基于证据推理思维培养的化学课堂教学策略

    曹国新　杭进华

    [摘? ?要]为培养学生基于证据推理的思维方式，可通过创设问题情境，唤起学生的证据意识;通过知识结构化，夯实学生的证据推理逻辑;利用创新实验，启发学生的证据推理思维。

    [关键词]证据推理;思维方式;教学策略

    [中图分类号]? ?G633.8? ? ? ? [文献标识码]? ?A? ? ? ? [文章编号]? ?1674-6058（2019）29-0072-02

    一、问题的提出

    《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出了包括“宏观辨析与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神和社会责任”等五个要素的高中化学学科核心素养（简称“化学核心素养”） [1]。其中，“证据推理和模型认知”占有一席之地。扬州大学的吴星教授多次提出“要培养学生基于证据推理的思维方式”。笔者认为“基于证据推理”，就是要尊重事实，注重收集证据，在此基础上进行判断和推理，得出化学知识和原理，并在学习的过程中逐步形成“基于证据推理”的化学学科特有的思维方式。

    目前，在权威期刊中搜索“基于证据”这一关键词，相关的文章主要是研究教育政策的，关于化学学科教学的文章并不多。那么在化学教学中，如何培养学生基于证据推理的思维方式呢？首先，要创设能够产生问题的情境，整节课围绕情境解决问题;其次，要根据问题提出猜想，设计实验方案;最后，展开实验探究，采取定性和定量相结合的方式，组织学生进行归纳总结，从而得出结论，达成思维上的共识。

    二、教学策略

    1.创设问题情境，唤起学生的证据意识

    苏州大学附属中学的张援老师说过，一节好课首先要有“一个让眼前一亮的开头”。其实就是要创设一個好的情境，激发学生的学习兴趣，让学生在真实情境的引导下解决问题。如在讲解《钠的性质与应用》时，可以创设这样的问题情境：

    [问题情境1]展示一瓶金属钠，并提问：“为什么钠不能暴露在空气中？”接下来课堂就要解决这个问题。教师引导学生从空气的成分出发进行大胆的猜测。学生可能会提出很多猜想，如钠与空气中的氧气反应等;接着猜测生成物是什么，并尝试写出化学方程式;然后通过实验来进行取证：在空气中，钠用小刀切开后截面会变暗，由该实验现象推理得出：钠与氧气反应得到氧化钠。

    [问题情境2]钠在空气中加热的条件下，还是得到氧化钠吗？根据这个问题，可以设计将一小块金属钠放在易拉罐底部加热的实验。学生通过实验可以收集证据，证明得到的淡黄色固体是过氧化钠。

    [问题情境3] 金属钠能置换出硫酸铜溶液中的铜吗？该问题激发了学生的探究兴趣。依据金属活动性顺序表，金属钠排在铜的前面，理论上有可能置换出硫酸铜溶液中的铜。学生通过实验发现，生成的是蓝色沉淀，并没有得到预期的铜。意外生成使学生重新思考收集证据的思路，改用金属钠与水反应，通过实验现象，推理出钠与硫酸铜反应的实质是，钠先与水反应，生成氢氧化钠，氢氧化钠再与硫酸铜反应，得到氢氧化铜沉淀。

    通过问题情境的创设，引发了很多有意义的问题，以问题为依托，学生在收集证据的过程中进行推理分析，体验了化学学习的快乐，获得了思维的提升。

    2.知识结构化，夯实学生的证据推理逻辑

    严谨的逻辑结构是一节好课成功的关键。如《氯气的制备》这一节课的教学中，可设计以下问题以驱动整节课的教学。

    [问题情境1]氯气在自然界中为什么不能以单质存在？

    [问题情境2]如何由氯离子获得氯气？

    [问题情境3]生产氯气时需要哪些设备和仪器？

    这三个问题紧紧相扣，分别从存在、结构和性质的角度进行提问。第一个问题，可以从氯气的活泼性来解决;第二个问题，可以从氧化还原反应的角度进行推理，通过电解的方法获得;第三个问题与生产技术相结合，涉及氯气的生产过程、提纯过程、收集过程以及尾气的处理过程。在解决问题的过程中，学生形成了严谨的知识结构，经历了规范的、严谨的逻辑推理，锻炼了理性思维。

    3.创新实验，启发学生的证据推理思维

    现行苏教版教材《化学2》对氢氧燃料电池的原理做了介绍，但缺少相关的实验呈现，学生对其没有通电就能产生电流表示怀疑;还有学生觉得氢气和氧气在燃烧条件下才能发生反应，没有燃烧怎么会有电流。笔者从教学实际出发，对实验进行了创新设计，即先利用电解法制得氢气和氧气，将氢气和氧气预先储存在储气瓶中，再通过导气管通入燃料电池模块，使小电扇转动。在教学过程中，设计了如下问题情境：

    [问题情境1]小电扇为什么会转动？

    学生看到实验现象后很惊讶，因为氢气与氧气并没有燃烧，但是小电扇却发生了转动，确确实实产生了电能。该问题激发了学生寻找小电扇转动动能的兴趣。经过对已学知识进行分析推理，学生得出了小电扇转动的原因是电路中有电流产生，而电子的定向移动能够产生电流。学生的思维豁然开朗。

    [问题情境2]电子来源于哪里呢？

    燃料电池模块由两个电极和质子交换膜组成，通氢气的一极失去电子发生氧化反应，通氧气的一极得到电子发生还原反应，质子交换膜作为传递H+的介质，只允许H+通过。

    负极：H2-2e-=2H+

    正极：O2+4e-+4H+=2H2O

    宏观上，学生看到小电扇转动，说明电路中有电流产生，有利于学生从微观电子转移的角度认识燃料电池的原理。在学生收集证据的过程中，笔者发现，由于知识水平的限制和实验条件的制约，很多实验没有办法去完成。在教学过程中，教师要想方设法，通过一些技术手段，使平时“看不见”的一些实验现象能够“看得见”，为学生的证据推理提供技术保障。

    三、教学反思

    1.基于证据推理的思维是需要一个培养过程的，其关键在于问题情境的创设。问题情境创设得好不好，能不能统领整个课堂，能不能激发学生的学习兴趣，都会影响学生思维的深度。在情境素材的使用过程中，教师要注意提出的问题要贯穿整个课堂，即要让学生经历一个完整的证据推理过程，自主解决所遇到的问题，否则就失去了思维培养的意义。

    2.对化学而言，证据意识也可以认为是实验意识，实验是化学学习的“根”，证据推理是问题研究的“魂”;实验目的就是收集证据，收集证据的目的就是为了得出结论。在教学过程中，教师要强化实验教学，尤其是一些不容易在课堂上展示的实验，对其进行实验改进，为学生的素养培养提供实验保障。在课堂上要多开展一些学生活动，让学生充分展示自己，使推理论证成为一种学习习惯。

    [? 参? ?考? ?文? ?献? ]

    [1]? 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

    （责任编辑 罗? ?艳）