基于“證據(jù)推理”的中考試題分析及教學(xué)建議

陳笑諳 李小敏

摘要：通過分析“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)在2022年全國(guó)十一個(gè)統(tǒng)考地區(qū)的中考化學(xué)試題中的呈現(xiàn)形式及素養(yǎng)水平，考察“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)背后所運(yùn)用的具體內(nèi)容、基本要求和表現(xiàn)策略，總結(jié)歸納其運(yùn)行規(guī)律和外顯特點(diǎn)，并基于試卷分析的結(jié)果提出若干教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞：中考化學(xué)；證據(jù)推理；核心素養(yǎng)；化學(xué)教學(xué)

文章編號(hào)：10056629（2023）06008805中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

教育部2022年4月21日頒布的《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出，要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，其中基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理，建構(gòu)模型并推測(cè)物質(zhì)及其變化的思維能力是學(xué)生的高階思維之一^［1］。這不僅順應(yīng)了時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)的要求，也與我國(guó)在2017年版高中化學(xué)課標(biāo)中所提到的發(fā)展“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)，形成了呼應(yīng)和銜接^［2］。通過對(duì)2022年全國(guó)十一個(gè)統(tǒng)考省份、自治區(qū)、直轄市的中考化學(xué)試題編碼、分析及考察其“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)背后所運(yùn)用的具體內(nèi)容、基本要求、表現(xiàn)策略，匯總研究其特征以及背后的邏輯規(guī)則，以主觀評(píng)論學(xué)習(xí)過程的視野來反向觀察教學(xué)內(nèi)容，在逆向反思過程中改變教學(xué)方式，從而促進(jìn)教學(xué)改革，提高教育質(zhì)量^［3］。

1 課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)”證據(jù)推理”的要求

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確規(guī)定“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)五個(gè)方面之一。“證據(jù)推理”作為其組成部分，要求學(xué)生具有證據(jù)意識(shí)，可以根據(jù)具體的論證點(diǎn)來合理假設(shè)物質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)成、表面結(jié)構(gòu)和變化方式，在不斷分解推論的基礎(chǔ)上輔佐證明過程，最終建成論點(diǎn)、論據(jù)以及結(jié)果三者間的邏輯關(guān)系^［4］。2017年版高中新課標(biāo)對(duì)證據(jù)推理能力的各水平要求如表1所示。對(duì)于義務(wù)教育階段而言，2022年版義務(wù)教育新課標(biāo)雖然沒有明確提出“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的要求，但多處都有涉及。例如，在學(xué)業(yè)質(zhì)量描述中添加了能對(duì)觀察、記載的實(shí)驗(yàn)展示情況和出現(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)作合理思考和問題解決，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的論據(jù)進(jìn)行合理的思考分析，最終獲取合理結(jié)果；在試題命制中明確指出要基于情境設(shè)計(jì)任務(wù)，注意設(shè)問點(diǎn)對(duì)核心素養(yǎng)考察的進(jìn)階性，設(shè)計(jì)考察包括辨識(shí)記憶、概括關(guān)聯(lián)、綜合問題解決等多種任務(wù)類型的試題。其中分析解釋、推理預(yù)測(cè)就要求學(xué)生從題目中先對(duì)證據(jù)進(jìn)行識(shí)別，然后將證據(jù)與所學(xué)習(xí)過的化學(xué)原理進(jìn)行關(guān)聯(lián)，解釋相關(guān)的現(xiàn)象或者論證相關(guān)的結(jié)論。

2 基于“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的試題分析思路

證據(jù)在新華字典中用作名詞，指幫助斷定事理的東西：證據(jù)、憑證。推理的出發(fā)點(diǎn)是證據(jù)，而終點(diǎn)是結(jié)論，推理就是從證據(jù)抵達(dá)結(jié)論的橋梁，執(zhí)行證據(jù)推理就是建立兩者之間的邏輯關(guān)系，可見，“證據(jù)推理”由“證據(jù)”和“推理”兩個(gè)要素組成^［5］。通過對(duì)歷年中考化學(xué)試題的研究發(fā)現(xiàn)，“證據(jù)”通常和問題情境結(jié)合在一起，以表格、文字、圖片以及數(shù)據(jù)等方式考察學(xué)生對(duì)證據(jù)的辨識(shí)能力、提取能力、篩選能力和處理能力。“推理”包含了“直接推理”和“間接推理”，情境越復(fù)雜，推理所要運(yùn)用的“證據(jù)”越多，難度就越大^［6］。顯然，“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)考察的是學(xué)生高階思維能力，這種形式的命題為素養(yǎng)立意的命題，對(duì)學(xué)生能力的要求高于知識(shí)的要求，因此有別于以往對(duì)知識(shí)點(diǎn)辨識(shí)、理解以及簡(jiǎn)單的邏輯推理的考察。通過對(duì)2022年全國(guó)十一個(gè)統(tǒng)考省份、自治區(qū)、直轄市的中考化學(xué)試題梳理，發(fā)現(xiàn)考察“證據(jù)推理”的題型大致可以分為：科普型閱讀、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、工藝流程這四大類（具體見表2）。上述“證據(jù)推理”水平和四種呈現(xiàn)形式構(gòu)成了試題編碼的框架。本研究的“證據(jù)推理”是指在陌生情境下基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖形、模型等實(shí)驗(yàn)事實(shí)，結(jié)合已學(xué)習(xí)過的知識(shí)點(diǎn)形成解決問題的證據(jù)，進(jìn)而解決問題，完成任務(wù)。

3 “證據(jù)推理”核心素養(yǎng)在中考化學(xué)中的分析結(jié)果

3.1 “證據(jù)推理”核心素養(yǎng)在中考化學(xué)試題中的分布

2022年十一個(gè)統(tǒng)考地區(qū)的11份中考卷全部涉及“證據(jù)推理”內(nèi)容，進(jìn)一步對(duì)中考試卷中“證據(jù)推理”素養(yǎng)試題的分值和分類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體如圖1所示。

由圖1可知，“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的考察在各地區(qū)中考試卷中均有出現(xiàn)但所占比例不同，分值比例≥50%的地區(qū)有福建、寧夏、安徽；分值比例在30%～40%的地區(qū)有山西、江西、河北、海南；40%≤分值比例＜50%的地區(qū)有北京、陜西、西藏；分值比例＜30%的地區(qū)有河南。“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)在中考試題中主要以實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)兩種呈現(xiàn)形式來考察，二者在11份試卷中均有出現(xiàn)且分值占比較高。其次是工藝流程題，除了安徽、寧夏、海南、西藏沒有出現(xiàn)，其他地區(qū)均有涉及。除此之外，科普型閱讀題這種新式題型在近年來的中考卷中紛紛登場(chǎng)，科普閱讀的材料鮮活且富有實(shí)踐性，主要從生活情景、生產(chǎn)實(shí)踐以及科技探索中選取，學(xué)生在閱讀過程中，需要結(jié)合所學(xué)知識(shí)理解文本主旨、把握材料細(xì)節(jié)、思考所設(shè)問題、分析現(xiàn)有前提，正確提取證據(jù)而進(jìn)行解答。科普閱讀題2022年在山西、安徽、河北、寧夏、北京五個(gè)地區(qū)的中考卷中出現(xiàn)，雖然出現(xiàn)的頻次不高，但該題型的考察方式將是中考化學(xué)的一種趨勢(shì)。

3.2 “證據(jù)推理”核心素養(yǎng)在中考化學(xué)試題中的考察水平

2017年版高中新課標(biāo)對(duì)證據(jù)推理能力劃分為四個(gè)水平（見表1），水平1到水平4表示對(duì)能力要求的逐漸遞增，體現(xiàn)了不同層次的學(xué)科素養(yǎng)，學(xué)生“證據(jù)推理”的發(fā)展階段由低層次向高層次不斷加強(qiáng)。2022年十一個(gè)地區(qū)中考“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)能力水平的考察情況如圖2所示。

從圖2可以看出，初中生“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)能力水平的考察主要以水平1為主，要求學(xué)生能夠辨識(shí)宏觀證據(jù)，對(duì)相應(yīng)的題目做出解答；從圖2還可以看出十一個(gè)地區(qū)均有涉及水平3，且比值僅次于水平1，這說明在初三啟蒙階段除了要求學(xué)生從定性的層面去認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化外，也要注重“定量”思想的培養(yǎng)，使得認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的角度更加全面；水平2要求學(xué)生能從宏觀和微觀的結(jié)合中去提取證據(jù)，從圖2中可以看出十一個(gè)地區(qū)也均有涉及，說明即使在初中啟蒙階段仍需要注重“宏微符”三重表征思想；水平4要求學(xué)生能從不同的方面去收集證據(jù)，從而從物質(zhì)及其變化的不同角度去論證結(jié)論，對(duì)間接推理能力要求很高，從圖2可以看出，水平4的考察比例相對(duì)較小，僅在福建、江西、河北、寧夏、北京、河南這些地區(qū)有占比，說明初中階段考慮到學(xué)生化學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備量少，推理方式更多應(yīng)考察的是直接推理，但水平4是最能體現(xiàn)學(xué)生高階思維發(fā)展情況的標(biāo)準(zhǔn)之一。

上述“證據(jù)推理”的四種呈現(xiàn)形式和“證據(jù)推理”的4個(gè)考察水平構(gòu)成了試題的編碼框架，表3是以2022年福建中考第17題為例呈現(xiàn)的編碼結(jié)果。

ZB是常用的阻燃劑。已知：

Ⅰ. 用硼酸（H₃BO₃）與ZnO、 H₂O可合成ZB，ZB的組成會(huì)受溫度等合成條件的影響。

Ⅱ. ZB受熱，先釋放出水；當(dāng)溫度高于350℃，生成ZnO和B₂O₃固體；繼續(xù)升溫到400℃以上，B₂O₃熔化為玻璃態(tài)物質(zhì)。

（1） ZB能起阻燃作用的原因是________（寫一種）。

（2） 為研究溫度對(duì)合成的ZB組成的影響，研究小組在不同溫度下制取ZB。實(shí)驗(yàn)如下：

x、 y分別為________和________。

（3） 為檢測(cè)102℃時(shí)合成的ZB含水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某同學(xué)使用了如圖3所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

① 需要不斷通入干燥空氣的目的是________。

② 實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要稱量獲得的數(shù)據(jù)有：ZB樣品的質(zhì)量、________的質(zhì)量。

（4） 為評(píng)估102℃時(shí)合成的ZB的阻燃性能，進(jìn)行木材粉末灼燒殘重實(shí)驗(yàn)：某溫度下，灼燒質(zhì)量相同的兩份干燥的木材粉末（一份經(jīng)ZB處理）30min，測(cè)量殘留固體質(zhì)量：實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下（見圖4）。

① 低于200℃時(shí)，兩份木材粉末質(zhì)量均保持不變的原因是________。

② 圖中曲線________（填“a”或“b”）對(duì)應(yīng)的木材粉末是經(jīng)ZB處理的，判斷的理由是________。

（5） 為尋找阻燃性能最佳的ZB的合成溫度，應(yīng)開展的實(shí)驗(yàn)是________。

4 基于試卷分析結(jié)果的教學(xué)建議

4.1 恰當(dāng)變換“證據(jù)”的呈現(xiàn)形式，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)思維。

化學(xué)數(shù)據(jù)反映化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)，關(guān)于物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)特征的數(shù)字化表述是化學(xué)家進(jìn)行探知、控制量化數(shù)據(jù)，不斷試驗(yàn)的成果和勞動(dòng)智慧的結(jié)晶^［7］。在中考試題中，它們以“證據(jù)”的形式出現(xiàn)，在化學(xué)教學(xué)中，它們類屬于化學(xué)表征。教師可以將化學(xué)信息轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)和圖像，將“數(shù)據(jù)思維”在日常教學(xué)中滲透，提高學(xué)生對(duì)“證據(jù)”的解讀能力，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)思維^［8～10］。這樣不僅可以培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)進(jìn)行歸納論證的科學(xué)思維，還可學(xué)會(huì)運(yùn)用定性和定量相結(jié)合的方式推理出更加精確的科學(xué)結(jié)論。

4.2 注重基于真實(shí)情境教學(xué)素材的開發(fā)與課堂教學(xué)的構(gòu)建

真實(shí)的問題情境是思維的起點(diǎn)，也是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的載體^［11］，比起枯燥的理論它更具有鮮活性、更能激發(fā)學(xué)生的問題意識(shí)。2022年版義務(wù)教育新課標(biāo)指出，教師在教學(xué)中應(yīng)積極創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，注重建構(gòu)模型和培養(yǎng)推測(cè)物質(zhì)及其變化的思維能力，在解決與化學(xué)相關(guān)的真實(shí)問題情境中形成質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識(shí)^［12］。在化學(xué)的啟蒙階段，教師利用化學(xué)史料、中國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、傳統(tǒng)化學(xué)工藝、現(xiàn)代科技成果等真實(shí)且有意義的問題情境作為素材，讓學(xué)生感受到化學(xué)知識(shí)在解決人類健康、改善人類生活條件、促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步等方面的關(guān)鍵作用，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

4.3 復(fù)習(xí)課要加強(qiáng)內(nèi)容的整合力度，豐富證據(jù)到結(jié)論的推理過程

教材中呈現(xiàn)的知識(shí)大都是結(jié)論，缺乏對(duì)知識(shí)獲得過程的描述。因此從證據(jù)到結(jié)論的過程是需要教師在日常教學(xué)中不斷去豐富的內(nèi)容。而從證據(jù)到結(jié)論的推理過程，是要建立起證據(jù)和結(jié)論的邏輯關(guān)系，明確推理的幾種形式^［13］。例如教師在講Ca（OH）₂這類堿能和非金屬氧化物CO₂反應(yīng)生成鹽和水，也要試著讓學(xué)生分析同類型物質(zhì)NaOH與CO₂的反應(yīng)的產(chǎn)物以及NaOH與SO₂反應(yīng)的產(chǎn)物，這就用到了類比推理；教師在講如何證明NaOH與CO₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，利用兩只裝滿CO₂的試管分別倒扣在裝有水和氫氧化鈉溶液的水槽中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩試管液面均上升，且裝有水的水槽中液面上升比裝有NaOH溶液中的液面上升低，從而推理出CO₂能與NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這就運(yùn)用到了演繹推理；在探究NaOH與CO₂是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)的過程沒有明顯的證據(jù)幫助學(xué)生判斷，教師可以引導(dǎo)學(xué)生多層次分析證據(jù)，由此教師可引導(dǎo)學(xué)生得出對(duì)于沒有明顯現(xiàn)象反應(yīng)的探究思路^［14］。

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