證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)在高中化學(xué)教學(xué)中的有效落實

魏德生

摘? 要：核心素養(yǎng)視域下，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)是高中化學(xué)教學(xué)中非常重要的目標之一，教師要對此展開精心的設(shè)計與規(guī)劃。在教學(xué)過程中落實證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)，要求教師對其含義有精準全面的把控，以便尋求有效的切入點開展教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生的智慧與思維，本文對此提出了一些可行性的實踐措施以供參考，希望對相關(guān)教師有所助益。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);證據(jù)推理與模型認知;核心素養(yǎng);培養(yǎng)

一、對證據(jù)推理與認知素養(yǎng)的解讀

證據(jù)推理與模型認知是化學(xué)核心素養(yǎng)的要素之一，其決定著學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展水平，是新時期下教師需要在化學(xué)課程實施過程中有效落實的一項重要目標?；谘巯伦C據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，教師首先要了解其內(nèi)涵及特征，以便尋求科學(xué)的切入點滲透核心素養(yǎng)教育理念。

證據(jù)推理是在D-S理論的基礎(chǔ)上發(fā)展演變而來的，其指的是立足于不同角度描述和判斷命題的不確定性，在大量數(shù)據(jù)源中收集有價值的證據(jù)信息，然后通過正交求和方法將得到的所有證據(jù)信息綜合起來，以縮小集合，最終解決問題。證據(jù)推理素養(yǎng)在高中化學(xué)學(xué)科中的落實，同樣需要學(xué)生基于D-S推理理論挖掘問題的關(guān)鍵信息，厘清理論與問題之間存在的邏輯關(guān)聯(lián)，再逐步尋找證據(jù)用來驗證自己的猜想和假設(shè)，從而逐漸完成推理和解決問題的過程。

模型認知從根本意義上講，指的是通過建立立體化、具象化的模型，將抽象的化學(xué)概念呈現(xiàn)為更容易理解的微觀世界及圖像，由此反映化學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)。根據(jù)眼下化學(xué)模型認知素養(yǎng)的應(yīng)用及發(fā)展來看，當前教師在施教過程中一般會采用兩類化學(xué)模型，即實物模型和程序化模型。相對而言，前者更強調(diào)一種固定化的解題模式，但后者并非如此，如我們在實際教學(xué)階段涉及的電子云模型便具有較強的靈活性。對學(xué)生模型認知素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個循序漸進的過程，教師先要引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系題意或者具體的學(xué)習(xí)目標構(gòu)建模型，通過進行詳細的分析和推理挖掘物質(zhì)的本質(zhì)，總結(jié)歸納出研究對象的特點，這樣才能真正發(fā)揮出化學(xué)模型在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的實際價值。期間教師需要給學(xué)生提供標準的示范，要先加深學(xué)生的理解，讓他們充分掌握構(gòu)建模型的步驟和方法，再鼓勵他們親自動手建立模型，以此訓(xùn)練他們的邏輯思維，讓他們今后能夠從更加科學(xué)理性的角度和以更嚴謹清晰的思維進行化學(xué)現(xiàn)象的解釋和實際問題的分析。

二、證據(jù)推理與認知素養(yǎng)在高中化學(xué)教學(xué)中的有效落實

（一）課前準備真實有效

化學(xué)核心素養(yǎng)在高中化學(xué)課堂上的落實成功與否，在很大程度上取決于教師是否發(fā)揮出了自己作為連接學(xué)科知識與學(xué)生之間的媒介作用、是否全面認識到了學(xué)生在教學(xué)課堂上的主體地位以及能否根據(jù)具體的教學(xué)需要進行一系列充分的課前準備。從教師的角度分析，首先要明確通過化學(xué)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生成為一個什么樣的人，然后才是逐步確定教學(xué)過程中需要采用怎樣的思維和方法、如何最大程度挖掘化學(xué)教材的實用價值。根據(jù)眼下對證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的了解，新課標將這一化學(xué)素養(yǎng)劃分成了四個階段，相應(yīng)地，教師在教學(xué)期間要掌握學(xué)生目前所處的素養(yǎng)發(fā)展水平，再聯(lián)系他們的個性化需求踐行因材施教的教育理念。

在課前準備環(huán)節(jié)，真實有效的課前預(yù)習(xí)對提升課堂質(zhì)量、促進學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的形成是非常有幫助的，但考慮到每名學(xué)生對化學(xué)課程的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)水平有所差異，此時教師就需要對學(xué)生進行分別指導(dǎo)。比如班級里不可避免會有一部分沒有養(yǎng)成良好課前預(yù)習(xí)習(xí)慣的學(xué)生，或者說對課前預(yù)習(xí)不喜歡、不感興趣，對此教師應(yīng)該為他們提供一些趣味性更強的預(yù)習(xí)內(nèi)容及任務(wù)，讓他們從中體會到成就感和趣味。而針對班級里那些不知道如何預(yù)習(xí)、不會預(yù)習(xí)的學(xué)生，教師要做的就是幫助他們找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，以達到事半功倍的效果。經(jīng)過這一過程，學(xué)生便進一步明確了自己在本次學(xué)習(xí)中遇到的難題和困惑，從而帶著問題進入到正式的課堂學(xué)習(xí)階段，方便教師開展針對性教學(xué)，同時也為學(xué)生證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。

（二）課堂教學(xué)高效自主

對學(xué)生證據(jù)推理和模型認知素養(yǎng)的培養(yǎng)，需要教師對學(xué)生進行科學(xué)正確的指導(dǎo)，一方面要牢牢把控課堂節(jié)奏，另一方面要提供給學(xué)生足夠自由和自主的學(xué)習(xí)空間，這樣既能確保課堂效率，也不會對學(xué)生思維及想法造成限制，保證他們化學(xué)核心素養(yǎng)得以逐漸養(yǎng)成。在實際教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可基于翻轉(zhuǎn)課堂模式在教學(xué)過程中實施“三疑三探”的策略，利用有限的時間實現(xiàn)教學(xué)效果的最大化，為學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展創(chuàng)造充分必要條件。在此期間，教師可通過真實的教學(xué)情境或者實踐性極強的小組實驗活動來激活全班學(xué)生的課堂體驗感，使他們的證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)從一系列的實踐活動中得到訓(xùn)練與培養(yǎng)。

以原電池教學(xué)為例，教師分別在課堂上引入了三個實驗：第一個實驗是將Cu片插入稀硫酸溶液，第二個實驗是將Cu片換成Zn片插入稀硫酸溶液，第三個實驗是將銅片與鋅片用導(dǎo)線連接起來，然后插入稀硫酸溶液，同時在導(dǎo)線上連接一個電流表裝置，要求學(xué)生分別觀察這三個實驗現(xiàn)象。在開展實驗教學(xué)的同時，教師要根據(jù)實驗原理以及真實呈現(xiàn)在學(xué)生面前的實驗現(xiàn)象提出一些問題，比如針對實驗二：當實驗發(fā)生時，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)插入稀硫酸溶液中的Zn片表面有氣泡產(chǎn)生，那么就可針對這一現(xiàn)象讓學(xué)生思考“這些氣泡可能是什么氣體？”或者，針對實驗三：導(dǎo)線上連接的電流表指針會隨著實驗的發(fā)展而發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)，那么“為什么會出現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象？”根據(jù)教師提出的這些問題，學(xué)生紛紛有了自己的猜想和假設(shè)，其中第一個和第三個實驗比較好理解，但第二個實驗學(xué)生會花費一定的時間理解，這里我們重點圍繞教師提出的問題展開介紹。

針對教師提出的第一個問題，有的學(xué)生猜想：Cu片表面產(chǎn)生氣泡可能是由氮氣所導(dǎo)致的，但這一實驗中氣體明顯不是氮氣，那么教師就需要引導(dǎo)學(xué)生回顧以往學(xué)過的知識，分析這里的氣體為什么不可能是氮氣。當然，班級里還有一部分學(xué)生發(fā)出了不同的聲音，他們認為：產(chǎn)生的氣體很大可能是氫氣與氧氣，學(xué)生的這種推測同樣需要有真實可靠的根據(jù)來證明。在解決這一問題的過程中，教師為學(xué)生大致提供了兩個方向：一是將氣體收集起來，然后進一步驗證氣體種類;二是通過元素化合價升降來推斷氣體種類。前者需要教師輔助學(xué)生進行實驗方案設(shè)計，確保整個實驗的安全性和可行性，后者則需要學(xué)生以氧化還原反應(yīng)知識理論為基礎(chǔ)，對推測進行逐步驗證，通過小組合作學(xué)習(xí)模式逐步理清問題。在本次課堂教學(xué)中，整個教學(xué)過程是以教師構(gòu)建的問題鏈串聯(lián)起來的，其間學(xué)生的證據(jù)意識充分激活，并且顯而易見。在這樣的課堂環(huán)境中，學(xué)生有了更多獨立思考和自主解決問題的時間與空間，他們或通過獨立思考、或通過小組合作等方式進行了假設(shè)和驗證，不僅大大提高了課堂效率，還在很大程度上增強了學(xué)生的團隊協(xié)作能力，進一步完善了他們的語言思維和邏輯思維。

經(jīng)過科學(xué)的推動和分析，學(xué)生逐漸得出了電極產(chǎn)物。之后教師在板書上規(guī)范地列出了實驗對應(yīng)的電極方程式，有意識地從微觀角度帶領(lǐng)學(xué)生分析電子與離子的移動方向。根據(jù)以往高中化學(xué)原電池部分的教學(xué)案例，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生在這一階段存在一種思維誤區(qū)，即能夠做正負極的只有金屬材料，還有一點就是學(xué)生認為正負極材料均參與化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。而此時，教師從微觀角度展開教學(xué)就是為了改進學(xué)生的這種錯誤認知，幫助他們逐步建立正確的系統(tǒng)化的化學(xué)觀念，其間主要通過微粒觀、變化觀和能量觀建立基于“原電池”的認知模型，先幫助學(xué)生了解模型、掌握建立模型的步驟和方法，再鼓勵他們從正確的認知角度構(gòu)建模型，如此便有效提高了他們的模型認知能力?？偠灾?，證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個循序漸進的過程，教師要善于從學(xué)生角度思考應(yīng)該如何規(guī)劃教學(xué)、怎樣的教學(xué)節(jié)奏最為合理、什么樣的教學(xué)活動最能啟發(fā)學(xué)生的思維與智慧、怎樣建立化學(xué)理論與證據(jù)鏈和認知模型之間的邏輯關(guān)聯(lián)性，以加快目標圓滿達成。

（三）課后鞏固，布置個性、開放作業(yè)

課后鞏固有助于證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的深化，因而教師要格外重視課后作業(yè)的科學(xué)布置，幫助學(xué)生利用好課余時間。根據(jù)以往教學(xué)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生在課后鞏固環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)自主性和積極性較差，所以教師不僅要為他們設(shè)置趣味性和實踐性較強的課后學(xué)習(xí)任務(wù)，還應(yīng)該指導(dǎo)他們采用高效率的學(xué)習(xí)方法完成課后作業(yè)。比如，對學(xué)生在課堂上沒有完全理解的邏輯關(guān)系，教師可指導(dǎo)他們通過繪制思維導(dǎo)圖的方式加強理解，將各個知識點之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)以更加直觀形象的方式展現(xiàn)出來，既能提高他們的復(fù)習(xí)效率，也能有效培養(yǎng)他們的邏輯思維，促進他們證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的強化;或者要求學(xué)生利用一些日常生活中的材料進行微型實驗的設(shè)計，帶領(lǐng)他們步入到科學(xué)知識的探索和驗證中，協(xié)調(diào)好他們思維能力和實踐綜合能力的發(fā)展，讓他們站在科學(xué)角度解釋化學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)他們形成嚴謹?shù)乃季S和求真的態(tài)度;還可借助信息技術(shù)以及其他一些信息化軟件來考查學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展水平，具體可通過習(xí)題測試、模型練習(xí)等方式，讓他們的思維變得更加靈活，以便在后續(xù)化學(xué)學(xué)習(xí)中迅速找到問題的解決辦法，建立清晰的解題思路和推理過程。與傳統(tǒng)課后復(fù)習(xí)模式相比，教師設(shè)置的這種更加個性化、開放化的特色課后作業(yè)，更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使他們利用課余時間實現(xiàn)證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的進一步發(fā)展。

（四）認識模型架構(gòu)促進學(xué)生知識及思維系統(tǒng)化

在教學(xué)過程中離不開對化學(xué)模型的運用，高中生能否熟練地運用相關(guān)模型對學(xué)生的學(xué)習(xí)效率有著直接的影響。首先需要對相關(guān)的模型架構(gòu)進行了解，所以教學(xué)的過程中教師要逐步引導(dǎo)學(xué)生對相應(yīng)的模型進行了解，教師可以采用類比、分析等方法對相關(guān)模型架構(gòu)進行講解，以便學(xué)生能夠快速理解。也可以拿較為簡單的化學(xué)模型進行教學(xué)，幫助學(xué)生理解物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)以及物理性質(zhì)，通過模型教學(xué)，加強學(xué)生的空間想象力，為日后的同分異構(gòu)體的教學(xué)創(chuàng)造有利條件。

以《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)為例，對化學(xué)學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容，經(jīng)常涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)，所以教師可以先以常見的碳原子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，讓同學(xué)們進行了解，同時在此過程中，教師對相關(guān)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)概念進行相應(yīng)的講解，激發(fā)學(xué)生的空間想象力。在這個過程中，教師可以對物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)進行假設(shè)，猜測同位素之間的相同點與不同點，不斷將物質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識進行系統(tǒng)規(guī)劃，同時對學(xué)生的邏輯思維能力加以鍛煉，通過演示物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)在加熱條件下的相關(guān)變化，檢驗在這一過程中產(chǎn)生斷鍵反應(yīng)，對相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)機理進行探究，進一步了解相關(guān)性質(zhì)。同時，教師還應(yīng)鼓勵學(xué)生嘗試初步建立檢驗相關(guān)元素的模型，通過實驗探究，了解相關(guān)性質(zhì)，并對相關(guān)模型進一步完善，達到能夠熟練運用模型的目的。在這個過程中，教師應(yīng)該首先對相應(yīng)物質(zhì)的物理性質(zhì)進行講解，同時還可以進行適當?shù)耐卣梗缤之悩?gòu)體的概念、支鏈，再比如鹵代烴的沸點與相應(yīng)的鹵族元素關(guān)系，為學(xué)生在進行實驗探究和知識系統(tǒng)規(guī)劃時提供便利。同時教師還要對如何檢驗物質(zhì)性質(zhì)進行講解，為便于學(xué)生理解，教師可以借助相關(guān)模型進行講解，也可以借助多媒體手段播放相關(guān)視頻，展現(xiàn)反應(yīng)過程，為學(xué)生進行模型運用提供便利條件。

三、結(jié)語

綜上所述，根據(jù)眼下高中化學(xué)教學(xué)發(fā)展要求，教師要嘗試有效的方法及策略落實對學(xué)生證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的培養(yǎng)，為學(xué)生綜合素質(zhì)提升打好基礎(chǔ)。在具體實施階段，要充分聯(lián)系學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展水平，深入分析學(xué)生在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的個性化需求，據(jù)此調(diào)整當下的教學(xué)模式和教學(xué)方法，以實現(xiàn)證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)在高中化學(xué)教學(xué)過程中的具體化。

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（責(zé)任編輯：鄒宇銘）