證據推理在化學教學中的實踐與思考

戴峰

摘要：證據推理是學生學習化學的重要分析方法，是在課堂中逐步形成的必備品格和關鍵能力。證據推理主要由證據的尋求和證明方式兩部分組成。在實際教學中，可以采用事實和實驗相結合、宏觀與微觀相結合、定性與定量相結合、證據與模型相結合等方法，拓寬證據推理的角度、延伸證據推理的廣度、提高證據推理的深度、加強據推理的力度，促進學生建立解決問題的思路，實現化學核心素養的落實。

關鍵詞：證據推理;化學教學實踐;化學核心素養

1、“證據推理”素養的內涵

新課程改革注重學生核心素養的培養，“證據推理”作為化學核心素養的重要內涵之一，是一種高階思維能力。“證據推理”是具有證據意識，能基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽;建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系;知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及相互關系。由此可見，證據推理是學生學習化學的重要分析方法，是在課堂學習中逐步形成的必備品格和關鍵能力。要形成“證據推理”素養，不僅要培養學生的證據意識，更要通過課堂行為讓學生體驗尋求證據的過程、鍛煉分析推理的能力、感受證據推理的成功樂趣。在化學教學中，證據推理主要分兩面：證據的尋求和證明的方式。證據的尋求根據證據的來源又可以分為兩個方面：直接證據和間接證據。直接證據如源自自然現象和生活經驗的證據、實驗現象的證據、數據處理的定量證據等;間接證據如類比推理證據、文獻的證據、教材中的原理和定律等。

2、化學教學中提升學生證據推理素養的策略

2.1展開合理猜想

化學教學中，一些基礎知識、基本概念需要學生以已有新知識為基礎展開猜想，進行分析后找到相關證據來分析推理予以證實或證偽，形成證據推理能力。結合教學實踐看，正確、合理的猜想與假設往往要基于學生自身學科知識來“預測”化學教師應指導班級學生在有確切“證據”前提下通過一定合理推理進行猜想，為接下來推理過程分析打下堅實基礎，提升課堂分析綜合能力。例如，在教學“鐵及其化合物的應用”時，老師讓同學們制定方案并進行試驗將Fe2+變成Fe3+。課本上詳細說明鐵和氧化性很弱的氧化劑反應變成Fe2+物質，而和氧化性很強的氧化劑形成Fe3+物質。實驗員配備的雙氧水含量約是6%，向FeCl2溶液內添加雙氧水，同學們觀察到的情況是有很多氣泡快速形成，滴入KSCN液體變紅，證明形成Fe3+。對于意料之外的情況，即化學實驗過程比較明顯的證據，老師要讓同學們有意識掌握現象，指引他們自主依靠證據展開推理探究。

2.2借助化學實驗

化學實驗結論源自實踐，而實驗則是一種重要的實踐探究方法。事實上，化學探究方法對于提高學生的化學認知和使用水平具有重要幫助，學生借助實驗得出的結果會增強他們對反應結果的理解和記憶。當然要想促進學生對實驗的理解與應用，也要認真學習基礎常識，才能更好地提高化學實驗能力。因此，化學課堂要重視實驗法引導學生調整學習思維，教師要做好教學設計，有步驟、有方法地做好實驗課程的開展。在教材資料卡中顯示，人體內一般有3～5g鐵物質，人體缺鐵將引發貧血等疾病。很多同學們覺得蘋果含有大量的鐵，吃蘋果能夠補鐵，是真的嗎？教學過程分給同學們蘋果，吃一口放于空氣中，外表快速變黃，同學們覺得是Fe2+變成Fe3+，驗證蘋果富含鐵成分。實驗屬于化學的最高法律，向發黃的蘋果上地上KSCN液體，沒有明顯改變，否定了蘋果含有大量鐵元素。通過同學反駁，咬一口蘋果表面范圍小，含鐵成分少，KSCN液體不能檢測出來，這一實驗無法否定蘋果內富含鐵。查找資料表明，一個蘋果含鐵數量大概是0.2mg，Fe3++SCN-=FeSCN2+（紅） K=200，滴入KSCN液體2～3滴測出的Fe3+最少量大概是8.924×10-4mol/L。同學們反駁有理。同學們初步具有證據推理意識和能力，能用作探究性學習內容“蘋果梨含鐵量的檢測”，展開更深入的探究。高中生在真實的情境中組織證偽活動，提高證據推理核心能力。

2.3注重課堂探究

化學教師應該提高引導能力，在化學課中，注重教學情境的營造，開展課堂探究，讓學生提高主體意識，在學習中以主人翁的心態來思考問題，認真分析化學實驗過程，激發學生協作意識。例如在學習《物質的分離與提純》這一章節內容之前，教師可以先向學生進行提問，“你們接觸過哪些分離混合物的方法？”“在面對不同混合物時，是否要利用不同的方法？”等。由于這些問題的答案并不是固定的，學生要利用已學知識點以及個人經驗來收集資料和證據。在解答這個問題時，學生會將證據分為以下三個不同的類別，首先是來自生活實際。例如在淘米的時候會用到篩沙，工具的合理利用能夠將石頭和大米進行分離。其次是源于之前的知識，例如蒸餾、過濾等，最后就是利用已學知識點對未知的問題進行猜想。在學生充分發揮主觀能動性進行思考的基礎上，教師可以再引導學生在書本中進行證據收集，養成良好的習慣，慢慢發現對下階段化學學習的積極作用，從而為后續學習打下堅實基礎。

2.4提升語言表達

化學授課中，學生不僅要能夠根據證據來進行合理推理推導得到結論，還要能夠準確表述化學現象與結論。如果不具備準確表述能力，化學學習質量會大幅下降，也無法與他人進行正常溝通與交流。因此，化學教師在教學中要注重培養學生規范化表達能力，注重培養化學推理思維同時要把內部語言轉化為外部語言予以表達，讓他們在證據推理中言之有理。比如在“氧化還原反應”這一課時的學習中，要想培養學生的邏輯推導能力就可以從認知這一角度出發。通常來說高中生已經有了很多的生活經歷，所以對生活中的氧化還原反應并不陌生，時常可以見到，所以對氧化還原反應的相關特征都已有了初步的認識。然后在對氧化還原反應相關概念和數據的推理方法進行回憶的同時，可以再進一步做一些邏輯推理，簡單分析一下氧化還原反應的推導過程（從化合價升降到電子失得最后到反應類型），對后期的氧化還原反應的理解以及“證據推理”分析有一定的幫助。通過這個過程能更具體地學習到氧化還原反應的幾何特征。在這一系列的操作中，學生動手推導了氧化還原反應相關知識以及對模型的建造，極有效地訓練到了學生的“證據推理”，給學生的化學核心素養的提高提供了有利因素。

結束語

倡導素養為本的化學課堂教學對證據推理核心素養提出了新的要求：化學知識側重素材積累，其結構化程度解釋了證據“是什么”的廣度問題;教學過程側重思路引領，其邏輯化程度呈現了推理“怎么推”的角度問題;科學探究側重證據收集和推理方式，其層次化程度評價了證據推理“做得怎么樣”的深度問題。教師引導學生對這些問題進行思考，以期強化學生的學科認識思路，發展學生的學科論證能力，提高學生的學科核心素養。

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本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃課題《高中生化學證據推理能力建構的實踐研究》（課題編號：B-b/2018/02/53）階段性研究成果。