基于證據推理與模型認知的教學實踐
——以高中化學蘇教版必修模塊的離子反應為例

何清松

（福建省莆田哲理中學，福建莆田 351100）

引 言

高中化學具有五項核心素養，其中證據推理與模型認知是化學學科知識原理的基礎部分，也是學生在學習過程中質疑、解疑必備的品格和能力。因此，教師幫助學生理解化學核心知識、發展化學綜合能力、樹立化學核心價值觀，這和證據推理與模型認知核心素養息息相關。筆者以離子反應課堂教學為例，詳細分析如何在教學實踐中通過證據推理與模型認知核心素養落實構建學生的知識體系和應用能力。

一、用證據推理與模型認知建構離子反應的概念

【創設情境】演示：向三只盛有澄清的石灰水的小燒杯中通入CO2、滴加Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，觀察到三只燒杯中都出現了渾濁現象；然后再取三只盛有澄清的石灰水的小燒杯加入適量CaCl2溶液，重復上述實驗，觀察到只有加入Na2CO3溶液的小燒杯里出現了渾濁現象[1]。兩次實驗的現象不盡相同，造成這種現象的原因是什么呢？

【導學】建構認知離子反應與離子方程式概念的模型

（一）離子反應的建模

用電子白板給出離子反應的概念。強調以下幾點：高中常見的離子反應一定有電解質參與反應；離子反應實質上是電解質電離出的離子之間的反應。

演示實驗：取一支試管，加入適量CuSO4溶液，再滴加KCl 溶液，無明顯現象。讓學生分析混合溶液中電解質電離出的離子：Cu2+、SO42-、K+、Cl-，認知微粒之間不發生化學反應；另取一支試管，加入適量CuSO4溶液，再滴加BaCl2溶液，觀察到溶液出現白色沉淀。讓學生分析混合溶液中電解質電離出的離子：Cu2+、SO42-、Ba2+、Cl-，認知微粒之間發生了化學反應，即Ba2++SO42-=BaSO4↓。

（二）離子方程式的建模

概念：用實際參加反應的_________來表示反應的式子。

讓學生根據上述實驗建構BaCl2溶液與CuSO4溶液反應的公式：

第一步：寫。正確書寫該反應的化學方程式：BaCl2+CuSO4=______________。

第二步：改。意識到電解質中的易溶于水、易電離的物質才可為離子的形式，注意那些難溶的電解質、非電解質(如CO2氣體)、水(可以適當地提示是弱電解質)等仍用化學式表示。則上述反應的化學方程式可改寫為Ba2++2Cl-+Cu2++SO42-=BaSO4↓+______________。

第三步：刪。像數學方程一樣，刪去方程式兩邊相同(也就是不參加反應)的離子：Ba2++SO42-=_______。

第四步：查。檢查方程式是否滿足質量守恒、電荷守恒。

創設目的：通過演示實驗幫助學生建構離子反應與離子方程式概念的認知模型，是課堂教學的重點內容，尤其是離子方程式的書寫需要學生消化好并形成步驟[2]。因此，可采取在已有的電解質電離的基礎上讓學生展開討論，采取證據推理的方式自主探究。

【創設情境】演示：①取一支試管，加入適量CuSO4溶液，再滴加NaOH 溶液，觀察到有藍色沉淀生成。

②取一支試管，加入適量NaOH 溶液，先滴加3 滴酚酞溶液，再滴加稀鹽酸，觀察到溶液先變紅，后紅色褪去。

③取一支試管，加入適量Na2CO3溶液，再滴加稀鹽酸，在試管口迅速套一只氣球，觀察到試管中有氣泡產生，氣球變大。

【導學】建構復分解反應類型離子反應發生條件的認知模型

讓學生寫出離子方程式，歸納其特征。實驗①中有沉淀生成，實驗②中有水生成，實驗③中有氣體放出。

創設目的：一組實驗出現不同現象，據此讓學生建構不同離子反應發生條件的認知模型，是一種建立在證據推理上的認知模型，充分體現了教學實踐中的證據推理與模型認知核心素養的運用過程[3]。

二、用證據推理與模型認知深化離子反應的概念

合作交流1：根據研究的需要，可以從多角度對物質進行合理分類，化合物可從電解質和非電解質的角度進行分類。談談對這種分類的理解。

合作交流2：離子方程式能否表示某一具體的化學反應？說說理由。

創設目的：通過合作交流的方式讓學生進一步挖掘課堂新知，一方面，可以讓不同的智慧進行交融；另一方面，也是對化學概念的推理過程，是深化離子反應概念的過程，可以達到快速提升學生化學核心素養的目的。

三、用證據推理與模型認知內化離子反應的概念

（1）電解質和非電解質概念的內涵與外延。

用化合物電離出離子的種類，對酸、堿、鹽進行分類。

（2）強調離子方程式可以表示什么樣的化學反應，表示什么類型的離子反應。

離子方程式的概念建模，強調書寫離子方程式的一般步驟是：寫、改、刪、查。

（3）復分解反應都是離子反應，其發生反應的條件有沉淀生成、放出氣體或生成水。

創設目的：再次對本節重點內容的模型認知進行畫龍點睛，引導學生歸納總結知識結構。這是用證據推理與模型認知內化離子反應概念的過程，是提升學生化學學科核心素養的不可缺失的環節。

結 語

總之，離子反應是高中化學中的兩大反應之一，是認知化學反應原理的基礎，而離子方程式揭示了離子反應的內在本質。純粹的化學理論知識枯燥、乏味，如果教師滔滔不絕地講授，學生就會望而卻步[4]。因此，對離子反應進行課堂教學，需要將相關化學概念建模化，在演示實驗現象的證據推理中建構認知模型，讓課堂探究學習的氣氛變得輕松活躍，使課堂教學與學生的身心特點相適應，從而提高課堂教學效率。毋庸置疑，在課堂教學中用證據推理與模型認知建構離子反應的概念，然后深化離子反應的概念，最后內化離子反應的概念，環環相扣，學生就能對其有深刻的理解，學生的化學核心素養也會得到有效提升。