基于證據推理與模型認知素養培養的高中化學教學策略探究

施揚敏

（福建省三明市寧化縣第一中學，福建 三明 365400）

課程改革已步入學科核心素養培養階段，高中化學學科核心素養由五個要素組成，其中證據推理與模型認知能力是推動學生化學綜合能力獲得發展的重中之重，同時又支撐著對化學學科核心素養的整體理解，可以成為高中化學教師理解核心素養并實現核心素養落地的突破口。下面結合高中化學教學實踐，就證據推理與模型認知素養培養的創新策略進行探究，與同仁共勉。

1 證據推理與模型認知能力的理解

縱觀高中化學核心素養，其包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學精神與社會責任五個方面，其中對證據推理與模型認知的正確理解，可從以下兩個方面進行：

一是證據推理強調學生收集證據，對物質的組成、結構與變化提出自己的猜想、假設，然后通過邏輯推理進行證明。證據推理強調證據收集的充分性，與推理過程的嚴謹性。當然，考慮到高中學生在知識掌握與邏輯認知方面存在的不足，證據推理素養的形成過程，可能需要一個循序漸進的過程，這就考驗著教師的教學智慧。

二是模型認知強調在證據推理的基礎上獲得結論性認識，一旦結論被證實是正確的，那么就要盡量用模型呈現結論，因為模型是對化學學習與研究對象的高度概括，其凸顯著對研究對象的本質特征、構成要素等。模型認知是學生化學學習品質的基本體現，同時也是化學學習的重要目標。證據推理是模型認知的基礎，而模型認知是證據推理的目標。證據推理走向模型建立，這其中的認知過程應當是高中化學教學中需要高度重視的環節，某種程度上講，正是模型認知素養的形成，使得證據推理與模型建立之間有了一個重要的橋梁，同時滿足了學生化學學習品質培養的需要。

2 證據推理與模型認知能力培養教學設計

高中化學教學中，如何在重視化學知識建構的基礎上，有效地形成核心素養培育的思路，考驗著化學教師對教學過程的改進與優化水平。對于證據推理與模型認知這一素養要素而言，如果能夠在知識建構的過程中，強化學生收集、利用證據的意識，培養學生的推理水平，提升學生的建模能力，那這一要素的培養就能夠得到保證。

例如，在“鹽類的水解”這一知識的教學中，通過給學生呈現一些基本的素材，如分別取少量的H3COONa、Na2CO3、KNO3、NaCl、Al2(SO4)3、NH4Cl等固體，然后讓它們溶于水，進而去測出這些溶液的pH，進而讓學生判斷鹽溶液的酸堿性與生成該鹽的酸和堿的強弱有什么關系。在這樣的一個教學環節中，學生需要收集的證據是這些固體溶于水之后的pH，其后的推理則體現在與其它化學反應進行對比的過程中形成的新的認識。待學生用正確的邏輯推理得出強酸弱堿的鹽溶液呈現出酸性、強酸強堿的鹽溶液呈現出中性、強堿弱酸的鹽溶液呈現出堿性這一結論之后，其實學生會自發地進行總結與歸納，他們會發現鹽溶液的酸堿性實際上取決于生成該鹽的酸或堿的強弱，而且是“誰強就顯什么性”——這是一個非常通俗的表達，但卻反映了學生的內心推理過程，所形成的認識就很容易上升到模型的高度，成為學生認識、判斷新情境中類似問題的基本工具。

分析學生的學習過程，包含著學生在情境中遇到問題時出現的種種認識，如認知沖突、問題疑惑等。而早有研究表明，沖突、疑惑、預設、推理和論證，正是學生化學思維外顯的過程，也是一個學生認識螺旋上升的過程，通過推理學生不斷接近“本質”，只有抓住對本質的理解，學生才能建構知識模型，在解決陌生問題時，他們才能主動運用知識進行有效的推理和論證。其實，上述例子中，還有進一步的證據推理與模型認知素養培育的空間，如提出問題“為什么像CH3COONa的水溶液會呈現堿性呢”然后引導學生從鹽的水解角度進行分析，學生就知其然且知其所以然了。這對于深化學生對剛才的模型認識更有幫助，實際上也就培養了學生的核心素養。

3 教學注意事項

3.1 創設豐富的情境素材

證據推理需要大量的情景素材，而素材必須有大量的線索和證據以供學生去挖掘。素材可以是貼近學生生活實際、學生生活中能夠感知，卻沒有深入思考的化學現象；素材也可以是實驗室模擬的工業生產過程，有利于學生認識到化學學科對于社會發展、人類生活的重大意義；素材還可以是同一實驗現象的不同認識，這樣的素材不僅能夠引起學生的興趣和共鳴，還有利于培育學生收集證據、邏輯推理、科學論證能力，也有助于不斷完善實現模型的完善和化學知識的生成。例如，通過煽聞濃氨水分析“廁所刺鼻原因”“科學除臭原理”“白煙生成原因”等情景，為學生提供了豐富的線索，包括了“提出猜想——實驗驗證——建立模型——應用模型——修正模型——科學認知”的過程。

3.2 設計邏輯合理的教學環節

教學實踐中，素材往往不夠“完美”，許多的情景素材體現化學原理的一部分“面貌”，能實現教學環節的部分功能。這就要求我們在設計教學環節時，要充分考慮這些環節和素材之間的邏輯聯系，讓學生體驗科學發現的過程，在對證據抽絲剝繭的分析中認知規律，在證據推理中形成模型，在應用模型中完善模型，在完善模型的過程中尋找更多的證據，從而形成教學的閉環。

3.3 服務于學生思維的發展

高中化學教學中培養學生的“證據推理和模型認知”能力，要求學生能夠遷移、分析和評價化學知識，要揭示更高層次的價值追求。在形成、應用模型的過程中要注重體現解釋化學現象，應用化學規律，在解決問題的過程中，逐步提升“證據推理與模型認知”能力。教師要明確引導學生知識的學習要服務于學生思維的發展。

總之，高中化學教學中培養學生的證據推理與模型認知素養，是培養學生科學論證思維的過程。教無定法，教師要深刻把握證據推理與模型認知能力的內涵，加強教學設計，通過引導學生提出疑問，尋找證據進行推理，對觀點進行證實和證偽，進而在充分落實科學論證的思維過程中，有效落實“證據推理與模型認知”素養培養。