初中化學證據推理能力的培養探究
——以“質量守恒定律”教學為例

杜 云

（鎮原縣上肖初級中學，甘肅 慶陽 744504）

根據《義務教育化學課程標準（2022年版）》，“基于實驗事實進行證據推理、建構模型并推測物質及其變化的思維能力”是化學學科核心素養之一——科學思維的組成要素。在筆者看來，之所以將證據推理和建構模型放在一起，是因為它們之間存在著因果關系，即化學模型是證據推理的產物，反映證據推理的過程與結果。在化學教學中，充分培養學生的證據推理能力，是發展學生化學核心素養的重要途徑。

“證據推理”是一個組合概念，即證據推理是基于證據的推理，只有掌握了證據，推理才能有效進行。在這里，證據不只是指一個個化學概念或者規律，還包括化學概念與規律所反映出的基本邏輯關系。在初中化學教學中，要發展學生的證據推理能力，應當抓住兩個關鍵：一是豐富學生對化學概念與化學規律的認知，二是建立相應的邏輯關系。需要指出的是，要發展學生的證據推理能力，還離不開教學方式的選擇、運用與優化。一般來講，初中化學教學可以通過問題引領、開展科學探究和關注課堂評價等環節來培養學生證據推理的能力，發展學生的化學學科核心素養，從而高效達成教與學的目標。[1]本文以“質量守恒定律”的教學為例，嘗試就面向初中生進行證據推理能力的培養提出可行建議。

一、關于證據推理能力的理論考察

證據推理能力培養在日常的教學中落地，是一個系統性工程。要完成這個工程，首先必須從理論的角度，對其進行梳理與建構。

從知識演繹的層面來看，初中理科知識的學習，一個很重要的目的就是讓學生不斷掌握自然科學知識，并且在此基礎上學會準確表達自然規律。規律是建立在嚴密的邏輯基礎上的，而邏輯關系的建立離不開概念。初中化學學科中的概念，與學生的生活經驗有著密切的聯系。教師在教學實踐中，如果能夠在學生的經驗系統與認知系統中尋找到相關的元素或事例，去幫助學生建立化學概念與概念之間的邏輯關系，那么化學學科的知識脈絡就容易為學生所掌握。此時，如果著力引導學生反思化學知識建構的過程，那么正確的推理過程也就能夠為學生所掌握。換句話說，這樣的知識演繹過程就是證據推理能力落地的過程。

從教學實踐的層面來看，證據推理能力的培養，需要具體的教學過程作為支撐。當前初中化學教學的主要方式之一就是探究性學習，學生科學探究能力的培養也是一項重要的教學任務，培養學生的證據推理能力是學生的科學探究活動得以順利開展的重要條件。[2]因此，在選擇證據推理能力培養途徑的時候，應為學生提供更多的探究空間，讓學生在探究的過程中建構化學學科知識體系，體驗基于證據進行的推理過程。實踐表明，只要建立了正確的理論認識，只要學生在學習的過程中有充分的探究活動，證據推理能力的培養就有了可靠的保障。

二、證據推理能力的培養途徑

明確上述認識與操作思路后，在教學實踐中就要進行合理的教學設計，將證據推理能力的培養作為主要的教學目的，并圍繞這個目標選擇教學內容和教學素材，精心設計教學過程。有研究者從深度學習的角度出發，提出通過證據推理促進深度學習的教學模式，其包括四個環節：一是創設情境，提出問題；二是設計實驗，收集證據；三是不斷追問，證據推理；四是延遲評價，形成結論。[3]

在“質量守恒定律”的教學中，讓學生發現化學反應的過程中質量是守恒的，并不是一件容易的事情。如果能夠充分利用學生已有的經驗與知識，就可以開啟一個具有深度學習特征的探究過程。具體的教學設計與實施，可以參考以下四個環節。

其一，通過舉例，讓學生認識到在不同的化學反應中，質量的變化有著多種可能。首先應當讓學生認識到“質量是變化的”，其次引導他們認識到質量變化包括“變多”和“變少”兩種可能。例如，鎂條燃燒生成氧化鎂、水電解成氫氣和氧氣等。在這個過程中，教師所舉的例子學生越熟悉，他們后續的探究就越容易展開。

其二，在案例分析中提出問題：在化學反應中，反應物與生成物之間的質量關系是什么？在這個環節，可以對教材中1774 年拉瓦錫所設計的實驗做后置處理，也就是說不用這個實驗來向學生暗示化學反應前后質量是守恒的，這樣學生在探究的時候就不會先入為主，探究的味道就會更濃，探究的空間也會更大。

其三，展開探究。既然明確了探究的目的是研究反應物與生成物的質量關系，那么很重要的一點就是對反應前后的質量進行測量與比較。毫不意外，對于鎂條的燃燒實驗，大多數學生最初想到的就是分別測出鎂條的質量和氧化鎂的質量。此時的探究就可以借助邏輯推理去進行，教師只要向學生反問：鎂條燃燒是鎂條與誰的化學反應？那么學生自然就會明白之前的思路是有問題的，于是探究的中心問題就出現了：如何測量參與反應的氧氣的質量？這顯然是一個具有挑戰性的問題，憑學生現有的知識無法解決。在這種情況下，教師可以順勢向學生介紹紅磷燃燒實驗，并且指出其便于質量測量的關鍵。

其四，通過分析與綜合得出規律。在紅磷燃燒的實驗中，學生可以發現化學反應前后的質量是不變的——這改變了部分學生大腦中曾經存在的質量變大（源于鎂條燃燒的簡單分析）或變?。ㄔ从谒娊獾暮唵畏治觯┑恼J識。

三、結語

在上面這個例子中，學生的推理過程中有兩個環節不可忽視：一是學生通過實驗發現“質量不變”，可以讓學生經歷一個分析與綜合的過程，而分析與綜合正是邏輯推理的基本方法。二是學生在實驗分析與化學史的對比過程中所獲得的正確認識，這種對比過程也能夠有效發展學生的證據推理能力。當學生經歷了這樣的探究體驗過程之后，教師必須引導學生反思這一過程，并且梳理其中的邏輯鏈條。應當說，初中生是具備這樣的反思意識與梳理能力的。意識的強化與能力的提高，帶來的結果就是學生證據推理能力的不斷生成、積累與提升。

初中化學教師在日常的教學實踐中應當認識到，證據推理作為科學思維的要素，是學生化學學科核心素養的重要組成部分。[4]化學作為一門自然科學，教師在教學中應當充分發揮其培育學生科學素養的作用，要借助每一個重要概念的建構與重要規律的探究，來培養學生的證據推理能力。當學生在學習的過程中有強烈的證據推理意識時，從尋找證據開始，到邏輯關系的發現，再到具體推理過程的體驗，都會成為學生的自主需要和自主行為，這樣，包括證據推理能力在內的所有化學學科的核心素養，就都能夠得到提升。