高中化學(xué)“證據(jù)”素材分類研究

薛瑾瑞

摘 要：“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”是高中化學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分，其中“證據(jù)推理”是高中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)重要的認(rèn)知途徑，“證據(jù)推理”能力是學(xué)生終身學(xué)習(xí)必須具備的關(guān)鍵能力。本文通過對(duì)高中化學(xué)“證據(jù)”素材分類的討論，以方便教師識(shí)別、梳理、開發(fā)“證據(jù)”素材，提高“證據(jù)推理”能力培養(yǎng)的教學(xué)有效性。

關(guān)鍵詞：證據(jù)推理;證據(jù)分類;高中化學(xué)

基金項(xiàng)目：2019年陜西省中小學(xué)教學(xué)能手專項(xiàng)研究課題——“高中化學(xué)教學(xué)中證據(jù)推理能力培養(yǎng)策略的應(yīng)用研究”2020年由陜西省教學(xué)科學(xué)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室立項(xiàng)（課題編號(hào)：GZZ1819135）。

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。高中化學(xué)學(xué)科五大核心素養(yǎng)在觀念、品格和能力培養(yǎng)的要求上各有側(cè)重，“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”涵蓋了學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法與工具，側(cè)重培養(yǎng)關(guān)鍵能力。

為了便于教師識(shí)別、梳理、開發(fā)“證據(jù)”素材，提高“證據(jù)推理”能力培養(yǎng)教學(xué)的有效性，本文將討論高中化學(xué)“證據(jù)”素材的分類。

一、按照證據(jù)呈現(xiàn)的載體分類

（一）現(xiàn)象證據(jù)

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)學(xué)習(xí)和研究中用來驗(yàn)證猜想、認(rèn)識(shí)性質(zhì)、探究原理的重要證據(jù)之一。比如，鈉與水反應(yīng)時(shí)“浮、熔、游、響、紅”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就是鈉的物理性質(zhì)——密度小于水、熔點(diǎn)低，反應(yīng)特征——與水反應(yīng)速度快、釋放熱，反應(yīng)結(jié)果——生成氣體和堿性物質(zhì)的證據(jù)。這種從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中收集到的證據(jù)分類為現(xiàn)象證據(jù)。

（二）數(shù)據(jù)證據(jù)

將定性描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎棵枋觯强茖W(xué)研究比一般經(jīng)驗(yàn)更有說服力的常用證據(jù)之一，而從定量分析中推理出定性結(jié)論，形成普適性的認(rèn)知又是科學(xué)研究回饋生產(chǎn)生活的重要價(jià)值。因此數(shù)據(jù)是化學(xué)學(xué)習(xí)中的常用證據(jù)，數(shù)據(jù)可以客觀真實(shí)地反映事物的性質(zhì)或者變化規(guī)律。比如，烷烴熔沸點(diǎn)、密度數(shù)據(jù)可以清晰地反映出烷烴熔沸點(diǎn)、密度隨碳原子數(shù)的增加而增大的變化規(guī)律，可以作為推理相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)分子間作用力影響的證據(jù)。

（三）圖像證據(jù)

通過圖像中的曲線走勢(shì)可以更加清晰地反映數(shù)據(jù)的變化，或者不同測(cè)量維度的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，圖像同樣可以作為推理事物性質(zhì)和變化的證據(jù)。比如，人教版高中化學(xué)必修二第一章第三節(jié)“化學(xué)鍵”末尾的科學(xué)視野欄目中的圖1-11，學(xué)生可以很直觀地獲取水、氟化氫、氨氣的沸點(diǎn)反常高（與相對(duì)分子質(zhì)量影響因素不一致）的信息，作為這三種分子之間存在一種比分子間作用力稍強(qiáng)的相互作用的證據(jù)。

圖1-11

（四）文本證據(jù)

文字是人類用以表達(dá)和傳播信息的工具，從文字中提取的信息分類為文本證據(jù)，常常是一些陳述性知識(shí)的描述，比如，“溴是海洋元素，地球上99%的溴以Br-的方式存在在海水中”“硅在自然界中以化合態(tài)存在，在地殼中的含量僅次于氧”“氯氣在通常情況下，是一種黃綠色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的有毒氣體”等。

二、依據(jù)證據(jù)的來源分類

（一）情境證據(jù)

《中國高考評(píng)價(jià)體系》將“情境”作為高考評(píng)價(jià)體系中的考試載體，要求學(xué)生有在情境中識(shí)別、轉(zhuǎn)化、提取、收集推理所需要證據(jù)的能力。不論是教學(xué)還是評(píng)價(jià)，都越來越重視培養(yǎng)和考查學(xué)生從情境中獲取證據(jù)的能力。從情境中獲取證據(jù)進(jìn)行推理符合人的認(rèn)知規(guī)律，也可以反映人的認(rèn)知水平。從情境的信息中獲取的證據(jù)叫做“情境證據(jù)”。

（二）原認(rèn)知證據(jù)

這里的“原”為“原本”之意，不同于心理學(xué)中的“元認(rèn)知”。根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的信息加工理論對(duì)信息來源的研究，證據(jù)可以從對(duì)數(shù)據(jù)、事物、現(xiàn)象特征，即情境中觀察而識(shí)別，也可能以“固有經(jīng)驗(yàn)”或者“已有知識(shí)”的形式儲(chǔ)存在大腦中，需要時(shí)就被提取出來，這種從“固有經(jīng)驗(yàn)”或者“已有知識(shí)”中提取的證據(jù)就叫“原認(rèn)知證據(jù)”，它往往提取于“情境證據(jù)”之后，對(duì)情境證據(jù)推理出的模糊結(jié)論做出合理的假設(shè)和猜想。

比如，學(xué)生從鎂粉在雨天爆燃的情境中推理出上述模糊結(jié)論后，原認(rèn)知中“鎂與酸反應(yīng)生成氫氣和鎂鹽，水可以電離出氫離子和氫氧根離子，氧化還原原理”將可能被提取為證據(jù)，推理出更加精確的結(jié)論——鎂粉與水劇烈反應(yīng)，生成氫氣和氫氧化鎂。

三、依據(jù)證據(jù)的服務(wù)的方向分類

（一）支撐理論的證據(jù)

高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的理論主要用來解釋物質(zhì)及其變化規(guī)律或者某種現(xiàn)象，比如化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)反應(yīng)限度、化學(xué)反應(yīng)與能量變化等相關(guān)理論。理論往往具有假設(shè)性、創(chuàng)造性的特點(diǎn)，因此為了能夠證明理論在一定范圍內(nèi)的適用性，常需要證據(jù)來支撐。

（二）支撐“物質(zhì)性質(zhì)探究”的證據(jù)

認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)是高中化學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)，課堂改革要求教學(xué)應(yīng)讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)，在體驗(yàn)中成長，所以越來越多的教師推崇以探究的方式認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)。為了探究物質(zhì)的性質(zhì)，可以從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中驗(yàn)證，從生活經(jīng)驗(yàn)中推測(cè)，從研究數(shù)據(jù)或圖表中總結(jié)，這些都屬于支撐“物質(zhì)性質(zhì)探究”的證據(jù)。

（三） 支撐“指向性結(jié)論”的證據(jù)

這類“證據(jù)”用于證據(jù)推理的邏輯方式是，已知結(jié)論，提取、收集可用于解釋結(jié)論的“證據(jù)”，綜合各項(xiàng)“證據(jù)”，對(duì)結(jié)論做出合理解釋。這類“證據(jù)”多用于學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)中，考查學(xué)生提取、收集證據(jù)，分析和解決問題的能力。

例如，某實(shí)驗(yàn)探究小組對(duì)NH3還原Cu2O的紅色固體產(chǎn)物進(jìn)行探究，他們查閱資料，知道了Cu2O粉末呈紅色，在酸性溶液中不穩(wěn)定：Cu2O+H2SO4（稀）=Cu+CuSO4+H2O。

對(duì)以上試題中的證據(jù)類型進(jìn)行分析。

1.該題中的指向性結(jié)論，是反應(yīng)產(chǎn)物中的紅色固體為：銅或氧化亞銅，或銅和氧化銅的混合物。

2.支撐這些指向性結(jié)論的“證據(jù)”有：

（1）Cu2O粉末呈紅色，在酸性溶液中不穩(wěn)定：Cu2O+ H2SO4（稀）=Cu+CuSO4+H2O;

（2）取紅色固體于燒杯中，加入足量稀硫酸，充分?jǐn)嚢瑁o置后的現(xiàn)象為：無現(xiàn)象或溶液變藍(lán);

（3）氧化銅可以被還原為銅單質(zhì)，銅單質(zhì)為紅色固體;

（4）銅與稀硫酸不反應(yīng)。

對(duì)“證據(jù)”的分類，便于教師對(duì)“證據(jù)”進(jìn)行識(shí)別、梳理和開發(fā)，分析各“證據(jù)”之間的關(guān)系，形成更加符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律、提高學(xué)生興趣、發(fā)展證據(jù)推理能力的教學(xué)設(shè)計(jì)。