初中化學教學中“證據推理”素養的培育
——以“碳和碳的氧化物”復習為例

□ 江蘇省南通市如東縣茗海中學 楊小龍

證據推理在化學過程中是一種高級的思維過程，它通過化學的概念、事實等進行一系列的比較、分析，進而概括和總結，對新知識、新問題進行求證，最后得出結論并解決問題的過程。化學推理的教學中，教師可通過有結構、有邏輯、有層次的教學方式，將“是什么”“如何推理”“得出什么”等過程呈現，提供給學生思考、論證的機會，更有效地進行教學輸出。

一、“碳和碳的氧化物”復習教學設計思路

單元復習針對性強，有利于學生系統而準確地運用已有知識解決問題，既對已有知識進行了復習，又提高了學生分析問題、解決問題的能力，起到舉一反三，高效課堂的目的。“碳和碳的氧化物”這一內容復習時，圍繞以下三個方面進行設計。

1.形成知識網絡，構建知識框架

“復習”不只是課堂教學內容的單純重演，而需要帶有目的性、靈活性、實際性，適用于新時期的教育方法與教育目的，從而拉動學生的主動性與積極性，讓學生掌握課堂教學內容的同時，也能深化其學習記憶，最好讓其能在復習過程中達到“舉一反三”的效果，使得學生能夠對單一知識點乃至整個階段的知識點形成學習體系，最后對學習內容進行深度理解。本單元的知識點多，化學反應多，但很多反應都和二氧化碳有關，因此，只要抓住CO2這個中心，將與CO2有關的各個反應的化學方程式、反應現象緊密聯系，就可使繁雜的知識系統化和條理化，以便于理解、掌握和運用。要摒棄過去以老師自我意識為中心的思想，要多從學生角度考慮問題，再結合教學經驗設計學習內容，從而激發學生對于知識的學習熱情與自主學習能力，取得更好的復習效果。

2.對不同的物質進行橫向比較

初中化學是一門需要系統性與邏輯性的科目，因為化學科目的大知識主干下有眾多的分支。其中各個知識點不光涉及物質表面，還有涉及物質特性、特性特征等多元多維度的知識點，并且上述知識點還具有衍生性質。因此，如果在學習中無法判別內容所對應的知識點，單純地“以點應點”來解決問題，那樣不光很難解決化學問題，還有可能會出現知識斷層的問題，無法做到很好地融會貫通。因此，教師在設計教案的過程中，要多使用對比法，無論是同向對比，還是同類對比，或者是與其他知識點之間對比，這樣能突出不同物質之間的“同與異”，亦能夠更好地揭示兩者之間的化學反應，使得學生能夠更好地做到融會貫通，清晰有條理地掌握各個知識點，真正做到“學以致用”。在日常教學中，也要將對比法應用到課堂教學之中，把不同物質之間的聯系找出來，通過內外對比分析，向學生傳輸更加立體化更加有延續性的知識點，從而讓學生更好地掌握化學知識。例如“碳和碳的氧化物”復習中，通過分類的視角研究一氧化碳和二氧化碳的共性和差異性，這樣不僅可以突出兩者的外在聯系，還可以更好地區別一氧化碳與二氧化碳之間的化學特性，要讓學生系統化、體系化去掌握這個知識，使學生能夠做到看到一氧化碳的特性就可以馬上聯想到二氧化碳，反之亦然。不僅是一氧化碳與二氧化碳，初中化學的知識內容還有很多這樣的聯系體現，再比如鐵、鎂、鋁都是金屬，但是化學特性就有很大區別，使學生很容易對知識內容造成混亂。通過比較“同與異”，加深學生對于各個物質與化學特性的區別，更好地掌握知識點。

3.分析教材知識點與中考考試說明，設計復習知識點提綱

設計復習內容，先從教材知識點內進行切入，對課本內本單元的各個重要物質進行分類，再從分類中抓住各個物質的特點，使得學生能夠更好地掌握知識點。比如：一氧化碳與二氧化碳，從產生方法、性質特點、元素構成等進行入手，構建物質之間的聯系，突出“同與異”，由此讓學生自主復習，引導其自主去進行知識的系統歸納，讓學生學會知識點的同時，還能夠更好地掌握學習分析方法，激發學生自身的學習熱情，從而得到更好的學習效果。

從實踐效果的角度出發，教學設計緊緊貼合教材內容，盡量突出難點與考點，做到簡單明了，讓學生更好地掌握學習內容，知道自己要掌握的每個知識點，也知道考試之中常考易錯的知識點在哪里。因此，學案的設計要更加細致，要考慮到各個學生的接受能力與實際情況，盡力讓每一位學生都能夠“學有所成”。本次的學案設計就從學習目標，知識重難點，基礎學習內容，經典考題再現，應用方法，課程總結，答疑解惑與教學反思一共是七大部分內容組成，做到清晰化、系統化、體系化地讓學生去掌握知識，經典考題大部分都采用近年中考原題再現，而應用方法之中的習題也是來自近年全國中考題，這樣可以使得習題更加具有代表性，更加符合中考的考點，學生對于中考題目亦能有一個初步的認識。而方法總結與答疑解惑也是十分重要的一個環節，能從實際出發，給學生真正需要的指導，而且對于教師自身，也能夠查缺補漏，更好地完善教學方案，而且通過練習題，也能讓各個掌握階段的學生都能從中學到知識，有所收獲。

雖然有了良好的計劃，精心編寫好學案，但如何能在短短的四十五分鐘內讓學生學會應用、學會分析才是最為重要的。在授課過程之中，教師先讓同學們了解本堂課的學習重點，明確需要掌握的知識點，然后讓同學們獨立學習基礎知識，之后再要求同桌之間互相檢查，再分小組進行互相討論。通過學生的互相講解，教師于旁適時提供指導，確保學生能夠更好地掌握要點。這一切的重點就在于化學學科的基礎知識，學生必須要掌握好基礎知識，教師再通過各種形式調動學生積極性，讓學生不再把化學當做是一門枯燥的學科，而是通過化學實驗等方式燃起對化學的興趣，充分發揮積極性。例如在《碳和碳的氧化物》復習中，在復習完重點知識后，教師把二氧化碳的制取設計成小組實驗。在小組實驗當中，學生對于實驗非常感興趣，大家都積極參與，集思廣益去解決問題，積極回答問題，小組其他成員也補充發言，營造了一個良好的課堂氛圍。當做得好的同學將實驗成果展示給大家時，基礎知識已經在學生心里扎根了。

二、基于證據推理的復習教學

對于剛剛接觸化學學科的初中學生來講，他們對于化學學科缺乏系統化、體系化認識，有時對于種類繁多的化學物質無法充分認識，而日常教學之中，涉及到許多的化學物質，它們其中有的是形態各異，有些從外觀又無法辨別，必須通過化學反應才能分辨，所以學生在剛剛接觸這些易混淆物質的時候，如果沒有扎實的基礎知識，就可能會對此產生混亂。綜上問題所述，通過教案設計，考慮通過“證據推理與模型認知”這兩大途徑讓初中學生解決復習過程中可能遇到的化學問題。

主要研究內容為：首先通過國內外學者的相關著作文獻，結合中考的考試說明要求，再根據教材上提及的知識要點進行梳理，確定目的與意義，再從實際出發，根據學生的教學情況提出研究方法。通過相關的文獻內容，要了解何為“證據推理”，還有證據與推理的源起與意義，再通過其根本含義從而確定“模型認知”的研究方法。并結合相關文獻，對中學的化學概念進行了分類。然后結合“布魯姆的認知 發現學習理論”“有意義學習理論”以及“學習遷移理論”，從初中化學應用概念之中對何為“證據推理與模型認知”進行分析，接著進行有關學生對化學復習的學習態度、復習的學習方法、復習的學習困難以及對老師教學方式的看法進行問卷調查。通過數據分析結果，為教學內容設計提供輔證及參考。在對教學設計的流程和教學設計的內容，進行詳細的闡述和解釋的基礎上，設計一篇教學案例。

問題1：如何從分類的視角研究含碳的物質

【溫故知新】大家還記得化學元素周期表嗎？元素周期表中有多少種元素？目前物質有多少種？是物質種類多還是元素種類多？為什么？

【學生交流】元素有100多種，而物質目前有上億種。因為一種元素可以組合成多種物質，所以物質的種類要比元素多得多。

【提出問題】碳元素也一樣，它可以組合成很多種物質。請問同學們，我們學習了哪些含碳的物質？

【學生交流】金剛石、C60、木炭、大理石、石墨、CO、CO2等。

[提出問題]這么多含碳物質，你能給它分類嗎？是否還能清晰回憶起純凈物、混合物、氧化物等的概念呢？

[學生交流]含多種物質的為混合物：大理石、石灰石、木炭、焦炭等。一種元素組成的純凈物為單質：金剛石、石墨、C60。氧化物是兩種元素組成，其中一種是氧元素。如：CO、CO2。

[提出問題]本單元還有其他的含碳化合物嗎？

[學生交流]碳酸、碳酸鈣等。

[講述]化合物不僅僅只有氧化物，還包括了常見的鹽和酸。前面我們學習到的碳酸就是酸，而碳酸鈣則是鹽。除了物質分類，還可以從化合價角度分類。現在請在紙上寫出化合價分別為0、+2、+4價的氧化物、鹽、酸、單質的化學式并繪制價類圖。

[學生活動]小組交流討論，并展示價類圖。

問題2：如何從分類的視角研究含碳的物質化學性質

[提出問題]含碳物質的化學性質有相似性嗎？如果有，請寫出相應的化學方程式。

[學生交流]碳單質和一氧化碳有共性：可燃性和還原性。并展示化學方程式。

[提出問題]根據性質決定用途，講講含碳物質的用途。

[學生交流]利用可燃性做燃料，利用還原性做還原劑冶煉金屬。

[講述]含碳物質的化學性質有共性，也有差異性。比如一氧化碳和二氧化碳化學性質有哪些方面不同，寫出化學方程式。是什么原因導致的？用途有什么差異？

[學生活動]小組通過分析一氧化碳與二氧化碳性質的差異原因，討論分子構成的不同，完成表格填寫，性質不同有導致用途不同，一氧化碳可做燃料，二氧化碳可以滅火（一般的火災）。

問題3：如何從分類的視角研究含碳的物質間的轉化

[講述]性質不光決定用途，性質還決定物質的變化規律。請根據轉化關系寫出相應的物質的化學式。

[學生活動]學生上黑板書寫化學方程式。

[提出問題]請同學們在小組內討論，能否將化學反應按照基本類型分類。

[學生交流]劃分為化合反應、分解反應、置換反應。

問題4：如何從分類的視角研究氣體的制備

[教學過渡]各位同學，還記得之前學過的制氧氣法嗎？現在請同學們分析：從原理上看，實驗室制氧氣和二氧化碳是否有異曲同工之妙？你能根據提供的儀器和藥品制取二氧化碳并檢驗。

[提供試劑]澄清石灰水、貝殼（粉碎）、稀鹽酸、注射器、小燒杯、滴管、藥匙。

[學生活動]實驗操作，交流答案：在小燒杯中放入貝殼粉，滴入稀鹽酸，能看到小燒杯產生大量的氣泡。取注射器，抽取適量產生的氣體，再抽取1ml～2ml澄清石灰水，搖晃。觀察到渾濁現象。

[提出問題]實驗室制二氧化碳發生裝置與哪一種制氧氣的裝置相同？又如何給發生裝置分類？

[學生討論交流]這采用的是固液常溫制氣法，和之前學過的過氧化氫制氧氣相同，發生裝置還有固固（固）加熱法。

[提出問題]發生裝置的選取原則？

[學生交流]反應物條件和產生反應所需要的條件。

[提出問題]收集裝置如何分類？收集裝置的選取原則？

[學生交流]收集裝置有三種類型，分別是排氣密集法、上和下排空氣法。討論氣體是否溶于水、是否與水反應以及對比其與空氣的密度，來決定應該選擇哪種收集裝置。

三、結語

教師在教學過程中，要根據學生的特點去選擇與之相適應的方法，更有針對性地將教學內容授予學生。所以，教師要有意識地減少機械的復述，靈活運用教學方法。教師要適切地結合化學復習的內涵和外延，向學生示范證據推理的過程，使論證過程全面而深刻，幫助學生形成證據推理的邏輯化角度，使化學復習課教學充滿辯證思維的力量。