基于證據推理的高中化學實驗探究教學

寧夏育才中學 徐迎芳

化學實驗是學生客觀、系統認知化學知識的重要途徑，而證據推理則是學生轉變自身學習思維、拓展理論知識視野以及強化實驗技能的有效方式。教師應結合學生的化學實驗基礎，立足課本教材內容并對實驗進行進一步深入探究，以切實提高學生的實驗興趣、激發其創新思考的意識。同時針對學生在化學學習過程中存在的疑問，教師可以用證據推理的方式幫助學生逐步形成自我分析、共同討論、實驗總結的學習方式，以提高學生的化學綜合素養。

一、基于證據推理的高中化學實驗探究意義

1.深挖化學教材內容，培養學生的證據收集意識。

基于證據推理的高中化學實驗需要教師引導學生從不同的角度出發深入研究，同時結合素質化教學要求來轉變化學基礎知識教學策略。比如在學生學習“從實驗學化學”這部分知識時，應從化學實驗安全、化學實驗基本方法以及結合化學基礎知識內容進行合理推理的層面入手，引導學生快速掌握相關實驗技巧。學生在進行化學實驗的過程中需要清晰的實驗思路、辯證的化學思維以及細致入微的觀察能力，這樣才能讓學生掌握化學實驗證據推理式的學習技巧。同時教師應鼓勵學生大膽思考并設計相應的實驗流程，并根據自己的猜想來進一步搜集相應的理論、證據支撐，進而讓學生養成合作學習、互動交流、總結歸納的學習習慣，切實提升學生的創新學習意識。教師應遵循學生的學習特點，實施互動式化學教學方式，鼓勵學生大膽思考、創新實踐，以切實突出學生的學習主體地位。

例如：在“鈉”相關知識的講解中，教師可以先通過“滴水生火”這樣反常規的標題來吸引學生的注意力，再通過信息化教學工具為學生展示為什么鈉需要保存在煤油之中。然后再通過課堂實驗來讓學生觀察“滴水生火”的原理是什么，并大膽思考為什么把鈉放入水中會燃燒。實驗完的鈉能否再放入原試劑瓶中？通過這些問題的指引來讓學生進入到課堂案例之中。通過實驗案例來為學生介紹鈉作為一種強還原劑為什么不能直接用手去拿，以及鈉在生活中常見的用途有哪些等，以此來引導學生形成正確的認知、科學的學習觀念與積極的學習態度。

2.營造濃厚的化學實驗氛圍，強化學生自主思考、辯證推理的能力。

高中化學實驗教學的目的不僅僅是讓學生掌握標準化實驗流程，更重要的是讓學生能夠通過實驗養成嚴謹思考、細致觀察、仔細推理的學習習慣。同時針對學生在實際生活中常見的化學現象，引導學生更科學地去分析其中的化學原理。例如：讓學生思考在實際生活中如果不小心把油污濺到衣服上，能用哪些方法快速去除？讓學生運用自己所學的化學知識來進行實驗驗證，并總結相應的原理。有的學生提出了用洗衣液去除，有的提出用汽油去洗衣服，還有的想到用熱水把衣服泡一段時間后再用肥皂去洗……教師可以根據學生的不同思維，來幫助學生設計相關的化學實驗，并讓學生學會設計化學實驗對照組，從而讓學生循序漸進地找到證據推理式化學實驗的樂趣，幫助學生轉變化學學習思維，注重理論知識與實踐探索之間的內在聯系，學會根據線索高效實驗。

再如：教師在給學生講述“化學反應的速率與限度”相關知識時，可以從生活中常見的案例入手，來幫助學生找到本章內容的切入點。如在許多食品包裝上都標有的具體儲存條件、保質期以及食用方法，教師可以從這三個角度出發，來幫助學生理解其與化學反應速率之間的關系。再如讓學生觀察自己家中的牛奶在冰箱里與常溫下儲存有何區別，并探討牛奶變質與溫度之間的聯系。這樣學生能夠通過對比分析把自己的化學思維轉化為化學實驗，同時把自己的猜想通過化學實驗來搜集相關猜想依據，把證實與證偽思維運用到化學實驗之中。另外，教師應幫助學生養成“現象觀察→提出質疑→討論分析→設計實驗→歸納總結”的學習習慣，這樣才能有效培養學生的化學自主思考意識、創新學習理念。

3.利用教材實驗豐富教學內容，提高學生的化學綜合素養。

高中化學教材中設計了豐富的化學實驗，其中包括化學演示實驗、學生親自動手實驗以及科學探究實驗。這些實驗正是培養學生化學學習興趣、突出學生自主學習意識的重要影響因素。教師把證據推理教學理念融入到化學猜想驗證、現象探索之中，讓學生感受通過“猜想、驗證、認知”的化學學習快樂。例如：學生在學習鹽酸與碳酸鹽能夠發生化學反應，可以運用家中常見的碎大理石來設計相關的化學實驗，驗證大理石中是否具有二氧化碳分子。這就需要學生通過搜集相關化學資料，確定化學實驗所需要的實驗藥品，并結合實驗安全性設計簡易的化學實驗進行驗證。同時教師可以結合學生的實驗提出科學的建議，把證據推理式實驗理念自然地融入到學生的實驗，并讓學生做好實驗筆記，逐步積累化學實驗經驗以培養自身證據推理式化學思維。

再如：在“弱電解質的電離”這部分內容的講解過程中，首先幫助學生確定“以化學平衡理論來解釋電解質在水溶液中的電離平衡過程”；其次讓學生對相關內容的化學表達式進行系統了解，并通過實驗來理解強弱電解質的異同點；最終以科學探究的方式來驗證弱電解質在不同條件下電離程度不同的結論。同時教師應從多元化的視角幫助學生找到創新學習、靈活思考的方法，逐步引導學生探索化學知識的趣味。如讓學生分別通過實驗來驗證“石蕊與濃鹽酸”“酚酞與濃氨水”“酚酞與NaOH溶液”以及“石蕊與濃硫酸”之間發生化學反應會出現怎樣的顏色變化，進而幫助學生掌握一般情況下化學證據推理的依據。通過循序漸進的練習，幫助學生掌握化學實驗的設計原則。

二、基于證據推理的高中化學實驗探究方法

1.結合思維導圖教學法，培養高中生的化學證據推理意識。

化學是一門綜合性、探索性以及實踐性較強的學科，各個化學知識點之間有著十分緊密的聯系。因此教師在運用證據推理教學法時，可以從思維導圖的構建入手，幫助學生系統、全面、直觀地感知化學知識之間的相互聯系。這樣能夠讓學生進行化學實驗時，思維角度更寬、探索意識更強、辯證學習思路更清晰。例如：以實驗室制氨為實驗課題，教師分別給學生提供四種不同的制氨思路：①在燒瓶中將氯化銨、熟石灰混合在一起，加水和成泥狀之后加熱。②在試管中放入氯化銨固體，然后加熱。③將濃氨水倒入燒瓶之中，然后加熱。④先將生石灰放到燒瓶之中，然后利用分液漏斗去把濃氨水滴入燒瓶。這樣先讓學生從理論上思考：這四種方法是否能制取氨氣？是否能夠通過實驗來順利制出氨氣？其次再利用化學實驗思維導圖親自動手實踐，利用證據推理驗證自己的觀點。

再如：教師在學生學習“金屬化合物”這部分知識時，很多學生在初次接觸這部分知識時不能快速理解相關內容。教師可以根據學生的課堂學習情況，來引導學生通過合理的學習方法去掌握金屬化合物的分子結構特點。再如教師根據“金屬化合物在生活中廣泛應用”的實質，利用多媒體教學工具來幫助學生通過直觀、形象的動畫，來幫助學生快速理解。并根據學生在自己畫金屬化合物分子結構圖時容易出現錯誤的地方，設計差異化教學方案提升學生對化學實驗的理解能力。另外，教師應結合化學試題中對于金屬化合物的考查側重點，通過搜集、整合、歸納相關的化學資料拓展學生的有機物知識視野。教師帶領學生通過自己的學習思維，更自主繪制化學知識結構圖，讓學生理清學習目標、拓寬知識視野，進而把化學證據推理與化學實驗有機結合。

2.做好教學前的學情分析，明確實驗目標、確定實驗流程。

教師在運用證據推理式化學教學方法時，應注重培養學生積極、自主的學習理念，并通過系統、專業化的學習方法來引導學生找到化學學習規律。首先教師應針對學生的實際學習情況制定科學的教學方案，并鼓勵學生養成大膽思考、敢于質疑的化學學習習慣。其次，再根據化學課本教材內容為學生理清化學學習目標，根據學生對化學反應、化學概念的理解程度，靈活運用證據推理的教學方法。最后讓學生結合自身在化學實驗反應中的學習感受，掌握化學證據推理的邏輯思維。例如：教師采取分析、類比的方式，讓學生系統地認識到化學“分離和提純”“過濾和蒸發”以及“蒸餾和萃取”的不同適用范圍，并讓學生結合課本實驗內容來自我總結相應規律。這樣讓學生在接觸到新題型時，能夠從化學實驗反應的本質出發，提高學生的想象空間與邏輯思維。

比如：在例題“已知混合物中可能包含可溶性硝酸鹽、碳酸鹽以及硫酸鹽。為了證明該混合物中是否含有硫酸鹽，有的學生把少量該混合物溶在水中，之后再向該溶液中加入氯化鋇溶液。他們發現其中有白色沉淀產生，并據此得出生該混合物中含有硫酸鹽的結論”。教師讓學生通過證據推理式實驗探究來判斷該結論是否正確。首先教師應引導學生通過已學知識、課外資料討論分析白色沉淀都有哪些。進而根據不同的化學沉淀反向思考其形成的過程，從而初步判斷該題目中通過白色沉淀直接得出含有硫酸鹽是否正確。第三步，讓學生結合自己的思維來設計相應的化學實驗對照組，并通過加入不同的化學試劑觀察相應的現象。這樣才能讓學生逐步掌握化學證據推論式學習方式，切實提升自身化學綜合素養。再如：如在學習“酯類的水解”相關知識時，為學生總結常見可變形的推理題型，即“如果一個有機物分子C4H8O2在稀酸的作用下，能水解成甲和乙，其中甲可以被氧化成乙，求C4H8O2的簡式”，其解題突破口在水解成酸和醇，而醇又可氧化成酸，只需要滿足醇與酸中C鏈形狀相同。

3.精心設計教學情境，科學引導學生實驗。

對于學生而言如何讓其快速融入到化學教學實驗之中，并把自己化學思維及時轉變成實踐應用，已成為教師需要重點研究的課題。對此，教師應結合教材內容為學生創設生動的化學教學情境，并鼓勵學生學會根據證據推理從正反兩個方向去思考問題。例如：學生在學習“氧化還原反應”之后，教師可以針對學生的化學知識掌握情況來設計相應的證據推理式例題。如“把下列物質放到空氣中一段時間之后，會發生不同的變化，請分析其中哪些發生了氧化還原反應？①濃硫酸久置入空氣之后體積變大。②鋁的表面生成一層薄膜。③澄清的石灰水變得較為渾濁。④氫氧化鈉的表面發生潮解。教師應帶領學生從證據推理的角度出發，結合氧化還原反應的本質“反應中有電子的得失或偏移”來進行初步判斷。之后教師再根據學生的不同結論，幫助學生利用證據推理來設計相應的實驗方案，逐一驗證學生的猜想。

再如：教師結合課后習題的講解為學生設計證據推理式化學實驗方案，幫助學生逐步掌握相應的實驗方式方法。如在習題“有一些白色粉末，其中有可能包含硝酸鋇、氯化鈣以及碳酸鉀，現在按照以下步驟操作：①取少量粉末置入水中，搖晃燒杯之后有白色沉淀產生；②向步驟一的燒杯中逐步加入過量的稀硝酸，白色沉淀逐漸消失不見并伴隨著氣泡的產生；③把步驟中溶液中滴入硝酸銀，出現白色沉淀。結合上述反應判斷白色粉末中所含有的物質”。首先教師應根據實驗步驟，思考自己所學化學知識并從“溶于水中產生白色沉淀、加入硝酸銀產生白色沉淀以及沉淀與稀硝酸反應產生氣泡”這三個現象，對可能涉及的化學反應進行分析，并結合三個步驟之間的操作順序來確定肯定包含化學反應。其次，再結合自己的猜想來設計相關的化學實驗，進一步驗證自己的猜想。這樣才能讓學生循序漸進地掌握化學證據推理式學習技巧，實現高效學習的目標。

結束語

總之，基于證據推理的高中化學實驗探究是培養學生化學綜合思維的重要途徑。教師應立足課本教材、深挖化學實驗中的化學思維，并結合高中生在化學實驗、理論學習過程中存在的疑惑，設計情境式、講練結合式的教學方式，引導學生通過化學實驗來驗證自己的化學猜想，把證據推理與“證實與證偽”相結合，突出學生自主、積極的學習意識，打造高效、活力的化學教學課堂。