基于證據推理與模型認知的高中化學核心素養培養

王巍

【摘 要】 作為高中化學的核心素養之一，證據推理與模型認知對提高學生的學習能力起著重要的作用。本文簡要闡述了證據推理與模型認知核心素養的概念及高中化學課堂存在的問題，并以提高學生的化學素養為目標探討教學方法，以期能實現更高效的課堂教學。

【關鍵詞】 證據推理? 模型認知? 高中化學? 策略

前言：

新課程標準明確指出了化學學科素養的五個維度，也為培養學生的化學綜合能力提供了標準。但在課堂教學中由于分數的壓力，教師與學生往往缺乏探索式的互動，從而導致學生難以獲得證據推理與模型認知素養的培養。因此，本文將針對以上問題展開討論。

一、對證據推理與模型認知核心素養的解讀

（一）證據推理的含義

證據推理又稱登姆普斯特—謝弗推理方法，簡稱D—S推理。D—S推理是將假設視作一個集合，并且對命題的不確定性作多角度的描述，進而對從不同性質的數據源中提取的證據，利用正交求和方法綜合證據，通過證據的積累縮小集合，從而獲得問題的解。所以以化學學科為背景的證據推理就是通過實驗操作和觀察獲得有關實驗和科學事實的證據，并對這些證據進行分析、假設和推理，最后得出結論，并進一步探索結論與證據之間的內在聯系和邏輯關系。

（二）模型認知的含義

化學中的模型有很多種，“思維模型”和“物質模型”是主要的兩類。其中，“物質模型”包括晶體模型、有機分子球棍模型等，“思維模型”則包括以圖標為例的數學模型、以阿伏伽德羅常數為例的公式模型、以化學方程式為例的符號模型等。而模型認知即為在化學學習中利用模型將抽象的化學概念具體化，通過探討模型來深入理解知識。

二、高中化學教學現狀

（一）教學物資不夠充足

化學以實驗為基礎，在學習過程中需要進行大量的實驗操作來驗證猜想，但在課堂教學中很難做到這一點。由于時間和安全等問題，只有部分試驗可以由教師在教室進行操作，學生無法親自動手。同時，實際教學中的模型種類并不豐富且數量較少，在沒有對應的模型時，學生只能通過課本圖片、教師畫圖和觀看視頻來了解，無法做到近距離接觸。這些問題就導致學生無法進行相應的觀察和推理，不利于核心素養的培養。

（二）教師教學模式化

高中化學教學往往以教師為主體，重點在于教師的“教”而不是學生的“學”，忽略了對學生思考能力的提升。學生在課堂的任務就是記筆記和聽老師講課，沒有自己獨立思考并提出問題的時間。這就導致學生只是知其然而不知其所以然，在面對新的問題時仍無法自己解決，從而降低了學習的積極性。證據推理與模型認知素養要求教師在教學時兼顧知識的講解及對學生化學素養及邏輯思考能力的培養。所以教師應適當改變教學模式和教學策略，將學生放在主要地位，以提高學生的化學素養為目標。

三、證據推理與模型認知素養的培養策略

（一）提出假設，尋找證據

教師應從激發學生興趣入手，讓學生沉浸在課堂的氛圍當中，并引導學生對所學內容提出問題。教師可以引導學生對發現的問題進行假設，并搜集相應的證據，讓學生思考起來。以蘇教版高中化學“元素周期律和元素周期表”這一課為例，教師在開始講解元素周期表之前，不妨讓學生探討一下元素周期表如此排列的依據，學生可能會說“是按原子質量排列”“是按發現時間排列”等。學生提出猜想的過程也是學生證據推理的重要過程，教師可引導學生依據提出的猜想來搜集信息并進行證明。學生在查閱資料中會發現元素周期表是按相對原子質量大小進行排列的，同時學生可了解到有關族和周期的知識，為下一步學習打下基礎。

（二）動手操作，證明推理

化學是一門實驗型的學科，教師要帶領學生在實驗中學會知識。例如，在學習“金屬Na”時，教師可利用做實驗的方式增進學生對Na的理解。教師首先可將Na放在水中，這時學生會發現Na在水上快速運動并伴隨著“嘶嘶”聲，隨后變為一個小球。由此學生可以得出，Na的密度比水小。隨后滴入酚酞溶液發現變紅，證明剛剛Na與水反應后產生了堿性物質。教師可引導學生點燃產生的氣體，證明該氣體為氫氣。通過一系列的實驗操作，學生對Na這種物質獲得了既深刻又直觀的理解，十分有利于培養學生的化學核心素養。

（三）創設情境，構建模型

模型認知主要包括兩個方面，即建立模型和使用模型。兩者之間是相輔相成的關系，建立模型是使用模型的前提，使用模型是建立模型的目標。利用模型可以更好地幫助學生理解知識的產生過程。例如教師在講解“原電池”這一內容時，可以利用銅棒、鋅棒和稀硫酸構建模型并讓學生觀察燒杯內銅棒和鋅棒產生氣泡及發熱情況。學生通過觀察可發現，燒杯壁有發熱情況，銅棒無氣泡，而鋅棒則產生了氣泡。由此可得出結論，鋅與稀硫酸的反應是放熱反應并在此過程中產生了氫氣。隨后教師在銅棒和鋅棒之間連接上金屬導線，一段時間后學生會發現鋅棒較剛才相比變細了。隨后教師引導學生接上靈敏電流計，學生會發現電流計指針發生了偏轉，由此證明此過程中有電流產生。基于實驗中的原電池模型，學生可以提出各種各樣的問題并在思考推理的過程中構建屬于自己的模型。這也對學生日后獨立解決問題提供了幫助。

四、結語

證據推理與模型認知是培養學生的化學思維過程中的重要一環，也是學生學好化學這門學科必不可少的素養。教師應積極主動地調整教學方法，引導學生進行分析推理及應用模型，用更好的思維和方法學習化學。

參考文獻

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本文為石獅市教育科學“十三五”規劃（第二批）2020年度立項課題批準號：SGC2017