關于中學化學“證據推理與模型認知”素養的解析

于亞萍

摘要：新標準要求，將化學學科素養的培養作為主旨。其中“證據推理與模型認知”貫穿于學生探究學習的全過程，是核心素養的思維核心。通過建立認知模型，對現象和規律的本質進行分析與解釋。因此應重視該素養的發展和運用，幫助學生形成基于證據，得出結論的邏輯思維，為后續學習做好鋪墊。

關鍵詞：證據推理;模型認知;核心素養

化學核心素養是學生必備的科學素養，而據已有研究，中學生的“證據推理與模型認知”能力水平仍較低，這與我國傳統的灌注式教學方式與應試教育思想有關。因此本文擬通過對該素養的深入解析和思考，從概念到意義引起大家的關注與重視。

1.證據推理的涵義理解

1.1 基于證據的理解

對于證據的定義有很多種說法，各類字典與網絡的解釋說法也很多，但中心意思是一致的，以百度百科的解釋：為用來證明事物的依據。而在化學學科領域，證據一般指的是科學事實，即在學生探究活動中，用以證明提出的猜想、假設以及從未知到達已知領域的事實性材料。在化學中證據一般是與數據或知識有關的信息，而數據通常是來源于我們平時做的或教師演示的實驗現象或調查結果等。但并不是所有的信息都能成為用于推理的證據，只有符合客觀性、科學性的信息才有可能成為用以幫助我們的證據。在化學教學中應有意識地去培養學生收集證據的能力，以此對物質的性質及變化提出可能的假設。

1.2 基于推理的理解

推理本質上可以指人們思維的一種基本形式。綜合多種解釋，具體含義包括：第一，推理屬于理性認識階段的思維形式，是思維活動的外化表現;第二，推理是收集整合的判斷組成的，又有其獨特性。筆者認為，在化學學科中關于 “推理”的理解可以是多方面的，但都屬于科學推理，可以理解為：（1）將兩者都看成動詞，即根據證據提出新假說，并且對假說進行檢驗、評價及修正等活動的思維方式。其中提出新理論是我們所說的“推”的過程，對理論進行篩選與修正是“理”的過程。（2）只將“推”看作動詞，而“理”作為我們說的事實或理論，作名詞使用，推出新的結論。因此，推理就是人進行有意識的意義建構。

1.3 基于證據推理的整體理解

“證據推理”是合成名詞，但不能將其理解為簡單的詞語疊加，它們是一個統一體，是基于證據的推理，是一個有機統一的整體。證據是前提條件，推理是思維過程，通過多方觀察從現象或情境中提取有用信息，結合已有圖示進行整合或推演，形成主張，從而獲得結論。在所有的科學探究中，學者都是以科學的推理思維，進行證據的遷移與表達。因此在積極主動的推理過程中會讓學生享受到思辨的快樂，培養學生證據推理的學科思維方式。

2.模型認知的涵義理解

2.1 基于模型的理解

有關模型的定義有以下幾種說法：（1）模型是指對于某個實際問題或客觀事物、規律進行抽象后的一種形式化表達方式;（2）通過主觀意識借助實體或者虛擬表現構成客觀闡述形態結構的一種表達目的的物件。學者們從廣義角度對模型進行分類，可以分為數學模型、邏輯模型、結構模型、數據模型、理論模型等，而其中與化學學科高度相關的有數學模型、課程模型、教學模型、混合模型、教育學模型、數據模型以及理論模型。當下的研究集中在教學模型與課程模型，即所謂的科學教育模型。例如，教學模型就可以是我們在課堂中進行實驗探究或知識探究時證實或證偽的過程。因此基于素養下的化學“模型”主要是對于科學認知與探究過程中進行抽象或具體的模型建構。

2.2 基于模型認知的整體理解

模型認知從字面上講，就是基于對模型的研究，再現本體或相關客體的本質、屬性、功能的一種思維方式。模型對于化學學科的必要性在于化學學科的特殊性，它是從宏觀和微觀角度研究物質的組成、結構與變化，而微觀角度的分子、原子、電子等具有抽象性和不可觀測性，因此需要建構模型來揭示本質，更契合學生的認知水平，有利于學生的理解。從學過的很多理論可以發現，由于化學的學科特點，化學的發展可以說是對于模型不斷建構、應用與修正的過程。例如最經典的原子結構模型，通過模型的一步一步發展更新，深化了對原子結構本質的認識。在科學活動中，對于模型的建構是認識與解釋物質所必需的，因此教師應有意識地引導學生積極參與建模活動，如“基于證據進行推理，并進行模型的建構與認知，應用于微觀知識領域的本質與規律的解釋，進而用于生活現象的分析”。

3.證據推理與模型認知的整體理解

證據推理與模型認知簡單的看是兩者的加和，但并不是簡單的名詞詞組疊加，而是相互關聯的兩個過程，通過問題情景或現實生活發現問題并進行證據采集與整合，提出相關的假設，進而推理驗證，學生在整個過程始終處于主動思維，對知識主動建構，對模型主動建構，進而對知識更為深入的理解。當模型的建構對于宏觀與微觀知識體系的解釋都是科學的，則可把該模型應用于其他相關知識的驗證學習;而當微觀知識與模型不相適應時，需要進行二輪的證據搜集，再次推理，直到宏觀與微觀相統一，即可進行模型的認知與應用。

4.證據推理與模型認知素養的對于化學學習的意義

在現代教學理念下，學習中主動進行思維推理是適應時代對于學生的要求，從古代到現代甚至到未來，科學家們都是在觀察與經驗中獲取證據，進行推理假設，并最終建構相關模型，學生則在前人的基礎上，學習科學家們的思維方式進行化學學習，老師也需要在教學中如利用化學史的情景教學培養學生的證據意識，但并不是所有的科學事實都要告訴學生，應該考慮到學生的認知發展水平和學生的接受能力，在此基礎上學生進行推理，加強對宏觀基礎知識的理解，最后通過模型進行認知，加強對微觀知識的理解，通過從知識的起源到模型的認知一個連貫整體的過程，學生能在整個過程積極思考，討論，搭建知識框架，對于知識的理解與記憶就更加深刻，利于培養學生的學科思維，創新精神，實現有意義學習，形成完整的知識體系，為以后的學習做好鋪墊，形成良好的學習方式。該核心素養適應化學學科的特點，是中學化學學習必備的技能與方式，因此在化學中具有重要的價值。

參考文獻

[1]核心素養課題研究組.中國教育學刊，2016（10）：1-3

[2]嚴姿.化學學科“證據推理”素養現狀調查研究[D]. 上海師范大學， 2019.

[3]楊玉琴 倪娟. 證據推理與模型認知內涵解析及實踐策略[J]. 化學教育（中英文）， 2019.

[4]趙銘 趙華.“證據推理與模型認知”的內涵與教學研討[J].揚州學校， 2020.

[5]傅愛華.基于證據推理與模型認知的高中化學教學實踐[J].華東師范大學附屬中學， 2021.