高三化學教學中“證據(jù)推理”素養(yǎng)的培養(yǎng)路徑

杜開顏

摘 要 “證據(jù)推理”是《普通高中化學課程標準（2017 年版）》中提出的核心素養(yǎng)之一。文章探討高中化學教學中“證據(jù)推理”的內 涵及各年級落實該素養(yǎng)培養(yǎng)的教學特點，結合實例闡述高三化學教學中圍繞證據(jù)的收集和整理、問題的邏輯和推理的若 干培養(yǎng)路徑。

關 鍵 詞 證據(jù)推理;核心素養(yǎng);化學教學;培養(yǎng)路徑

“證據(jù)推理”是一個專用名詞，又稱登姆普斯特- 謝弗推理方法，是指從不同的數(shù)據(jù)源中獲取信息，用 科學方法綜合證據(jù)，得出結論?！白C據(jù)推理”包含兩個 環(huán)節(jié)：尋找有用的事實和縝密的邏輯推理方法?！镀胀?高中化學課程標準（2017年版）》中明確提出了高中化 學學科的五個方面核心素養(yǎng)，其一是“證據(jù)推理”素 養(yǎng)?！白C據(jù)推理”素養(yǎng)是指學生能應用所學的物質性質 （有用的事實）、反應原理（推理方法），推測新情境中 化學現(xiàn)象產生的原因，使化學現(xiàn)象得以解釋。這其中 仍然包含上述兩個環(huán)節(jié)。高中三年的化學教學，高 一、高二教學內容是“證據(jù)推理”素養(yǎng)培養(yǎng)的準備階 段，即認識“證據(jù)”，學習推理方法。高三總復習階段， 是學生將事實，方法綜合起來，最終形成“證據(jù)推理” 素養(yǎng)的關鍵時刻?；瘜W學科核心素養(yǎng)中的“證據(jù)”，有 兩個含義：一是高中教材中出現(xiàn)的所有化學概念和各 類物質特征，二是試題中出現(xiàn)的新信息。學生只有將 二者緊密結合起來，形成“證據(jù)鏈”且“證據(jù)”之間互相 印證，并應用化學原理和物質結構的內容（即化學方 法）進行推理，才能很好地解答化學問題。近幾年的 高考化學試題，大多需要用到“證據(jù)推理”。

一、抓“證據(jù)意識”培養(yǎng)，建立龐大而有序的“證 據(jù)庫”

高考試題的呈現(xiàn)方式主要是文字、圖形、表格等， 這些都是學生獲得答案的“證據(jù)”。如何快速、準確地 識別有用、有效的“證據(jù)”，需要學生自身的大腦中有 “證據(jù)庫”，才能在遇到新的信息時與大腦中已有的 “證據(jù)”進行比對，從而獲得有用的解題“證據(jù)”。因 此，必須幫助學生建立數(shù)據(jù)龐大的“證據(jù)庫”。

1. 剖析高考試題與教材的關系，認識“證據(jù)”在解 題中的作用

在高三的起始階段，不少教師往往忽視對學生進 行試題與知識之間聯(lián)系的指導，總覺得先掌握基礎知 識才能談得上解題，致使學生在很長一段時間不明白 高考究竟考什么、怎么考，這種狀態(tài)直接影響學生最 后的學習效果。因此，在高三教學的各個時期，教師 都要利用高考試題，精心、耐心地設計教學，不斷幫助 學生認識高考試題與知識的聯(lián)系，認識試題中“證據(jù) 推理”素養(yǎng)的考查方式。

例如，關于弱酸概念的考查，2014年全國理綜卷 的呈現(xiàn)方式是：次磷酸（H3PO2）是一元中強酸，寫出其 電離方程式，判斷NazHPO？是正鹽還是酸式鹽？在高 三開始的第一節(jié)課，大多數(shù)教師的教學內容是物質的 分類，教學設計是講解復習資料中的分類原則、各類 物質的定義。這使學生感覺這部分內容就是背誦，沒 有任何懸念。但是，遇到這樣的高考試題，學生卻不 見得能做好，甚至不得分。因此 ，像這種基礎概念的 教學，不能僅停留在要求學生熟悉概念、背誦概念的 層次，而應該深入剖析概念的深層次含義，并列舉實 例，讓學生明確此類概念的考查方式，如何在題目中 找到已經熟悉背誦的文字“證據(jù)”，讓學生在高三的初 始階段就對應用證據(jù)推理方式解題有初步的認識。

1. 應用查缺補漏的方式，建立基本“證據(jù)庫” 中學 教 學內容除了常見 的 無機物 、有機物的 組 成、結構和性質外，像上述“弱酸”這樣的概念有很多， 每一個概念的宏觀表征、微觀表征以及化學符號的規(guī) 范表達，都是基本“證據(jù)庫”的內容。只有掌握大量的 “證據(jù)”，才能在新的應用場景中快速地聯(lián)想并進行推 理。因此，高三的第一輪復習必須完成高中知識的全 覆蓋，即完成教材中的“證據(jù)”搜集工作。

但是，這樣的全覆蓋復習不同于高一高二的新課 教學，也不是學過課程的壓縮版，而是應該用查缺補 漏的方式，找出高一、高二的知識缺漏并彌補，形成高中化學的系統(tǒng)化知識，也就是學生的基礎“證據(jù)”庫。

1. 豐富“證據(jù)”之間的聯(lián)系，形成“證據(jù)鏈” 因為教材編寫思路的原因，高中化學教材對同一 物質不同側面的介紹經常分散在不同章節(jié)。在總復 習階段，要將這些知識全部歸攏，形成知識體系。該 知識體系中，每種物質需要了解的項目盡可能一致， 做到條目明晰，這樣有助于學生形成認識物質的基本 邏輯方法，為形成推理能力打下基礎。如關于物質的 學習，邏輯順序是：組成—結構—物理性質—化學性 質—制備（工業(yè)制法和實驗室制法）—用途。同時，將 物質結構和性質》和《化學反應原理》模塊對物質的 性質解釋融入其中，使學生對常見物質的一些性質有 深刻的理解，并且嘗試用圖示的方式，表達出物質性 質之間、性質與結構和原理之間的聯(lián)系，即“證據(jù)”之 間的連接，以便在腦海中形成物質的“證據(jù)鏈”。如圖 1是氨的結構與部分性質之間的關聯(lián)。

1. 多角度認識“證據(jù)”的各種特征，提高識別有用 證據(jù)的能力

高一高二的教學，大多只要求學生從某一側面認 識物質性質，角度比較單一。高三階段的教學目標就 應該是多角度認識物質，這樣一方面使學生能立體地 認識物質，另一方面，促使學生不斷積累物質各種側 面的“證據(jù)”特征，為在新情境中識別有效“證據(jù)”打下 基礎。

例如，關于二元弱酸在水中的電離平衡體系，各 種微粒共存并滿足一定的定量關系。常見的教學內 容是：①K值的表達一離子與分子數(shù)量的固定比例;② 元素守恒—同一元素的各種形式微粒個數(shù)總和不變 （物料守恒）;③電荷守恒一各種離子的數(shù)量關系。

上述教學內容從 三個側面認識溶液中各種微粒 存在的關系，并且都是用代數(shù)形式表達。但這樣的教 學內容無法達到2017年高考全國I卷第13題的要求。 該題的題干是：常溫下將NaOH溶液滴加到己二酸 （H2X）溶液中，混合溶液的pH與離子濃度變化的關系 如圖2所示。這是用圖像表達溶液中H⁺與X^2-、HX^-、 H2X的微粒數(shù)量關系。它是將心1 K表達式進行數(shù)學 變形，獲得pH與離子濃度的線性方程，H = -1gK?2 + lg "X）和 p^H= ^{- 1}g^K?₁+ ¹g c^（HX）。因此，在教學中如果能幫助學生建立該方程并且畫出圖像，了解圖 像中的各種性質，學生掌握這些“證據(jù)”后，就能很好 地完成此題。

二、抓“推理方法”訓練，形成縝密的邏輯思維 能力

掌握“證據(jù)”，只是進行推理的基礎。推理是依賴 于邏輯的，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力要從培養(yǎng)問題意 識入手，培養(yǎng)學生用邏輯的觀點看問題、思考問題，并 不斷引導學生總結常見的邏輯推理方法，形成程序性 知識。通過長時間的訓練，達到推理能力的提升。

1. 應用問題引導教學，培養(yǎng)問題意識

應用問題引導教學可以有效地激發(fā)學生的學習 興趣，進而促進學生的問題意識培養(yǎng)，理解問題與知 識之間的關聯(lián)。如關于SO₂的復習，這是一個知識性 很強的教學內容，將知識設置成場景中的問題，組織 學生討論問題，不僅能起到知識的復習作用，而且能 培養(yǎng)學生應用知識思考的習慣。

教學設計如下：①如圖3實驗，預期各個部分可能 產生的實驗現(xiàn)象，寫出相應的化學方程式，并說明這 些現(xiàn)象體現(xiàn)了 SO2的哪些性質？

• 可以將實驗裝置中的哪些試劑藥品更換，體現(xiàn) SO2同樣的性質？但產生的現(xiàn)象相同嗎？如果不同， 可能產生哪些現(xiàn)象？
• 討論S02與NaOH溶液反應的定量問題，說明尾 氣吸收為什么不用石灰水。

■教學研究〉 化學教學

• 學生總結S02的各種性質、制備的知識，形成證 據(jù)鏈圖。

高三的每節(jié)課都能做到根據(jù)教學目標設計情境 問題，引導學生應用化學知識思考問題，而不是簡單 地背誦教材中的知識，有助于學生形成思考問題的習 慣，對學生的能力提升有很大的促進作用。

1. 理解問題設置的邏輯，讀懂新情境

要提高學生的推理能力，首先要讓學生明確所要 面對的問題，這是進行推理的前提和出發(fā)點?；瘜W情 境中的問題設置是有邏輯的，遵循化學學科的基本研 究方法和基本思路，有較強的學科特點，它需要專業(yè)訓 練才能夠掌握。因此，在教學中一定要關注關于問題設 置邏輯框架認識的教學，幫助學生找到問題的落腳點。

例如， 2019年高考北京卷第 28 題，如果學生沒有 經過訓練，是很難讀懂這道題究竟要問什么。此題圍 繞著SO2氣體與AgN03溶液反應，進行深入的討論，將 討論設置成問題。像這樣探究物質之間的反應是經 常出現(xiàn)的情境，一般有以下邏輯框架，見圖4。

該試題直接將圖4中的實驗現(xiàn)象和推測生成物兩 個步驟作為已知條件，題中的實驗二就是定性確定生 成物，實驗三就是設計實驗探究產物的生成原因，理 解了問題的基本思路，再結合實驗方法和化學原理， 才能很好地完成此題。

1. 關注解決問題的邏輯架構，訓練捕捉有用“證 據(jù)”的能力

化學問題的解決是有一定規(guī)律和方法的 ，這是可 以進行推理的依據(jù)。因此，在教學中，就要關注解決 問題規(guī)律的教學。推理的逐步深入，又和證據(jù)的不斷 補充、豐富相輔相成，新的證據(jù)推動推理的進一步進 行，直至最后解決問題。所以，學生能很好地完成證 據(jù)推理，應包含下列步驟：讀懂情境—建立解題邏輯 框架—尋找有用的證據(jù)—準確表達。

例如，2017高考全國I卷27題（題略）

這道題是新情境中方程式的書寫，看似簡單，其 實是需要建立這樣的邏輯框架 ，一共需要五個步驟 ， 見圖 5。這其中的每一個步驟的推進，需要學生找出 題中的證據(jù)進行推理。證據(jù)①是根據(jù)題中信息“鈦主 要以TiOC12^-形式存在”以及后續(xù)的流程，確定需要寫 的方程式是鈦鐵礦的主要成分FeTiOs與鹽酸反應，其 他雜質不必寫;證據(jù)②是要找出FeTiOs中的鈦和鐵的 化合價與 TiOC1²4^-的化合價（題中找“證據(jù)”），以及鹽 酸是否有氧化性（教材中的“證據(jù)”）等確定該反應是 否是氧化還原反應。證據(jù)③是根據(jù)題中的信息是礦 石，推測主要成分FeTiOs應是不溶于水，在離子方程 式中應寫分子式 ，題中 已經給出 生成物鈦元素的形 式，這樣就可以表達出反應物、生成物;證據(jù)④是根據(jù) 學習過的方程式配平方法配平。

由此可見，要完成一道小題，也是由諸多的邏輯 推理和有效證據(jù)相結合才能完成，任何一個環(huán)節(jié)出問 題，可能學生就不能得分。因此，引導學生學會建立 正確的解決問題邏輯框架，并尋找有用的證據(jù)是教學 的重要內容。

1. 總結問題類型和相應的推理思路與方法，形成 解決問題的程序性知識

不同的問題有不同的邏輯推理思路，問題與解決 方案是一一對應的。因此教學時要適時提煉問題類 型，將問題、解決方案的思路結合起來教學，促進學生 掌握推理方法。同時，要將推理方法作為重要的程序 性知識，要求學生掌握，并且多次重復出現(xiàn)，讓學生反 復訓練，才能習得這些程序性知識。

例如，上例談到的關于離子（化學）方程式書寫 ， 一般都要經歷五個步驟，每個步驟繼續(xù)推理時需要的 證據(jù)及其尋找方法都是相近的。根據(jù)這幾個步驟，通 過一段時間的不斷練習，學生是可以掌握新情境中化 學方程式的書寫的。

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（責任編輯：張賢金）