基于證據(jù)推理與模型認(rèn)知的高中化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)

王巍

【摘 要】 作為高中化學(xué)的核心素養(yǎng)之一，證據(jù)推理與模型認(rèn)知對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力起著重要的作用。本文簡要闡述了證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)的概念及高中化學(xué)課堂存在的問題，并以提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)探討教學(xué)方法，以期能實(shí)現(xiàn)更高效的課堂教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】 證據(jù)推理? 模型認(rèn)知? 高中化學(xué)? 策略

前言：

新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出了化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的五個(gè)維度，也為培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)綜合能力提供了標(biāo)準(zhǔn)。但在課堂教學(xué)中由于分?jǐn)?shù)的壓力，教師與學(xué)生往往缺乏探索式的互動(dòng)，從而導(dǎo)致學(xué)生難以獲得證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的培養(yǎng)。因此，本文將針對以上問題展開討論。

一、對證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)的解讀

（一）證據(jù)推理的含義

證據(jù)推理又稱登姆普斯特—謝弗推理方法，簡稱D—S推理。D—S推理是將假設(shè)視作一個(gè)集合，并且對命題的不確定性作多角度的描述，進(jìn)而對從不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)源中提取的證據(jù)，利用正交求和方法綜合證據(jù)，通過證據(jù)的積累縮小集合，從而獲得問題的解。所以以化學(xué)學(xué)科為背景的證據(jù)推理就是通過實(shí)驗(yàn)操作和觀察獲得有關(guān)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)事實(shí)的證據(jù)，并對這些證據(jù)進(jìn)行分析、假設(shè)和推理，最后得出結(jié)論，并進(jìn)一步探索結(jié)論與證據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系和邏輯關(guān)系。

（二）模型認(rèn)知的含義

化學(xué)中的模型有很多種，“思維模型”和“物質(zhì)模型”是主要的兩類。其中，“物質(zhì)模型”包括晶體模型、有機(jī)分子球棍模型等，“思維模型”則包括以圖標(biāo)為例的數(shù)學(xué)模型、以阿伏伽德羅常數(shù)為例的公式模型、以化學(xué)方程式為例的符號模型等。而模型認(rèn)知即為在化學(xué)學(xué)習(xí)中利用模型將抽象的化學(xué)概念具體化，通過探討模型來深入理解知識。

二、高中化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)物資不夠充足

化學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)過程中需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)操作來驗(yàn)證猜想，但在課堂教學(xué)中很難做到這一點(diǎn)。由于時(shí)間和安全等問題，只有部分試驗(yàn)可以由教師在教室進(jìn)行操作，學(xué)生無法親自動(dòng)手。同時(shí)，實(shí)際教學(xué)中的模型種類并不豐富且數(shù)量較少，在沒有對應(yīng)的模型時(shí)，學(xué)生只能通過課本圖片、教師畫圖和觀看視頻來了解，無法做到近距離接觸。這些問題就導(dǎo)致學(xué)生無法進(jìn)行相應(yīng)的觀察和推理，不利于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（二）教師教學(xué)模式化

高中化學(xué)教學(xué)往往以教師為主體，重點(diǎn)在于教師的“教”而不是學(xué)生的“學(xué)”，忽略了對學(xué)生思考能力的提升。學(xué)生在課堂的任務(wù)就是記筆記和聽老師講課，沒有自己獨(dú)立思考并提出問題的時(shí)間。這就導(dǎo)致學(xué)生只是知其然而不知其所以然，在面對新的問題時(shí)仍無法自己解決，從而降低了學(xué)習(xí)的積極性。證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)要求教師在教學(xué)時(shí)兼顧知識的講解及對學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)及邏輯思考能力的培養(yǎng)。所以教師應(yīng)適當(dāng)改變教學(xué)模式和教學(xué)策略，將學(xué)生放在主要地位，以提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)。

三、證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

（一）提出假設(shè)，尋找證據(jù)

教師應(yīng)從激發(fā)學(xué)生興趣入手，讓學(xué)生沉浸在課堂的氛圍當(dāng)中，并引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容提出問題。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行假設(shè)，并搜集相應(yīng)的證據(jù)，讓學(xué)生思考起來。以蘇教版高中化學(xué)“元素周期律和元素周期表”這一課為例，教師在開始講解元素周期表之前，不妨讓學(xué)生探討一下元素周期表如此排列的依據(jù)，學(xué)生可能會(huì)說“是按原子質(zhì)量排列”“是按發(fā)現(xiàn)時(shí)間排列”等。學(xué)生提出猜想的過程也是學(xué)生證據(jù)推理的重要過程，教師可引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)提出的猜想來搜集信息并進(jìn)行證明。學(xué)生在查閱資料中會(huì)發(fā)現(xiàn)元素周期表是按相對原子質(zhì)量大小進(jìn)行排列的，同時(shí)學(xué)生可了解到有關(guān)族和周期的知識，為下一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（二）動(dòng)手操作，證明推理

化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)型的學(xué)科，教師要帶領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)知識。例如，在學(xué)習(xí)“金屬Na”時(shí)，教師可利用做實(shí)驗(yàn)的方式增進(jìn)學(xué)生對Na的理解。教師首先可將Na放在水中，這時(shí)學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)Na在水上快速運(yùn)動(dòng)并伴隨著“嘶嘶”聲，隨后變?yōu)橐粋€(gè)小球。由此學(xué)生可以得出，Na的密度比水小。隨后滴入酚酞溶液發(fā)現(xiàn)變紅，證明剛剛Na與水反應(yīng)后產(chǎn)生了堿性物質(zhì)。教師可引導(dǎo)學(xué)生點(diǎn)燃產(chǎn)生的氣體，證明該氣體為氫氣。通過一系列的實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生對Na這種物質(zhì)獲得了既深刻又直觀的理解，十分有利于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

（三）創(chuàng)設(shè)情境，構(gòu)建模型

模型認(rèn)知主要包括兩個(gè)方面，即建立模型和使用模型。兩者之間是相輔相成的關(guān)系，建立模型是使用模型的前提，使用模型是建立模型的目標(biāo)。利用模型可以更好地幫助學(xué)生理解知識的產(chǎn)生過程。例如教師在講解“原電池”這一內(nèi)容時(shí)，可以利用銅棒、鋅棒和稀硫酸構(gòu)建模型并讓學(xué)生觀察燒杯內(nèi)銅棒和鋅棒產(chǎn)生氣泡及發(fā)熱情況。學(xué)生通過觀察可發(fā)現(xiàn)，燒杯壁有發(fā)熱情況，銅棒無氣泡，而鋅棒則產(chǎn)生了氣泡。由此可得出結(jié)論，鋅與稀硫酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)并在此過程中產(chǎn)生了氫氣。隨后教師在銅棒和鋅棒之間連接上金屬導(dǎo)線，一段時(shí)間后學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)鋅棒較剛才相比變細(xì)了。隨后教師引導(dǎo)學(xué)生接上靈敏電流計(jì)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，由此證明此過程中有電流產(chǎn)生。基于實(shí)驗(yàn)中的原電池模型，學(xué)生可以提出各種各樣的問題并在思考推理的過程中構(gòu)建屬于自己的模型。這也對學(xué)生日后獨(dú)立解決問題提供了幫助。

四、結(jié)語

證據(jù)推理與模型認(rèn)知是培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維過程中的重要一環(huán)，也是學(xué)生學(xué)好化學(xué)這門學(xué)科必不可少的素養(yǎng)。教師應(yīng)積極主動(dòng)地調(diào)整教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析推理及應(yīng)用模型，用更好的思維和方法學(xué)習(xí)化學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王旭珍，王新葵，王新平等.促進(jìn)物理化學(xué)在線教學(xué)質(zhì)量的實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué)，2020，35（5）.

[2] 余思鈺.高二學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)識”核心素養(yǎng)的測評研究[D].廣州大學(xué)，2019.

[3] 閆軍基.證據(jù)推理與模型認(rèn)知，培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)[J].中學(xué)課程資源，2021，17（01）.

本文為石獅市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃（第二批）2020年度立項(xiàng)課題批準(zhǔn)號：SGC2017