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      證據(jù)推理與模型認知融入化學教學的實踐研究

      2023-04-29 00:44:03袁禮軍
      《學習方法報》教學研究 2023年11期
      關鍵詞:證據(jù)現(xiàn)象化學

      袁禮軍

      自核心素養(yǎng)提出以來,受到廣泛關注,在實際教學過程中具有很強的指導意義,其中證據(jù)推理與模型認知作為維度之一,對學生學科思維培養(yǎng)具有重要意義。從近幾年高考命題特點來看,題目新穎,以重大科技成就、社會熱點、時政熱點、環(huán)境保護等為素材,與考試內(nèi)容有機結合突出“高起點”,考查基本理論、基礎知識,突出“低落點”,但從學生反饋的得分效果并不理想,尤其是化工流程題、探究性實驗題、開放性試題,學生經(jīng)常出現(xiàn)不知道怎么回答或者答題方向不明確。筆者分析認為,這與教育教學中對學生思維的培養(yǎng)不足,不能將理論知識運用到實際生活中,缺乏對新素材的分析整合能力,歸根結底是部分學生缺乏證據(jù)推理的能力,沒有形成模型分析的認知。

      一、證據(jù)推理與模型認知的關系

      (一)什么是“證據(jù)推理”

      證據(jù)推理是基于一定的證據(jù)、理論事實、實踐的理論分析,本質(zhì)上仍屬于猜想假設,但又不同于猜想,有一定事實基礎、理論依據(jù)的,是接近于真相的若干種情況,通過實驗探究論證能夠研究出事物的本質(zhì)規(guī)律。

      (二)什么是“模型認知”

      “模型”認知方法是人類探索認識新事物極其規(guī)律的重要方法?!澳P汀笨梢允咕唧w的事物,也可以是思維模型等,兩者之間不一定有直接聯(lián)系,但可以幫助相互理解。因此,在現(xiàn)在的化學教學中應用廣泛。如范德華力可以利用萬有引力模型分析,其影響因素相對分子質(zhì)量、微粒間距離的關系類似于萬有引力;原子軌道可以利用地球衛(wèi)星軌道模型分析,電子排布的分層排布、能量高低、運動狀態(tài)都能夠類比分析。

      (三)內(nèi)在聯(lián)系

      證據(jù)推理與模型認知是化學學科素養(yǎng)中相互聯(lián)系的思維方法,化學學習中的“證據(jù)推理”可以看作是按照“基于證據(jù)的推理”認知模型進行的認知過程。“證據(jù)推理從屬于“模型認知”,“模型認知”包含了“證據(jù)推理”。一定的理論事實成為認識新事物、新規(guī)律的證據(jù),即新的理論事實或模型。這些新的理論模型又將作為新的證據(jù),推動科學向前發(fā)展。

      二、證據(jù)推理與模型認知融入教學的必要性及方法

      (一)證據(jù)推理與模型認知融入教學的必要性

      說明:調(diào)查選項(非常符合、符合、不確定、不符合);調(diào)查結果為“符合”及以上百分比。

      (二)證據(jù)推理與模型認知融入教學的方法

      1.以學生為主體,將課堂變教為學

      課堂教學的最終目的是以學生學為目的,學生才是教學的主體,教師應該把課堂交給學生,從教變成引導,讓學生從聽變成學,主動獲取知識。

      2.以問題啟發(fā)為主,發(fā)揮能動作用

      部分學生有被動接受知識的習慣,缺乏自主學習意識和規(guī)劃學習的能力,需要教師加強引導。因此,教師要思考探索問題式教學,掌握設問技巧,啟發(fā)學生去思考問題,解決問題,最終形成發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

      3.理論聯(lián)系實際,學以致用

      興趣是學習知識、學好知識的第一導師,任何一門學科,培養(yǎng)學習興趣至關重要,我們要讓學生了解學習知識有什么用,以結果促進學習。由于化學是建立在實驗基礎上的自然學科,與生產(chǎn)、生活息息相關,教師可通過實例引導學生學習化學,加深對化學知識的理解。

      三、證據(jù)推理與模型認知融入化學教學實踐案例

      (一)證據(jù)推理實踐案例:Fe2+、Fe3+的檢驗和轉(zhuǎn)化教學片段

      Fe2+、Fe3+的性質(zhì)在高中化學元素及其化合物中具有非常重要的地位,重點分析Fe2+ 的還原性,F(xiàn)e3+的氧化性及相互轉(zhuǎn)化,加深對氧化還原反應的規(guī)律的理解。本案例旨在通過設計實驗探究課,探究Fe2+、Fe3+的檢驗方法,觀察現(xiàn)象變化,探究現(xiàn)象變化原因,過渡到分析Fe2+、Fe3+的轉(zhuǎn)化。進一步達到用真實實驗現(xiàn)象這一證據(jù)推理另一現(xiàn)象變化的原因,建立學生的證據(jù)推理意識,從而建立空氣中O2在物質(zhì)變化過程中可能會起到的氧化作用,加深對物質(zhì)發(fā)生變化的模型認知。讓學生明白實際生產(chǎn)工藝和現(xiàn)實生活中物質(zhì)放在空氣中易變質(zhì)或被氧化,實際生活中要注意防護。具體流程如下。

      1.小組實驗:NaOH 溶液、KSCN 溶液分別與FeCl3溶液、FeCl2溶液反應

      2.實驗現(xiàn)象

      3.證據(jù)推理融入結論分析過程

      FeCl3溶液中滴加NaOH溶液、KSCN溶液,可以迅速觀察到紅褐色沉淀、血紅色溶液,現(xiàn)象明顯,學生很容易得出FeCl3溶液的檢驗方法。在FeCl2溶液中滴加NaOH溶液后,先看到有白色沉淀,迅速變灰綠色變紅褐色沉淀。在FeCl2溶液中滴加KSCN溶液后,無明顯現(xiàn)象,約6分鐘后,溶液表面有紅色出現(xiàn)。

      在常規(guī)教學中,教師會直接告訴學生原因:Fe2+在空氣中被氧化為Fe3+,這樣只告訴了學生結論,沒有讓學生主動參與思考,淡化了證據(jù)推理中,學生自主尋找證據(jù)達到下一步推理的意識,導致學生只是記住了結論,沒有發(fā)揮到該探究實驗的本質(zhì)作用,實驗不只是驗證現(xiàn)有結論,而是要通過實驗發(fā)現(xiàn)問題解決問題。對比本案例的處理方式。

      【提問】紅褐色沉淀是Fe(OH)3,本實驗觀察到從白色沉淀Fe(OH)2過渡到紅褐色沉淀Fe(OH)3,整個過程中沒有加入其他試劑,請同學們從化合價的角度分析原因。

      【學生】鐵元素化合價升高,被氧化,可能是被空氣中O2氧化。

      【追問】O2可以氧化Fe2+,那為什么FeCl2溶液中加入KSCN溶液后卻無明顯現(xiàn)象呢?

      【學生】(1)沒有發(fā)生反應;(2)反應比較慢;(3)Fe2+發(fā)生反應生成了其他物質(zhì)。

      歸納總結Fe2+、Fe3+的檢驗方法后,再觀察試管,發(fā)現(xiàn)滴加KSCN溶液到FeCl2溶液的試管中,約6分鐘后溶液表面有紅色出現(xiàn)。

      【提問】有紅色出現(xiàn),說明O2可以氧化Fe2+同樣適用于本組實驗,那為什么更慢呢?

      原因:Fe2+與SCN-發(fā)生了反應,導致離子濃度很小,反應慢。

      結論:可以使用氧化性更強的氧化劑如Cl2等能更快出現(xiàn)變紅的現(xiàn)象。

      (二)模型認知實踐案例:原電池原理教學片段

      【問題探究】如圖所示,是我們在必修教材中學習的銅鋅原電池,Zn作為負極,表面不會有紅色出現(xiàn)。但在分組實驗發(fā)現(xiàn):Zn電極表面出現(xiàn)了紅色的Cu,且電流減弱迅速。這是什么原因呢?

      【問題釋疑】由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸,Cu2+在鋅片表面直接還原為Cu附著在鋅片表面,也構成了原電池,加速銅在負極鋅表面析出,致使向外輸出的電流強度減弱。

      綜上所述,證據(jù)推理與模型認知對培養(yǎng)學生思維習慣,推進“雙主雙優(yōu)”教學模式,培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)具有重要意義。

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