基于證據的教學模式的實踐

張麗

摘要：該文在波普爾科學發展模型的基礎上得出了基于證據的教學模式，并將之應用于高中化學“開發利用金屬礦物”的教學中。教學過程中，利用科學史實、生活觀察、化學實驗、數據四方面證據來說明金屬礦物的開發過程與知識的發展。基于證據的教學模式有利于教師的專業發展、學生批判思維的培養及學生解決問題能力的形成。

關鍵詞：高中 化學 基于證據的教學

面對信息爆炸帶來的知識劇增，對學生來說，重要的不是對知識的單純記憶，而是解決問題的能力。美國《下一代科學教育標準》試圖引導科學課程著重于高階推理，要求學生參與證據的論證、分析和解釋數據、科學的調查、形成解釋、發展和使用解釋性模型，從而在教學中呈現一系列的科學實踐，并形成解決問題的能力。科學研究始于科學問題，科學問題的解決又基于證據的推理。證據是科學論證的基礎，因而高中化學教學應是基于證據的教學。

一、基于證據的教學模式概述

波普爾認為，科學知識本質上是一種猜測，任何科學理論都是科學發展的一個暫時階段，科學總是表現出不斷證實、不斷批判的發展機制。波普爾科學發展模式為基于證據的教學設計提供了理論依據。基于證據的教學是從情境問題開始，學生在思考或交流過程會形成一定的觀點，這個觀點可能是正確的也可能是錯誤的，接著學生會基于他人所形成的觀點尋找能夠支持或反駁觀點的證據，在與同學或者老師交流的過程中形成證據與證據的碰撞，從而得到結論，形成新的知識。若觀點被證據反駁，則要通過修正，再重新找尋證據、得到結論。

二、基于證據的教學模式的應用

（一）知識的發展分析

在人類的發展中，第一種被認知的金屬是金，是通過水洗沙子的方法得到的，沒有涉及化學變化。化學方法最早應用于銅的冶煉。公元前3500年，埃及人最先知道銅的冶煉，他們用木炭火去還原西奈半島的孔雀石礦得到銅。《淮南子·萬畢術》中提到的“曾青得鐵則化為銅”。以上銅的兩種冶煉方法都將二價的銅還原為銅單質。公元前2200年，最先發現煉鐵技術的是西亞的赫梯人，他們將鐵礦石和木炭堆放在煉鐵爐中，點燃。我國的煉丹術，起于戰國興于西漢。1854年，法國化學家用鈉做還原劑得到金屬鋁。但由于金屬鈉的成本比金屬鋁還要高，因而沒有實際應用的價值。1886年，美國的霍爾和法國埃羅很巧合地同一年研究出電解制鋁法。從金屬冶煉的發展史可以看出，越活潑的金屬越難冶煉，發現得也越晚。

（二）學生已有能力分析

學生已經在初中知道氫氣還原氧化銅可以得到銅，一氧化碳還原氧化鐵可以得到鐵，這些反應是由氧化還原反應的相關知識聯系在一起，顯得很零碎。本節課可以使學生從中學到氧化還原反應的利用價值，按照金屬的活動性順序，知道各種金屬的冶煉方法和原理。

（三）教學過程

1.數據證據的使用，說服力強

教師：視頻引入，金屬在自然界的分布情況及人類發現和使用金屬的概況。組織學生討論金屬的發現與使用與哪些因素有關。

學生：總結金屬元素存在的兩種形態。金屬的發現與使用與人類社會生產力的發展水平有關。

設計意圖：根據視頻中的數據證據和化學史實證據，總結本節課的主要線索，即提出觀點。數據證據給學生一個很直觀的了解，說服力強。當然，數據證據也包括模型，可以讓學生有一個從宏觀到微觀的認識。

2.科學史實的使用，激發學生學習興趣

科學史實1：古羅馬人淘金的場景和我國古代與淘金相關的學術記載。

科學史實2：蘇美爾人鑄造的銅牛頭;我國商朝后期的“司母戊鼎”。

科學史實3：河南省殷商廢墟……

科學史實4：甘肅省磨溝寺洼文化墓葬出土的兩塊鐵條。

科學史實5：土耳其北部赫梯先民墓葬中出土的銅柄鐵刃匕首。

科學史實6：我國的煉丹術。

學生：根據科學史實分析討論，總結Au、Pt化學性質不活潑，自然界中以游離態形式存在，可以采用物理富集的方法獲得，所以在生產力水平不高的石器時代可以從自然界中發現并使用。在生產力水平發展到一定階段時，才會出現青銅器時代和鐵器時代。相關時代有關反應方程式的書寫。總結在人類發展到一定階段后會發現一些新的金屬。

設計意圖：學生可以從歷史上的科學家身上學到勇于探究、創新的精神。對化學教學中某一理論查找歷史的來源，學生能更好地形成科學概念、理解學科知識、獲得科學方法。

3.實驗證據的使用，培養學生分析問題的能力

教師：PPT展示野外焊接鋼軌，演示鋁熱反應實驗。

學生：鋁熱法制鋁的優缺點和使用范圍。觀察實驗，書寫反應方程式。

設計意圖：化學實驗是學生獲得化學知識、證實化學知識的重要途徑。運用實驗探究化學問題，由化學實驗得到化學知識，將知識的獲得與化學實驗相結合。在實驗證據的獲得過程中，培養學生解決問題的能力。

4.證據鏈總結本節課，梳理學生科學方法的意識

課堂總結：①從金屬活潑性順序表總結金屬的冶煉方法;②金屬發現和使用的順序與生產力發展水平的關系。

課后調研：①金屬發現的歷史故事;②金屬回收利用的價值;③金屬冶煉過程中面臨的環境問題;④新型金屬材料的發展。

通過結論修正之前提出的觀點，升華知識。

三、基于證據的教學模式應用的意義

（一）有利于教師的專業發展

高中化學教學，教什么、教到什么程度、怎么教，這些都是有據可依的，即依據課程標準、教學對象的特點進行教學設計。很多教師容易忽視對知識發展的研究這一教學依據，其實知識發展的邏輯和學生認知的邏輯基本是一致的，教師認真研究知識的發展，不僅有利于自身專業的成長，也有利于學生掌握知識。通過基于證據的教學設計，教師對教材、課程標準的解讀更加透徹;對知識發展的研究，使得知識儲備更加廣博;對教學設計的反思，使教師在不斷的實踐中得到成長。

（二）有利于學生批判思維的培養

科學知識的發展是科學家不斷努力下認識客觀世界的過程。就一個觀點而言，有些證據會支持原來的觀點，有些卻與原來的觀點產生了矛盾，這時，具有創新精神的科學家會根據新的證據對原有觀點進行修正，推理得到新的觀點，基于證據推理得到結論。學生的學習過程也是如此。因而，證據在消除學生以往的錯誤認知中起著重要的作用。證據教學的意義不僅有利于學生形成正確的科學觀念，還能培養學生的批判思維。

（三）有利于學生解決問題能力的形成

在基于證據的論證過程中，學生會遇到多種不同的證據，需要思考證據的來源是否可靠、證據是否有效，對其進行衡量、辯證，形成自己的觀點。學生在進行基于證據的論證時會進行多元化的溝通，需要用充分的證據說明自己觀點的正確性，這個多元化的溝通過程刺激了學生的思考。在論證的過程中，學生與學生的觀點之間會碰撞，因而，每個人都要對觀點和證據做出判斷，可以表示支持也可以表示反駁，反駁的過程也必須基于證據，整個過程讓學生形成了解決問題的能力。

參考文獻：

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