基于證據推理視角下的初中化學教學
——以“二氧化碳的實驗室制取”為例

黃亞梅

(江蘇省如東縣景安初級中學 226400)

1 初中化學證據推理教學的必要性

1.1 基于證據推理下的初中化學教學活動組織是基礎教育改革對證據推理的要求

新課標中明確指出，提出問題、猜想與假設、操作實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價是發展學生科學素養的主要方式，要求學生在化學學習中能夠通過親身經歷和體驗科學探究活動，產生濃厚的化學實驗學習興趣.在經歷了證據推理之后，掌握科學的化學學習方法，樹立積極的科學情感，初步地形成科學研究能力.

1.2 發展證據推理素養是化學教學的要求

基于證據推理下的初中化學教學，使得教師更加注重真實探究情境的創設，鼓勵學生在真實情境中主動地探究科學，側重于學生在化學學習中的證據收集以及過程的推理，從而讓初中生感受到化學的魅力，從證據推理的全過程參與中，鍛煉學習能力、科學探究能力以及思維品質.

2 基于證據推理視角下的初中化學教學優化策略

以“二氧化碳的實驗室制取”為例，對證據推理下的初中化學教學優化策略進行了以下幾點分析.

2.1 從生活經驗與已有事實推測，收集證據，引領學生樹立證據意識

化學知識源于生活，那么在證據推理的化學教學中，教師應從學生已有的生活經驗以及事實入手，鼓勵學生從生活經驗與已有事實的推測中，認識到化學與生活之間的聯系，樹立從生活事件中收集證據的意識.針對大部分初中生缺乏證據意識的問題，教師可以運用顯性語言將生活、事實中的“證據”外顯，以激活初中生從中獲取證據的意識，為學生的證據推理奠定基礎.

如在“二氧化碳的實驗室制取”一課中，教師結合學生的生活經驗為其提供了以下幾個資料，要求學生從這些資料的閱讀與分析中收集證據信息：

(1)Na2CO3、CaCO3等碳酸鹽，均能與稀鹽酸等直接反應生成CO2，銅與HCl、H2SO4等酸不反應；

(2)將正在燃燒的木條放入到盛有CO2氣體的器皿中，觀察木條發現火焰熄滅，說明____；

(3)打開汽水瓶蓋觀察發現____，這個事實說明CO2在水里的溶解性為____；

(4)向石灰水中吹氣，可以觀察到____,說明了CO2與石灰水中的Ca(OH)2反應，以此來鑒定CO2氣體；

(5)在標準狀況下，CO2的密度為1.977 g/L，空氣密度為1.293 g/L，說明了____.

在這個過程中教師通過提出貼近學生生活的問題的方式，引發了學生對二氧化碳性質地思考，但是很多學生會將空余的信息補充完整后，就草草了事，這就是學生缺乏證據意識的現象.那么，此時就需要教師利用教學語言引導學生從中找到證據信息，如教師在學生解答完這幾個問題之后，繼續追問：“由上述的幾個問題分析，你是否了解了二氧化碳驗滿的方法？”、“由(3)和(5)中掌握了哪幾種二氧化碳氣體的收集方法？”、“請學生從中找出二氧化碳反應的原理以及檢驗、收集的有效信息？”

2.2 提供不同的反應試劑與反應裝置，指導學生動手實驗，完成證據的收集

化學本身就是一門實踐性較強的科學類課程，化學實驗是學生感受科學魅力、了解化學奧秘的主要方式，通過化學實驗的動手操作、現象觀察以及數據記錄，可以幫助學生收集到更豐富、更真實的證據，為學生的證據推理提供了豐富素材.在“二氧化碳的實驗室制取”一課中，教師首先為學生提供了六種反應試劑(見表1),要求學生利用教師提供的實驗試劑分別完成二氧化碳制取的實驗，并收集證據.教師給每組學生分別提供6支試管，要求學生利用六組試劑完成實驗，從中學生收集到了二氧化碳制作中的實驗反應快慢、反應劇烈程度、反應條件的難易度以及實驗所產生的氣體等信息.

表1

在利用不同試劑完成本次化學實驗時候，為了讓學生收集到更多的信息，教師還為學生提供了不同的實驗反應裝置，具體的實驗裝置組成見表2，要求學生從反應裝置的組裝與使用觀察中，收集反應裝置的有關信息及其原理，此為學生證據推理的必要前提，可以為學生的證據推理提供有力“證據”信息，幫助學生在化學實驗現象以及規律的推理驗證中做到有據可依.

表2

2.3 收集資料，提出主張，組織學習小組合作推理實驗現象

學生在化學概念的學習時，腦海中并不是一片空白的，而是將自己對自然現象的理解以及從生活中獲取的經驗，帶入到了課堂學習之中.如在“二氧化碳的實驗室制取”一課的教學中，學生們通過上述中的證據收集，并結合自身的經驗會主動地提出實驗假設.如學生1提出選擇使用第一組試劑，使用第五組實驗裝置，并闡明了自己的理由，而學生2表示選擇第二組試劑，選擇第一組反應裝置更加合適等等，每一個學生都根據自己收集到的證據提出了不同的主張以及實驗假設，此時的“眾說紛紜”是學生們正在積極思考的表現.那么此時教師將具備相同主張的學生歸納到一個學習小組內，讓各個學習小組的成員根據自己的實驗猜想完成實驗的動手操作，記錄下實驗的現象，組織成員完成實驗結果的總結與分析，從而讓學生真正地參與到化學實驗的推理與驗證學習活動之中.在每一個學習小組完成實驗現象的觀察、記錄以及化學規律的推理總結之后，教師可以發現學生們總結出的實驗現象大多并不完善，那么此時需要教師加以引導.如教師提出問題：“通過實驗室的二氧化碳制取試劑選擇你發現了什么？”由此引發了學生們對各自所選擇的實驗試劑反應價格高低、實驗操作復雜程度、反應速度快慢的對比，并對相同的試劑在不同的裝置中、不同的試劑在相同的裝置中收集氣體是否容易進行了對比.又如，教師提出問題：“如何驗證你所收集到的氣體是二氧化碳呢？”學生為了證明實驗制取成功，會主動地采取各種方法進行驗證，如一名學生將生成的氣體通入到澄清的石灰水中，發現澄清的石灰水變得渾濁，由此證明了本次實驗所產生的氣體為CO2.在實驗假設與推理之后，教師還應給學生提供自由表達與討論的機會，如在經歷了動手操作與實驗推理之后，你總結出了哪些規律，如何選擇化學實驗反應裝置，采取哪種方法收集二氧化碳更方便、高效，學生對實驗改進是否有哪些更好的建議，在本次二氧化碳的實驗室制取中你是否有哪些新奇的想法等.其中一名學生雖然從本次化學實驗的推理驗證中通過”向上排空氣法”制取了二氧化碳，但是他仍然想要嘗試用排水法收集二氧化碳氣體，為了幫助學生打破思維定式，教師可以帶領學生繼續就“能夠利用排水法制取二氧化碳”這一問題進行證據的收集、推理與驗證，學生經歷了收集證據、提出新假設、重新尋求證據證實或證偽之后，總結出利用排水法收集同樣可以收集到二氧化碳，且收集到的氣體濃度更大，由此發展了學生科學探究素養.