高中化學教學中“證據推理與模型認知”核心素養的培養

摘要：在高中化學教學時，證據推理與模型認知屬于高中化學學科素養中的關鍵一點，可真正鍛煉學生發現證據及應用證據的能力。通過證據，對相關化學結構進行假設。進入高中時期，高中化學知識點極其復雜，對學生的學習要求有所提高，需要學生從微觀構型以及反應機理等方面進行深入理解，而這些內容學生難以直觀了解，便加大了學生學習難度。鑒于此，本文結合高中化學教學實踐，進一步闡述如何借助宏觀物質有效學習化學，指導學生合理推理，不斷培養學生核心素養。

關鍵詞：高中化學;證據推理;模型認知;核心素養;教學實踐

前言：

在高中化學教學時，發現學生經常會被化學實驗所吸引，但如若化學實驗僅追求“熱鬧”，則會導致學生在學習過程中分不清主次點，難以透徹分析實驗現象，整理實驗數據，不利于培養學生推理能力。相比初中化學知識，高中化學知識極其繁瑣，包含眾多抽象內容，大多實驗現象學生無法直觀感受，只能通過真實情景進行思考、推理。因此，就需要高中化學教師善于革新傳統化學教學理念，使用已有現象和已知知識，指導學生推力，令學生學會應用證據推理，結合模型加深對數學知識的印象，逐步生成優良的科學素養。

一、證據推理與模型認知教學概述

“證據推理與模型認知”是高中化學核心所演的關鍵內容之一，重點在于培養學生形成正確意識，促使其可針對證據物質結構和物質變化等內容作出假設。通過仔細推理與分析，判斷自己的想法是否真實或虛假，掌握觀點、結論，細致把握證據、理論以及結論間的關系。通過“證據推理”與“模型認知”有效的培養學生推理化學知識和分析化學知識的能力，通過實踐感受化學對象本質特點、化學構成要素和化學知識與知識間的關系。如今，培養學生化學學科科學推理能力和化學思維，并促進學生化學思維發展，已成為新課改后高中化學教學的重點內容。全面培養學生識別證據、篩選證據、轉換證據和應用證據的能力，在學生進行化學實踐或者化學探究時，都少不了這些能力的支持。高中化學教學之際，促使學生認知模型以及推理證據，結合二者即可促進學生進一步分析抽象問題，將抽象問題具體化，增強學生學習化學學科的興趣，并且加深學生對化學知識的了解和記憶程度，幫助學生提高這一學科的綜合素養。

二、“證據推理與模型認知”核心素養培養策略

（一）以實驗研究為導向，培養學生的推理分析能力

在高中化學教學時，實驗教學是極其關鍵的一部分內容。具體教學時，教師要鼓勵學生全面動手操作，操作過程中關于知識的掌握與應用效果，更強于教師傳統理論式教學取得的效果，能夠令學生有效認知模型，并且善于針對證據進行推理。在實際授課之際，教師就可以帶領學生參加各種實驗活動，立足實驗，訓練學生如何推理問題以及如何分析問題，令學生在實驗過程中感受化學本質。比如，在學習“金屬Na”之際，教師則可以指導學生借助實驗獲得相關信息，指導學生在實驗過程中細致觀察，了解“鈉”在水中出現了哪些反應現象，在“鈉”浮在水上的時候，“鈉”會快速的游動，并且發出“嘶”的聲響，鈉變成小球，接著滴入事先準備好的酚酞溶液，會變成紅色，產生了氣體，而這種氣體可以被點燃，教師帶領學生進行觀察、猜想以及推測，重點分析相關問題，當鈉浮在水面的時候，說明此時此刻水的密度大于鈉的密度，所以鈉會出現化學反應，試管壁會隨之變熱。這種情況下，滴入酚酞溶液就會變紅，表明里面出現了堿性物質，而融成了小球，表示鈉的熔點足夠低，產生的氣體之所以能被點燃，證明該氣體屬于“氫氣” 。學生在動手操作以及細致觀察的過程中，觀察了相關現象，而且練習了分析和推理能力，進一步了解了金屬鈉的密度、金屬鈉的熔點和相關物理性質、化學性質。在學生操作以及分析推理后，即可助力學生掌握相關化學知識，學習效果有所改善，進一步豐富化學學科核心素養，令學生持續保持學習化學以及學好化學的熱情和信心。

（二）以實驗數據為證據，對分子構型進行推導證實

在高中化學教學之際，乙醇結構式推導教學過程極其經典，教師令學生結合實驗數據，將實驗數據作為證據證實或者證偽可能結構模型。學生通過分析，發現乙醇分子式乙、醇價鍵理論，這時教師就可以引導學生繪制乙醇可能的結構式。很多學生在繪制結構式時，主要有如下圖1、圖2所示的兩種形式。

圖1?????? ??? ????????????圖2

通過觀察這兩種結構，便可以發現差異。在圖1中，5個氫原子與碳原子互相連接，有一個氫原子和氧原子互相連接，氫原子與其他氫原子不同。氫原子無法用肉眼觀察，但物質卻能被我們感受與接觸，而且可以測量。教師向學生提問“氫原子能夠轉變成什么？”學生第一感覺是可以轉化成氫氣，教師給予提示“那乙醇是不是也能和鈉反應生成氫氣呢？”“通過觀看這兩種結構中的氫原子差異，猜想一下它們所產生的氫氣量是相同的還是不相同的？”答案非常清晰，學生結合教師提供的實驗數據展開計算，通過計算得出結論，發現乙醇物質量和生成氫氣的物質量呈倍數關系，乙醇物質量為2倍，氫氣務質量為1倍，這就表示1mol乙醇分子中只有1lom氫原子可以反應變成氫氣。然而，乙醇分子6個氫原子中，有一個極其特別，與其它氫原子不同，這時學生便可深刻了解圖2乙醇結構式內容。

（三）基于基礎裝置模型，引導學生推導反應的機理

在高中化學教學實踐過程中，需要應用眾多裝置，而這些裝置都屬于固定搭配，比如在制備氣體時需要應用電解池以及原電池。教師恰恰就可以以基礎裝置為模型，將實驗現象作為證據，指導學生推理反應機理。例如，在化學教學課堂上，與能量變化中原電池部分相關的知識，向來都是學生理解的難點。教師為了能促使學生深刻理解及掌握微觀世界的反應機理，即可應用原電池基礎裝置做成模型，指導學生參照氣泡在“Cu片”上發生的現象，以此為證據展開深入分析，最后得出反應機理。在后期遇到原電池有關的教學內容和習題時，教師便可以將這一技術模型作為核心分析點，引導學生深刻探討，以促使學生在反復實踐及復習過程中，生成條件反射意識，不斷鍛煉推理能力。

（四）提高學生學習興趣，學會建立化學模型并研究

教師在教學之際，增強學生興趣，指導學生創建化學模型。眾所周知，化學以實驗教學為主，學生通過觀察實驗現象，挖掘實驗現象背后原因，將實驗現象作為證據，引導學生推理，進而深刻認知物質微觀構成。在講解“原電池”之際，教師指導學生制作“Cu-Zn原電池”，并觀察實驗器材在連接前和連接后都出現了哪些現象，引導學生分析現象發生的本質。學生通過觀察及操作，發現原電池模型出現了“電子遷移現象”。在了解電解池后，進一步分析電解池模型，感受二者間存在的差異與相同點，學會自主建構模型，積累化學學習經驗。

結束語：

綜上所述，在化學學科授課過程中，化學教師需要意識到“證據推理”與“模型認知”二者間屬于相輔相成的狀態，指導學生認知模型以及推理證據，全面發散學生化學學習思維，保障學生高效解決化學問題，教師應幫助學生有機協調二者關系，令學生考慮學習時出現的問題，不斷假設及分析、推理，最終提高應用模型的實力，鍛煉化學解題技巧，致力于提高化學學習的綜合能力。

參考文獻：

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[3]紀圓圓.在培養核心素養的背景下開展高中化學教學的策略研究[J].天天愛科學（教育前沿），2021（12）：91-92.

作者簡介：胡福建，1975年5月，男，漢族，山東省棗莊市，大學本科，中教一級，研究方向：高中化學新課改核心素養培養，單位：鄒城市兗礦第一中學