論證式教學在高中化學課堂教學中的運用

帥佳宏 吳瓊

【摘 要】論證式教學是一種以學生為主體的較為有效的探究式教學模式，是當前國際科學教育研究的熱點之一。論證式教學將科學論證引入課堂，引導學生加深對科學本質的理解，以此培養學生的邏輯思維及核心素養。本文以高中化學必修1中化學能與電能一節內容為例，介紹論證式教學的具體運用。

【關鍵詞】論證式教學;核心素養;化學能與電能

近幾年，許多化學教師在課堂上采用講授式教學，省去了科學論證的過程，雖然省時省力，但沒有將學生放在主體地位，缺少師生之間的互動交流及思維過程，使學生知其然而不知其所以然，并未體驗到科學探究的過程，不利于學生化學概念的構建與核心素養的發展。采用論證式教學，就是將科學探究的論證活動引入課堂，使得學生對知識記憶進行精加工，深化對知識的理解，不僅知道是什么，更知道為什么，對學生認知和邏輯思維能力的發展產生巨大的作用。

一、論證式教學

論證由論題、論據和論證方法三個要素構成，即用一個或一些真實的命題來確定另一命題真實性的思維模式。論證的種類有直接論證、間接論證、演繹論證、歸納論證和類比論證。著名的Toulmin論證模型（圖1）結合了直接論證和間接論證，認為論證過程是由資料推理產生主張，并說明推論依據，他的論證架構包括了資料、主張、論據、支持、限制條件、反駁六個因素。

圖1 Toulmin論證模型

論證式教學就是將科學論證引入課堂教學中，引導學生經歷類似科學家的論證過程，圍繞某一論題，運用所學的知識、相關實驗數據以及所收集的相關資料，通過論證進行判斷、解釋，分析評價自己與他人的論證的合理性，以達到深度思考、思維碰撞的效果，最終形成了可普遍接受結論的活動過程。其具體流程為：1.教師與學生借助教材、圖書館、實驗室、網絡等工具收集論證推理所需的資料;2.設置思考問題，引導學生通過資料和論據推論出觀點主張;3.在課堂上引導學生展開討論，鼓勵學生基于附加論據進行質疑、辯論和反駁，從而形成可普遍接受的結論。

科學探究是化學教學中的重要組成部分，但是，探究不能僅停留在動手做實驗的層面，而缺少對探究過程等諸多因素的論證，這樣不利于發展學生的科學思維能力。筆者以“化學能與電能”這一節內容為例，探討論證式教學模式的運用過程。

二、論證式教學的化學課例教學流程

1.創設情境，提問引出主張

教師根據教學內容，創設真實情境：張大爺70多歲了，當他開懷大笑時，人們可以發現他的一排牙齒中鑲有一顆黃金及一顆不銹鋼的假牙。令人百思不解的是，自從有了這兩顆假牙以后，張大爺經常頭痛、失眠、心情煩躁，醫生對此也無能為力。一位年輕的化學家來看望張大爺，為張大爺揭開了病因，讓他重新開懷大笑起來。

根據情境，導入問題：今天，假設一下同學們就是那位年輕的化學家，請你們為張大爺診斷一下他的病因在哪里，并為他開一個處方可使他重新開懷大笑。

初步猜想：病因到底出自哪里呢？會不會是那兩顆假牙。

提出主張：張大爺的兩顆牙使張大爺產生了不良反應。

2.依據主張，設計探究實驗

到底是不是假牙引起的呢？我們現在模擬口腔中的環境，把燒杯想象成口腔，稀硫酸當成口腔中的唾液，用Zn和Cu分別代表口腔中的兩顆假牙——不銹鋼和黃金，并通過以下實驗進行探究，引導學生觀察并記錄實驗現象查找病因，見圖2。

圖2 探究實驗：銅鋅原電池原理

探究實驗一：將鋅棒、銅棒平行插入同一燒杯中（燒杯中裝有稀硫酸）。

探究實驗二：在實驗一的基礎上用一根導線將銅棒和鋅棒連接起來。

探究實驗三：在實驗二的基礎上，在導線中接入一電流計和開關，先斷開再閉合開關。

探究實驗四：在實驗三的基礎上，先將鋅棒換成碳棒，然后將銅棒和鋅棒換成兩個銅棒，最后，再將兩個銅棒換成兩個鋅棒。

3.根據實驗，論證完善主張

探究實驗一中鋅棒溶解且有氣泡產生，銅棒處沒有現象。探究實驗二的現象為鋅棒溶解并有氣泡產生、銅棒上有大量氣泡冒出。探究實驗三開關斷開時，電流計沒有偏轉，鋅棒溶解且有氣泡產生，銅棒處沒有現象;開關閉合時，現象同實驗二電流計偏轉。探究實驗四，鋅棒換成碳棒后，碳棒、銅棒均無現象，電流計指針不偏轉，然后將銅棒和鋅棒換成兩個銅棒，銅棒無現象并且指針不偏轉，再把兩個銅棒換成兩個鋅棒，鋅棒溶解并有氣泡冒出，但是指針依然不偏轉。

學生此前學過金屬活動順序表，排在氫前面的金屬可從酸中置換出氫氣，排在氫后面的則不能，學生根據實驗一鋅棒溶解產生氣泡，推斷發生的反應是Zn+2H■=Zn■+H■↑，這是電解質溶液與電極發生自發的氧化還原反應。實驗二推測，銅棒上的氣泡是氫離子獲得了鋅棒的電子生成氫氣，反應為2H■+2e■=H■↑。實驗三中電流計偏轉說明有電流產生，有電流產生就可向外界輸出電功，因此，這是一套什么裝置？學生的回答為電池裝置。由實驗四可知，電極與電解質無自發氧化還原反應或電極活潑性相同的條件下，該裝置均無電流產生。通過論證驗證了此主張：即張大爺的假牙和唾液形成了原電池產生電流，張大爺因此產生了不良反應。

學生通過探究實驗二、三直接論證，推論出“張大爺產生不良反應是由于該裝置構成原電池產生電流”的主張。通過探究實驗一、三、四間接論證，提出反駁：相同金屬做電極，開路，電解質溶液與電極無自發氧化還原反應，均無電流產生。再由反駁論據間接論證得到限制條件：兩極金屬活潑性需有差異;有電解質溶液且能夠與活潑性較強的電極發生自發的氧化還原反應;構成閉合回路。最后總結論證完善主張：張大爺的假牙和唾液構成原電池產生電流使他產生了不良反應，并形成了原電池構成條件的概念：①兩極金屬活潑性需有差異;②有電解質溶液，并能與電極發生自發的氧化還原反應;③構成閉合回路（圖3）。

圖3 張大爺的假牙和唾液形成原電池的論證過程

進一步引導，那么如何為張大爺開處方讓他重新開懷大笑呢？學生通過討論為張大爺開的處方為將限制條件由滿足變為不滿足，將他的不銹鋼的假牙也換成黃金，這樣一來張大爺的口腔就不會構成原電池，因此無法產生電流使他出現不良反應，他就可以重新開懷大笑了。

三、論證式教學的啟示

1.有利于促進學生自主建構化學概念

在教師的引導下，學生通過科學論證，自主構建化學概念模型形成了可普遍接受的主張，鍛煉了邏輯思維能力。在教授“化學能與電能”這一節內容時，教師可創設情境提出問題，引導學生提出主張，然后設計實驗，以實驗為資料，并由實驗現象得出論據，再以論據直接論證驗證該主張，反駁論據間接論證完善主張，形成了原電池構成條件的概念。

2.有利于培養學生的批判性思維能力

學生通過論證不再盲目迷信，樹立了獨立思考的意識，形成了自己的觀點立場，并有理有據地捍衛自己的主張。學生在論證中形成了嚴謹的科學態度，在交鋒中形成了深度的理解能力，并在反駁中形成了科學的批判性思維。

【參考文獻】

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（項目基金：本文系湖北省教育科學規劃重點課題（課題編號：2017GA014）研究成果。）