初中化學(xué)證據(jù)推理能力的培養(yǎng)探究

杜云

[摘 要] 在化學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力是發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。要發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理能力，應(yīng)當(dāng)抓住兩個關(guān)鍵：一是豐富學(xué)生對化學(xué)概念與化學(xué)規(guī)律的認(rèn)知，二是建立相應(yīng)的邏輯關(guān)系。從知識演繹的層面來看，初中理科知識的學(xué)習(xí)，一個很重要的目的就是讓學(xué)生不斷掌握自然科學(xué)知識，并且在此基礎(chǔ)上發(fā)展自然科學(xué)素養(yǎng)；從教學(xué)實踐的層面來看，學(xué)生證據(jù)推理能力的培養(yǎng)，需要具體的教學(xué)過程作為支撐。

[關(guān)鍵詞] 證據(jù)推理；初中化學(xué)；核心素養(yǎng)；質(zhì)量守恒定律

根據(jù)《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，“基于實驗事實進(jìn)行證據(jù)推理、建構(gòu)模型并推測物質(zhì)及其變化的思維能力”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一——科學(xué)思維的組成要素。在筆者看來，之所以將證據(jù)推理和建構(gòu)模型放在一起，是因為它們之間存在著因果關(guān)系，即化學(xué)模型是證據(jù)推理的產(chǎn)物，反映證據(jù)推理的過程與結(jié)果。在化學(xué)教學(xué)中，充分培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力，是發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑。

“證據(jù)推理”是一個組合概念，即證據(jù)推理是基于證據(jù)的推理，只有掌握了證據(jù)，推理才能有效進(jìn)行。在這里，證據(jù)不只是指一個個化學(xué)概念或者規(guī)律，還包括化學(xué)概念與規(guī)律所反映出的基本邏輯關(guān)系。在初中化學(xué)教學(xué)中，要發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理能力，應(yīng)當(dāng)抓住兩個關(guān)鍵：一是豐富學(xué)生對化學(xué)概念與化學(xué)規(guī)律的認(rèn)知，二是建立相應(yīng)的邏輯關(guān)系。需要指出的是，要發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理能力，還離不開教學(xué)方式的選擇、運用與優(yōu)化。一般來講，初中化學(xué)教學(xué)可以通過問題引領(lǐng)、開展科學(xué)探究和關(guān)注課堂評價等環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理的能力，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，從而高效達(dá)成教與學(xué)的目標(biāo)。[1]本文以“質(zhì)量守恒定律”的教學(xué)為例，嘗試就面向初中生進(jìn)行證據(jù)推理能力的培養(yǎng)提出可行建議。

一、關(guān)于證據(jù)推理能力的理論考察

證據(jù)推理能力培養(yǎng)在日常的教學(xué)中落地，是一個系統(tǒng)性工程。要完成這個工程，首先必須從理論的角度，對其進(jìn)行梳理與建構(gòu)。

從知識演繹的層面來看，初中理科知識的學(xué)習(xí)，一個很重要的目的就是讓學(xué)生不斷掌握自然科學(xué)知識，并且在此基礎(chǔ)上學(xué)會準(zhǔn)確表達(dá)自然規(guī)律。規(guī)律是建立在嚴(yán)密的邏輯基礎(chǔ)上的，而邏輯關(guān)系的建立離不開概念。初中化學(xué)學(xué)科中的概念，與學(xué)生的生活經(jīng)驗有著密切的聯(lián)系。教師在教學(xué)實踐中，如果能夠在學(xué)生的經(jīng)驗系統(tǒng)與認(rèn)知系統(tǒng)中尋找到相關(guān)的元素或事例，去幫助學(xué)生建立化學(xué)概念與概念之間的邏輯關(guān)系，那么化學(xué)學(xué)科的知識脈絡(luò)就容易為學(xué)生所掌握。此時，如果著力引導(dǎo)學(xué)生反思化學(xué)知識建構(gòu)的過程，那么正確的推理過程也就能夠為學(xué)生所掌握。換句話說，這樣的知識演繹過程就是證據(jù)推理能力落地的過程。

從教學(xué)實踐的層面來看，證據(jù)推理能力的培養(yǎng)，需要具體的教學(xué)過程作為支撐。當(dāng)前初中化學(xué)教學(xué)的主要方式之一就是探究性學(xué)習(xí)，學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)也是一項重要的教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力是學(xué)生的科學(xué)探究活動得以順利開展的重要條件。[2]因此，在選擇證據(jù)推理能力培養(yǎng)途徑的時候，應(yīng)為學(xué)生提供更多的探究空間，讓學(xué)生在探究的過程中建構(gòu)化學(xué)學(xué)科知識體系，體驗基于證據(jù)進(jìn)行的推理過程。實踐表明，只要建立了正確的理論認(rèn)識，只要學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中有充分的探究活動，證據(jù)推理能力的培養(yǎng)就有了可靠的保障。

二、證據(jù)推理能力的培養(yǎng)途徑

明確上述認(rèn)識與操作思路后，在教學(xué)實踐中就要進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計，將證據(jù)推理能力的培養(yǎng)作為主要的教學(xué)目的，并圍繞這個目標(biāo)選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)素材，精心設(shè)計教學(xué)過程。有研究者從深度學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，提出通過證據(jù)推理促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，其包括四個環(huán)節(jié)：一是創(chuàng)設(shè)情境，提出問題；二是設(shè)計實驗，收集證據(jù)；三是不斷追問，證據(jù)推理；四是延遲評價，形成結(jié)論。[3]

在“質(zhì)量守恒定律”的教學(xué)中，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的過程中質(zhì)量是守恒的，并不是一件容易的事情。如果能夠充分利用學(xué)生已有的經(jīng)驗與知識，就可以開啟一個具有深度學(xué)習(xí)特征的探究過程。具體的教學(xué)設(shè)計與實施，可以參考以下四個環(huán)節(jié)。

其一，通過舉例，讓學(xué)生認(rèn)識到在不同的化學(xué)反應(yīng)中，質(zhì)量的變化有著多種可能。首先應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生認(rèn)識到“質(zhì)量是變化的”，其次引導(dǎo)他們認(rèn)識到質(zhì)量變化包括“變多”和“變少”兩種可能。例如，鎂條燃燒生成氧化鎂、水電解成氫氣和氧氣等。在這個過程中，教師所舉的例子學(xué)生越熟悉，他們后續(xù)的探究就越容易展開。

其二，在案例分析中提出問題：在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物與生成物之間的質(zhì)量關(guān)系是什么？在這個環(huán)節(jié)，可以對教材中1774年拉瓦錫所設(shè)計的實驗做后置處理，也就是說不用這個實驗來向?qū)W生暗示化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量是守恒的，這樣學(xué)生在探究的時候就不會先入為主，探究的味道就會更濃，探究的空間也會更大。

其三，展開探究。既然明確了探究的目的是研究反應(yīng)物與生成物的質(zhì)量關(guān)系，那么很重要的一點就是對反應(yīng)前后的質(zhì)量進(jìn)行測量與比較。毫不意外，對于鎂條的燃燒實驗，大多數(shù)學(xué)生最初想到的就是分別測出鎂條的質(zhì)量和氧化鎂的質(zhì)量。此時的探究就可以借助邏輯推理去進(jìn)行，教師只要向?qū)W生反問：鎂條燃燒是鎂條與誰的化學(xué)反應(yīng)？那么學(xué)生自然就會明白之前的思路是有問題的，于是探究的中心問題就出現(xiàn)了：如何測量參與反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量？這顯然是一個具有挑戰(zhàn)性的問題，憑學(xué)生現(xiàn)有的知識無法解決。在這種情況下，教師可以順勢向?qū)W生介紹紅磷燃燒實驗，并且指出其便于質(zhì)量測量的關(guān)鍵。

其四，通過分析與綜合得出規(guī)律。在紅磷燃燒的實驗中，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量是不變的——這改變了部分學(xué)生大腦中曾經(jīng)存在的質(zhì)量變大（源于鎂條燃燒的簡單分析）或變小（源于水電解的簡單分析）的認(rèn)識。

三、結(jié)語

在上面這個例子中，學(xué)生的推理過程中有兩個環(huán)節(jié)不可忽視：一是學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)“質(zhì)量不變”，可以讓學(xué)生經(jīng)歷一個分析與綜合的過程，而分析與綜合正是邏輯推理的基本方法。二是學(xué)生在實驗分析與化學(xué)史的對比過程中所獲得的正確認(rèn)識，這種對比過程也能夠有效發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理能力。當(dāng)學(xué)生經(jīng)歷了這樣的探究體驗過程之后，教師必須引導(dǎo)學(xué)生反思這一過程，并且梳理其中的邏輯鏈條。應(yīng)當(dāng)說，初中生是具備這樣的反思意識與梳理能力的。意識的強(qiáng)化與能力的提高，帶來的結(jié)果就是學(xué)生證據(jù)推理能力的不斷生成、積累與提升。

初中化學(xué)教師在日常的教學(xué)實踐中應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，證據(jù)推理作為科學(xué)思維的要素，是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分。[4]化學(xué)作為一門自然科學(xué)，教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮其培育學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的作用，要借助每一個重要概念的建構(gòu)與重要規(guī)律的探究，來培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力。當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中有強(qiáng)烈的證據(jù)推理意識時，從尋找證據(jù)開始，到邏輯關(guān)系的發(fā)現(xiàn)，再到具體推理過程的體驗，都會成為學(xué)生的自主需要和自主行為，這樣，包括證據(jù)推理能力在內(nèi)的所有化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)，就都能夠得到提升。

參考文獻(xiàn)

[1]楊林全.初中化學(xué)教學(xué)中“證據(jù)推理”素養(yǎng)的培育——以“酸和堿的中和反應(yīng)”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2021（6）：49-54.

[2]徐靜.探討初中化學(xué)實驗教學(xué)中學(xué)生證據(jù)推理能力的培養(yǎng)策略[J].中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2021（3）：6.

[3]陳懋.初中化學(xué)證據(jù)推理促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的實驗教學(xué)探索[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2020（9）：40-42.

[4]王鋒.初中化學(xué)“證據(jù)推理”教學(xué)策略研究[J].中小學(xué)教學(xué)研究，2021，22（4）：3-8.