基于“證據推理”的中考試題分析及教學建議

陳笑諳 李小敏

摘要：通過分析“證據推理”核心素養在2022年全國十一個統考地區的中考化學試題中的呈現形式及素養水平，考察“證據推理”核心素養背后所運用的具體內容、基本要求和表現策略，總結歸納其運行規律和外顯特點，并基于試卷分析的結果提出若干教學建議。

關鍵詞：中考化學；證據推理；核心素養；化學教學

文章編號：10056629（2023）06008805中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

教育部2022年4月21日頒布的《義務教育化學課程標準（2022年版）》提出，要培養學生的科學思維，其中基于實驗事實進行證據推理，建構模型并推測物質及其變化的思維能力是學生的高階思維之一^［1］。這不僅順應了時代對人才培養的要求，也與我國在2017年版高中化學課標中所提到的發展“證據推理與模型認知”核心素養，形成了呼應和銜接^［2］。通過對2022年全國十一個統考省份、自治區、直轄市的中考化學試題編碼、分析及考察其“證據推理”核心素養背后所運用的具體內容、基本要求、表現策略，匯總研究其特征以及背后的邏輯規則，以主觀評論學習過程的視野來反向觀察教學內容，在逆向反思過程中改變教學方式，從而促進教學改革，提高教育質量^［3］。

1 課程標準對”證據推理”的要求

《普通高中化學課程標準（2017年版）》明確規定“證據推理與模型認知”是化學學科核心素養五個方面之一?！白C據推理”作為其組成部分，要求學生具有證據意識，可以根據具體的論證點來合理假設物質的內部構成、表面結構和變化方式，在不斷分解推論的基礎上輔佐證明過程，最終建成論點、論據以及結果三者間的邏輯關系^［4］。2017年版高中新課標對證據推理能力的各水平要求如表1所示。對于義務教育階段而言，2022年版義務教育新課標雖然沒有明確提出“證據推理”核心素養的要求，但多處都有涉及。例如，在學業質量描述中添加了能對觀察、記載的實驗展示情況和出現的相關數據作合理思考和問題解決，對實驗過程中出現的論據進行合理的思考分析，最終獲取合理結果；在試題命制中明確指出要基于情境設計任務，注意設問點對核心素養考察的進階性，設計考察包括辨識記憶、概括關聯、綜合問題解決等多種任務類型的試題。其中分析解釋、推理預測就要求學生從題目中先對證據進行識別，然后將證據與所學習過的化學原理進行關聯，解釋相關的現象或者論證相關的結論。

2 基于“證據推理”核心素養的試題分析思路

證據在新華字典中用作名詞，指幫助斷定事理的東西：證據、憑證。推理的出發點是證據，而終點是結論，推理就是從證據抵達結論的橋梁，執行證據推理就是建立兩者之間的邏輯關系，可見，“證據推理”由“證據”和“推理”兩個要素組成^［5］。通過對歷年中考化學試題的研究發現，“證據”通常和問題情境結合在一起，以表格、文字、圖片以及數據等方式考察學生對證據的辨識能力、提取能力、篩選能力和處理能力?！巴评怼卑恕爸苯油评怼焙汀伴g接推理”，情境越復雜，推理所要運用的“證據”越多，難度就越大^［6］。顯然，“證據推理”核心素養考察的是學生高階思維能力，這種形式的命題為素養立意的命題，對學生能力的要求高于知識的要求，因此有別于以往對知識點辨識、理解以及簡單的邏輯推理的考察。通過對2022年全國十一個統考省份、自治區、直轄市的中考化學試題梳理，發現考察“證據推理”的題型大致可以分為：科普型閱讀、實驗數據、實驗方案設計與評價、工藝流程這四大類（具體見表2）。上述“證據推理”水平和四種呈現形式構成了試題編碼的框架。本研究的“證據推理”是指在陌生情境下基于實驗數據、圖形、模型等實驗事實，結合已學習過的知識點形成解決問題的證據，進而解決問題，完成任務。

3 “證據推理”核心素養在中考化學中的分析結果

3.1 “證據推理”核心素養在中考化學試題中的分布

2022年十一個統考地區的11份中考卷全部涉及“證據推理”內容，進一步對中考試卷中“證據推理”素養試題的分值和分類進行統計，具體如圖1所示。

由圖1可知，“證據推理”核心素養的考察在各地區中考試卷中均有出現但所占比例不同，分值比例≥50%的地區有福建、寧夏、安徽；分值比例在30%～40%的地區有山西、江西、河北、海南；40%≤分值比例＜50%的地區有北京、陜西、西藏；分值比例＜30%的地區有河南?！白C據推理”核心素養在中考試題中主要以實驗方案的設計與評價和實驗數據兩種呈現形式來考察，二者在11份試卷中均有出現且分值占比較高。其次是工藝流程題，除了安徽、寧夏、海南、西藏沒有出現，其他地區均有涉及。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，科普閱讀的材料鮮活且富有實踐性，主要從生活情景、生產實踐以及科技探索中選取，學生在閱讀過程中，需要結合所學知識理解文本主旨、把握材料細節、思考所設問題、分析現有前提，正確提取證據而進行解答。科普閱讀題2022年在山西、安徽、河北、寧夏、北京五個地區的中考卷中出現，雖然出現的頻次不高，但該題型的考察方式將是中考化學的一種趨勢。

3.2 “證據推理”核心素養在中考化學試題中的考察水平

2017年版高中新課標對證據推理能力劃分為四個水平（見表1），水平1到水平4表示對能力要求的逐漸遞增，體現了不同層次的學科素養，學生“證據推理”的發展階段由低層次向高層次不斷加強。2022年十一個地區中考“證據推理”核心素養能力水平的考察情況如圖2所示。

從圖2可以看出，初中生“證據推理”核心素養能力水平的考察主要以水平1為主，要求學生能夠辨識宏觀證據，對相應的題目做出解答；從圖2還可以看出十一個地區均有涉及水平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生從定性的層面去認識物質及其變化外，也要注重“定量”思想的培養，使得認識物質及其變化的角度更加全面；水平2要求學生能從宏觀和微觀的結合中去提取證據，從圖2中可以看出十一個地區也均有涉及，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要求學生能從不同的方面去收集證據，從而從物質及其變化的不同角度去論證結論，對間接推理能力要求很高，從圖2可以看出，水平4的考察比例相對較小，僅在福建、江西、河北、寧夏、北京、河南這些地區有占比，說明初中階段考慮到學生化學知識儲備量少，推理方式更多應考察的是直接推理，但水平4是最能體現學生高階思維發展情況的標準之一。

上述“證據推理”的四種呈現形式和“證據推理”的4個考察水平構成了試題的編碼框架，表3是以2022年福建中考第17題為例呈現的編碼結果。

ZB是常用的阻燃劑。已知：

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

Ⅱ. ZB受熱，先釋放出水；當溫度高于350℃，生成ZnO和B₂O₃固體；繼續升溫到400℃以上，B₂O₃熔化為玻璃態物質。

（1） ZB能起阻燃作用的原因是________（寫一種）。

（2） 為研究溫度對合成的ZB組成的影響，研究小組在不同溫度下制取ZB。實驗如下：

x、 y分別為________和________。

（3） 為檢測102℃時合成的ZB含水的質量分數，某同學使用了如圖3所示的裝置進行實驗。

① 需要不斷通入干燥空氣的目的是________。

② 實驗時，需要稱量獲得的數據有：ZB樣品的質量、________的質量。

（4） 為評估102℃時合成的ZB的阻燃性能，進行木材粉末灼燒殘重實驗：某溫度下，灼燒質量相同的兩份干燥的木材粉末（一份經ZB處理）30min，測量殘留固體質量：實驗結果如下（見圖4）。

① 低于200℃時，兩份木材粉末質量均保持不變的原因是________。

② 圖中曲線________（填“a”或“b”）對應的木材粉末是經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，應開展的實驗是________。

4 基于試卷分析結果的教學建議

4.1 恰當變換“證據”的呈現形式，提升學生的數據思維。

化學數據反映化學實驗事實，關于物質的組成、結構、性質特征的數字化表述是化學家進行探知、控制量化數據，不斷試驗的成果和勞動智慧的結晶^［7］。在中考試題中，它們以“證據”的形式出現，在化學教學中，它們類屬于化學表征。教師可以將化學信息轉化成數據和圖像，將“數據思維”在日常教學中滲透，提高學生對“證據”的解讀能力，培養學生的數據思維^［8～10］。這樣不僅可以培養學生基于證據進行歸納論證的科學思維，還可學會運用定性和定量相結合的方式推理出更加精確的科學結論。

4.2 注重基于真實情境教學素材的開發與課堂教學的構建

真實的問題情境是思維的起點，也是化學學科核心素養培養的載體^［11］，比起枯燥的理論它更具有鮮活性、更能激發學生的問題意識。2022年版義務教育新課標指出，教師在教學中應積極創設真實的問題情境，注重建構模型和培養推測物質及其變化的思維能力，在解決與化學相關的真實問題情境中形成質疑能力、批判能力和創新意識^［12］。在化學的啟蒙階段，教師利用化學史料、中國優秀傳統文化、傳統化學工藝、現代科技成果等真實且有意義的問題情境作為素材，讓學生感受到化學知識在解決人類健康、改善人類生活條件、促進社會進步等方面的關鍵作用，促進化學學科核心素養的培養。

4.3 復習課要加強內容的整合力度，豐富證據到結論的推理過程

教材中呈現的知識大都是結論，缺乏對知識獲得過程的描述。因此從證據到結論的過程是需要教師在日常教學中不斷去豐富的內容。而從證據到結論的推理過程，是要建立起證據和結論的邏輯關系，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反應生成鹽和水，也要試著讓學生分析同類型物質NaOH與CO₂的反應的產物以及NaOH與SO₂反應的產物，這就用到了類比推理；教師在講如何證明NaOH與CO₂發生化學反應時，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，一段時間后發現兩試管液面均上升，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發生化學反應，這就運用到了演繹推理；在探究NaOH與CO₂是否發生化學反應時，實驗的過程沒有明顯的證據幫助學生判斷，教師可以引導學生多層次分析證據，由此教師可引導學生得出對于沒有明顯現象反應的探究思路^［14］。

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