高中化學“證據”素材分類研究

薛瑾瑞

摘 要：“證據推理與模型認知”是高中化學核心素養的重要組成部分，其中“證據推理”是高中學生學習化學時重要的認知途徑，“證據推理”能力是學生終身學習必須具備的關鍵能力。本文通過對高中化學“證據”素材分類的討論，以方便教師識別、梳理、開發“證據”素材，提高“證據推理”能力培養的教學有效性。

關鍵詞：證據推理;證據分類;高中化學

基金項目：2019年陜西省中小學教學能手專項研究課題——“高中化學教學中證據推理能力培養策略的應用研究”2020年由陜西省教學科學規劃領導小組辦公室立項（課題編號：GZZ1819135）。

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。高中化學學科五大核心素養在觀念、品格和能力培養的要求上各有側重，“證據推理與模型認知”涵蓋了學習化學的重要方法與工具，側重培養關鍵能力。

為了便于教師識別、梳理、開發“證據”素材，提高“證據推理”能力培養教學的有效性，本文將討論高中化學“證據”素材的分類。

一、按照證據呈現的載體分類

（一）現象證據

化學是以實驗為基礎的學科，實驗現象是化學學習和研究中用來驗證猜想、認識性質、探究原理的重要證據之一。比如，鈉與水反應時“浮、熔、游、響、紅”的實驗現象，就是鈉的物理性質——密度小于水、熔點低，反應特征——與水反應速度快、釋放熱，反應結果——生成氣體和堿性物質的證據。這種從實驗現象中收集到的證據分類為現象證據。

（二）數據證據

將定性描述轉變為定量描述，是科學研究比一般經驗更有說服力的常用證據之一，而從定量分析中推理出定性結論，形成普適性的認知又是科學研究回饋生產生活的重要價值。因此數據是化學學習中的常用證據，數據可以客觀真實地反映事物的性質或者變化規律。比如，烷烴熔沸點、密度數據可以清晰地反映出烷烴熔沸點、密度隨碳原子數的增加而增大的變化規律，可以作為推理相對分子質量對分子間作用力影響的證據。

（三）圖像證據

通過圖像中的曲線走勢可以更加清晰地反映數據的變化，或者不同測量維度的數據之間的關系，圖像同樣可以作為推理事物性質和變化的證據。比如，人教版高中化學必修二第一章第三節“化學鍵”末尾的科學視野欄目中的圖1-11，學生可以很直觀地獲取水、氟化氫、氨氣的沸點反常高（與相對分子質量影響因素不一致）的信息，作為這三種分子之間存在一種比分子間作用力稍強的相互作用的證據。

圖1-11

（四）文本證據

文字是人類用以表達和傳播信息的工具，從文字中提取的信息分類為文本證據，常常是一些陳述性知識的描述，比如，“溴是海洋元素，地球上99%的溴以Br-的方式存在在海水中”“硅在自然界中以化合態存在，在地殼中的含量僅次于氧”“氯氣在通常情況下，是一種黃綠色具有強烈刺激性氣味的有毒氣體”等。

二、依據證據的來源分類

（一）情境證據

《中國高考評價體系》將“情境”作為高考評價體系中的考試載體，要求學生有在情境中識別、轉化、提取、收集推理所需要證據的能力。不論是教學還是評價，都越來越重視培養和考查學生從情境中獲取證據的能力。從情境中獲取證據進行推理符合人的認知規律，也可以反映人的認知水平。從情境的信息中獲取的證據叫做“情境證據”。

（二）原認知證據

這里的“原”為“原本”之意，不同于心理學中的“元認知”。根據認知心理學的信息加工理論對信息來源的研究，證據可以從對數據、事物、現象特征，即情境中觀察而識別，也可能以“固有經驗”或者“已有知識”的形式儲存在大腦中，需要時就被提取出來，這種從“固有經驗”或者“已有知識”中提取的證據就叫“原認知證據”，它往往提取于“情境證據”之后，對情境證據推理出的模糊結論做出合理的假設和猜想。

比如，學生從鎂粉在雨天爆燃的情境中推理出上述模糊結論后，原認知中“鎂與酸反應生成氫氣和鎂鹽，水可以電離出氫離子和氫氧根離子，氧化還原原理”將可能被提取為證據，推理出更加精確的結論——鎂粉與水劇烈反應，生成氫氣和氫氧化鎂。

三、依據證據的服務的方向分類

（一）支撐理論的證據

高中化學學習中的理論主要用來解釋物質及其變化規律或者某種現象，比如化學反應速率、化學反應限度、化學反應與能量變化等相關理論。理論往往具有假設性、創造性的特點，因此為了能夠證明理論在一定范圍內的適用性，常需要證據來支撐。

（二）支撐“物質性質探究”的證據

認識物質性質是高中化學教學的重要目標，課堂改革要求教學應讓學生在探究中學習，在體驗中成長，所以越來越多的教師推崇以探究的方式認識物質性質。為了探究物質的性質，可以從實驗現象中驗證，從生活經驗中推測，從研究數據或圖表中總結，這些都屬于支撐“物質性質探究”的證據。

（三） 支撐“指向性結論”的證據

這類“證據”用于證據推理的邏輯方式是，已知結論，提取、收集可用于解釋結論的“證據”，綜合各項“證據”，對結論做出合理解釋。這類“證據”多用于學習評價中，考查學生提取、收集證據，分析和解決問題的能力。

例如，某實驗探究小組對NH3還原Cu2O的紅色固體產物進行探究，他們查閱資料，知道了Cu2O粉末呈紅色，在酸性溶液中不穩定：Cu2O+H2SO4（稀）=Cu+CuSO4+H2O。

對以上試題中的證據類型進行分析。

1.該題中的指向性結論，是反應產物中的紅色固體為：銅或氧化亞銅，或銅和氧化銅的混合物。

2.支撐這些指向性結論的“證據”有：

（1）Cu2O粉末呈紅色，在酸性溶液中不穩定：Cu2O+ H2SO4（稀）=Cu+CuSO4+H2O;

（2）取紅色固體于燒杯中，加入足量稀硫酸，充分攪拌，靜置后的現象為：無現象或溶液變藍;

（3）氧化銅可以被還原為銅單質，銅單質為紅色固體;

（4）銅與稀硫酸不反應。

對“證據”的分類，便于教師對“證據”進行識別、梳理和開發，分析各“證據”之間的關系，形成更加符合學生認知規律、提高學生興趣、發展證據推理能力的教學設計。