引入“證據推理”，演繹精彩化學課堂

郭 花 （甘肅武威第十五中學）

以化學學科核心素養為導向，優化化學課堂教學，從關注知識學習到學生素養的提升，“證據推理”融入課堂，以學生科學探究過程來激活化學思維，提高課堂教學成效。“證據推理”是建立在歸納、演繹、類比基礎上，以實驗觀察、提出新假說、展開檢驗、修正、驗證，最后得出結論。

一、引入溯因推理，分析元素化合物的性質

溯因推理就是由果溯因。結合事實性結果，來推測其成因。如在化學中，指示劑的發現是溯因推理的典范。波義耳在實驗中，不小心將鹽酸滴到紫羅蘭花瓣上，在沖洗花瓣時，發現變紅。這一現象，與鹽酸有關嗎？為此，展開實驗探究。選擇不同的酸溶液，分別滴入紫羅蘭花瓣，觀察結果都變成了紅色。由此可見，對于紫羅蘭花瓣變色原因，與酸溶液有關。回到元素化合物性質的探究中，對于“為什么會這樣”等實驗問題，往往需要從假設入手，去尋找證據。對于二氧化硫的性質，設置情境如下：出示葡萄酒瓶，觀察標簽，輔料有二氧化硫。為什么要添加二氧化硫？由此展開推理，對于葡萄酒，在發酵和存放時，最擔心的是細菌生長及防止氧化。為此，添加二氧化硫，是不是為了抑制氧化？分析二氧化硫的性質，當二氧化硫溶于水，產生酸性物質，使其具有還原性。在證據收集上，可以展開多向實驗。如在含有二氧化硫的塑料瓶中加入少量水，震蕩后用PH 試紙檢測，呈現酸性，且塑料瓶癟了；在酸性高錳酸鉀溶液中通入二氧化硫氣體，紫色會褪去。證據表明，二氧化硫具有還原性。再回答對于二氧化硫在葡萄酒輔料中的應用，正是利用其還原性來確保葡萄酒的品質。這種推理方法，是從科學的“證據推理”中驗證結論。

二、引入演繹推理，來探討元素化合物的性質

何為演繹推理，即從一般規律中分析，結合證據事實得出某種規律，實現由一般到特殊的邏輯推理方法。如根據元素周期表，門捷列夫預測了“鎵”，還預見了鍺、鈧等新元素的存在。其推理依據就是運用演繹法，從規律中推出結果，并通過實驗來驗證結果。同樣，在學習元素化合物性質時，針對其一般反應原理，進行推理演繹得出其性質。再如二氧化硫的性質，設置情境：生活中，酸雨是怎樣形成的？顯然，二氧化硫是產生酸雨的主因。為什么？通過推理假設，二氧化硫是酸性氧化物，其中硫元素化合價為“+4”價，根據化學反應中氧化還原原理，其在氧化劑作用下，生成“+6”價；在還原劑作用下，生成“+2”價或“0”價。為了驗證假設，借助實驗。在含有二氧化硫的塑料瓶中加入適量的水，充分震蕩后用PH 試紙測試后，呈現酸性。同樣，將二氧化硫通入澄清石灰水，最初會有沉淀生成；在二氧化硫過量時，沉淀又消失。鼓勵學生查閱相關資料，認識脫硫技術。在含硫礦物中增加生石灰，來吸收燃燒中的二氧化硫，形成鈣基固硫。這些證據說明，對實驗假設是支持的。在該推理中，主要考查學生對個別事物的共性判斷，驗證，得出結論。

三、引入類比思維，探究元素化合物的性質

在邏輯思維中，類比就是結合同類或相近事物進行比較，從中提煉兼有或相似的性質，從而推斷另一類對象也具有相似性質。較為典型的實例是巴特列對惰性氣體不能生成化合物的推斷，從氧氣與生成，由此，推斷與氧氣的電離勢幾乎相等，也應該具備同樣的性質，實驗結果得到橘黃色晶體。由此，對于類比思維的運用，主要運用到化合物構成、化學元素結構及化學性質推斷中。對于二氧化硫的性質分析，可以與二氧化碳展開類比。設置情境，觀看火山噴發，分析在空氣中燃燒生成淡藍色火焰的二氧化硫。由此推測，二氧化硫的化學性質。同樣，對于二氧化碳與二氧化硫，兩者都是非金屬氧化物，二氧化碳的化學性質如下：二氧化碳與氫氧化鈣發生反應，生成碳酸鈣沉淀，即澄清石灰石變渾濁；二氧化碳不能讓干燥的石蕊試紙變紅，但可以讓濕潤的石蕊試紙變紅。原因是二氧化碳與水發生反應，生成碳酸。上述證據說明，二氧化碳具有酸性氧化物的性質。在高爐煉鐵中，二氧化碳與碳發生反應生成一氧化碳，說明二氧化碳還具有氧化性。由此來推理二氧化硫也具有與之類似的性質，即二氧化硫是酸性氧化物，具有氧化性，硫元素的化合價可以降低。

總之，在高中化學教學中，教師要通過“證據推理”，讓學生從科學思維方法中，探究化學原理，培養科學素養。