也不是讓學生記住一些重要史實，而是讓學生理解化學知識發現的經歷、過程以及不同時代化學家們之間的“化學反應”，從而獲得科學方法論的價值，并從學科本原上把握化學核心概念發展中所蘊含的學科思想方法。

史實證據1旨在引導學生思考金屬與氧氣反應的現象，體驗物質性質與用途之間的關系。史實證據2旨在引導學生沿著前人研究的腳步，就金屬與酸反應的現象與原理展開探究。史實證據3旨在引發學生深入體悟：在科學發展的歷史長河中，任何知識都來之不易，都是艱辛付出的結晶;在山重水復之際，唯有大膽質疑、小心求證、深度思辨，方能突破局限，迎來柳暗花明的盛景。提供史實證據4的目的有兩個：一是展示我國在濕法冶金方面的卓越成就，二是引導學生展開思辨。

三、收集實驗證據，培養實證精神

實驗是化學的“最高法庭”。利用實驗引導學生展開操作與思考，可培養學生的實證精神：從宏觀現象上觀察，從微觀結構上解釋并用化學符號表示物質的性質和變化，建立觀點、結論與證據之間的邏輯關系。

在每個史實證據之后，筆者還安排了與之對應的實驗：

實驗1用坩堝鉗夾住一根鋁條，在酒精燈上燃燒，觀察實驗現象。保持灼燒，用探針劃開鋁表面的膜，有什么現象？

實驗2用啟普發生器（或替代裝置）演示金屬鋅與稀硫酸反應。

實驗3先在礦泉水瓶底部放入鎂條、鋅粒、鐵釘和銅片四種金屬，然后三個小組加入稀鹽酸，另三個小組加入稀硫酸，觀察有無反應以及反應的快慢（由于很難控制金屬的表面積和厚度一致，該實驗僅讓學生初步感知不同金屬反應的速率有差異）。

實驗4（1）將一根潔凈的鐵釘浸入井穴板上的硫酸銅溶液中，觀察現象;（2）將一根潔凈的銅絲插入井穴板上的硝酸銀溶液中，觀察現象。

質疑和實證是科學探究的精神核心。化學探究是以實驗為主的探究活動，強調用實驗的方法探究分子層面上物質的組成、結構、性質及其變化規律，用實驗的方法學習和研究化學。

實驗1配合史實證據1，旨在突出金屬鋁與氧氣反應的特殊性，讓學生動手實驗，觀察金屬鋁表面致密而結實的氧化膜，在此基礎上，引導學生歸納金屬與氧氣反應的基本規律。實驗2是一個微探究活動，重點探究金屬鋅與稀硫酸反應后的生成物。為了收集硫酸鋅生成的證據，教師可以這樣進行實驗：在試管內加入金屬鋅與稀硫酸，待反應完全后，將試管置于冰箱內冷卻，析出白色硫酸鋅晶體。探究生成的是哪種氣體時，學生根據已有知識猜想可能是氧氣、二氧化碳、一氧化碳或氫氣，根據質量守恒定律可以排除二氧化碳和一氧化碳，依據氣體能夠燃燒可以證實生成的是氫氣。實驗3則是對實驗2的延續，目的是研究金屬與酸反應的遞變性。通過對比實驗，學生初步體會到：幾種金屬都能與稀鹽酸（或稀硫酸）反應，但是反應速率有差異。實驗4是研究金屬與鹽溶液的反應，讓學生通過觀察、分析實驗現象，推測發生的化學反應。

參考文獻：

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