指向證據推理核心素養的教學實踐與反思

基金項目：

本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃2021年度重點課題“證據推理：中學化學實驗探究教學的區域推進研究”（B/2021/02/22）、無錫市教育科學“十三五”規劃重點課題“基于證據推理與模型認知的對話教學實踐研究”（B/B/2020/05）的階段性研究成果。

摘" 要：證據推理是具有化學學科特色的核心素養之一。本文通過“離子反應”復習課的教學實施，幫助學生學會運用各類證據進行證實或證偽，實現“證據推理”核心素養真正落地。

關鍵詞：證據類型；證據推理；離子反應

文章編號：

1008-0546（2024）14-0082-03

中圖分類號：

G632.41

文獻標識碼：

B

一、教學內容分析

化學學科核心素養中證據推理頗具學科特色，即“具有證據意識，能基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽”［1］。證據推理始于證據，終于結論。證據推理就是建立證據和結論之間邏輯關系的過程。

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《高中新課標》）關于“離子反應”的內容要求為通過實驗事實認識離子反應及其發生的條件，了解常見離子的檢驗方法；對應的“學習活動建議”為探究溶液中離子反應的實質及發生條件（測定電流或溶液電導率的變化）。

基于《高中新課標》的理念和要求，筆者設計了基于情境、問題導向的主題式課堂，開展人教版高中化學必修第一冊第一章第二節“離子反應”復習課教學，通過揭秘網紅湖水，幫助學生學會運用宏觀證據、微觀證據、符號證據、定量證據等各類證據，經歷線形或循環的證據推理過程［2］，實現“證據推理”核心素養的真正落地。同時讓學生體會實驗探究中思維的嚴謹性，感受真實、有用的化學，彰顯學科育人的價值。

二、學情分析

通過前面的學習，學生能通過實驗事實初步認識離子反應，基本掌握了離子反應發生的條件及離子方程式的書寫步驟；另外，學生也初步接觸了數據、圖表、實驗事實等證據的呈現方式。這有利于學生收集本課時出現的各類證據，并對有效的證據信息進行提取、分析和處理。

三、教學與評價目標

1. 教學目標

（1）通過Cu2＋、SO2－4檢驗以及數字化實驗，從微觀角度理解離子反應，總結歸納出離子反應發生的實質。

（2）通過一系列實驗的探究，能正確書寫離子反應方程式，構建新情境下離子方程式的書寫策略、步驟。

（3）能運用離子反應的知識對潔廁靈使用、鍍銅廢水處理進行原理解釋，深刻體會離子反應的本質并感受其實際價值。

2. 評價目標

（1）通過書寫相關的離子方程式，診斷并發展學生模型認知水平和總結歸納能力。

（2）通過“鍍銅酸性廢水處理中離子反應的發生”驗證實驗方案的設計，診斷并發展學生證據推理水平、宏觀辨識與微觀探析能力。

四、教學流程設計

本節課以“揭秘網紅湖水”為主題情境，整個教學分為三個環節：環節一“初析網紅湖水”，通過Cu2＋的檢驗，建構證據推理過程的“線形模型”；環節二“再鑒網紅湖水”，通過鍍銅廢水處理的實驗設計，建構證據推理過程的“循環模型”；環節三“深識網紅湖水”，通過網紅湖水呈藍色原因的探析，學會調用邏輯證據。本節復習課的教學流程如圖1所示。

五、教學過程

1. 環節一" 初析網紅湖水

［教師活動］播放學校化學興趣小組同學采集網紅湖水樣品的視頻。展示出分別呈現深藍色、淺藍色、無色的三種液體，依次編號為1、2、3。向學生提出問題：你認為哪一種液體是網紅湖水樣品？

［學生活動］通過觀看視頻中湖水顏色為淺藍色，猜測2號液體是網紅湖水樣品。

［教師］猜測的依據是什么？

［學生］2號液體為淺藍色，應該含有Cu2＋。

［教師］如何檢驗溶液中是否含有Cu2＋？

［學生實驗］完成實驗1：分別取少量三種液體于試管中，滴加NaOH溶液，觀察現象。

［學生］1號液體不是網紅湖水，因為滴加NaOH溶液后無現象。

［教師］1號液體是潔廁靈。

［設計意圖］將課堂教學與真實性情境相聯系，激趣導學。通過判斷哪一種溶液是網紅湖水，引發學生思考如何檢驗Cu2＋。通過實驗驗證，提升實驗操作能力，培養合作意識。基于向1號液體中滴加NaOH溶液的宏觀證據（指實驗現象、生活經驗等可以直接說明問題，證實事實的證據），對1號液體不是網紅湖水進行推理，建構證據推理過程的“線形模型”，即“問題—證據—推理—結論”。［教師活動］出示潔廁靈使用說明書，指出潔廁靈是生活中去除廁所污垢的日常用品，主要化學成分是鹽酸，不能與“84消毒液”（主要化學成分為NaClO）混用，請用離子方程式解釋不能混用的原因。

［學生］2H＋＋Cl－＋ClO－Cl2↑＋H2O，混用會產生氯氣，對人體有害。

［教師］請總結歸納新情境下離子方程式的書寫方法和步驟。

［設計意圖］通過對1號液體潔廁靈的了解，引導學生關注生活中的化學；通過離子方程式的書寫，建構新情境下方程式書寫的方法及步驟，發展學生模型認知能力。

2. 環節二" 再鑒網紅湖水

［教師］從實驗1可知，2號液體（淺藍色）含有Cu2＋，它可能含有哪些陰離子？還可能含有哪些陽離子？

［學生活動］從離子能否大量共存的角度，判斷可能存在的陰、陽離子。回顧酸的通性，完成對2號液體中是否含有H＋的檢驗（實驗2）。

［教師］如何檢驗SO2－4？

［學生活動］思考，動手實驗，完成對2號液體中SO2－4的檢驗（實驗3）。

［教師］通過以上實驗，運用定性證據中的宏觀證據、符號證據（化學方程式、化學式等表征的資料）等方式推理出2號液體中主要含有H＋、Cu2＋、SO2－4三種離子。請你設計實驗：加入一種試劑除去2號液體中的H＋、Cu2＋、SO2－4三種離子，思考能否從微觀角度證明離子反應的發生。

［學生活動］交流、討論。設計實驗方案：取10mL2號液體于燒杯中，打開磁力攪拌器，邊攪拌邊滴加Ba（OH）2溶液，同時使用pH傳感器、電導率傳感器測定溶液的pH、電導率變化，繪制出動態變化曲線。

［教師活動］演示數字化實驗（實驗4），完成2號液體和Ba（OH）2溶液的反應。

［學生活動］數形結合分析兩條曲線變化的原因，書寫相關的離子反應方程式，從微觀視角認識離子反應的發生。

［教師］離子反應的本質就是某些離子的物質的量的減少的反應。

［設計意圖］通過常見離子H＋、SO2－4的檢驗，培養學生化學實驗的嚴謹性。通過宏觀的實驗現象和微觀的離子檢驗，再結合數字化實驗中的定量證據（pH、電導率），建構證據推理過程的“循環模型”，即從上一假設無法通過的證據得出結論，需要重新審視問題，分析解釋，形成新的假設，再通過證據證實或證偽，得出結論。

3. 環節三" 深識網紅湖水

［教師］2號液體是否真的是網紅湖水？

［教師活動］出示市環境監測大隊的檢測報告。

［學生活動］閱讀檢測報告，了解網紅湖水中所含的離子，得出要點：看上去顯藍色的網紅湖水中并沒有檢出Cu2＋。

［教師活動］解釋2號液體實為鍍銅酸性廢水，實驗4中滴加Ba（OH）2的反應就是工業上處理鍍銅酸性廢水的一種方法：中和沉淀法，再簡介其他處理方法，如硫化物沉淀法、電化學法、離子交換法等。

［教師］3號液體才是真正的網紅湖水樣品。那為什么視頻中的網紅湖水顯藍色，而試管中的樣品是無色的？

［學生活動］查閱資料，使用跨學科的知識對網紅湖水顯藍色加以解釋。歸納不同的液體呈現藍色的不同原因。

［教師］學會用化學的眼光觀察世界，學會用化學的思維分析世界，學會用化學的語言表達世界。

［設計意圖］通過揭秘網紅湖水，形成認知沖突，引導學生學會調用邏輯證據（原理、定律等認知邏輯和知識邏輯的證據）解釋網紅湖水顯藍色的原因，讓學生從課堂教學中學有所得。結合鍍銅酸性廢水的處理方法的學習，培養科學態度和社會責任感。

六、教學反思

情境的創設要真實，服務于教學內容和目標，要有啟發性，能誘發解決問題的欲望，并能貼近學生的最近發展區。在本節課中，“網紅湖水”“鍍銅酸性廢水”“潔廁靈”都是生活、生產中常見的情境素材，學生比較熟悉。由此情境出發，能夠促使學生在不斷解決問題的過程中，探究并獲取證據，落實“證據推理與模型認知”的化學學科核心素養。

一節有深度的復習課需要經過反復打磨。在第一次課堂教學實施前，教師要依據《高中新課標》要求，依據學生起點確定教學目標，并精選主題情境，設計進階型的學習任務開展教學實踐。在第一次課堂教學實施后，教師需要對教學進行診斷，分析教學目標的達成度，調整學習活動的梯度，進行課堂教學的再設計和再實踐，從而達到較好的教學效果。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］楊梅，莫尊理，張英，等.從證據推理視角對“離子反應”教學案例的分析及其啟示［J］.化學教育（中英文），2020（17）：60-65.