“证据推理与模型认知”在化学选修3教学中的应用

余娟　许美莲　刘清秀

摘 要：依据“证据推理与模型认知”的内涵，以人教版化学选修3《物质结构与性质》中的“构造原理”为例，分别从教学目标、教学过程、教学反思来细谈“证据推理与模型认知”的应用。

关键词：证据推理与模型认知 核心素养 构造原理

普通高中化学课程标准《征求意见稿》明确了化学学科核心素养的内涵由五个维度来体现，分别是： “宏观辨识与微观探析；变化观念与平衡思想；证据推理与模型认知；实验探究与创新意识；科学精神与社会责任。”每一个维度都有其特定的内容和意义，在教学中都发挥着不可替代的作用。想要在教学过程中融入化学核心素养、培养学生的化学核心素养，就必须认真研究每个维度的功能和导向，做到教学源于核心素养，最终回归于核心素养。顾建辛[1]就“证据推理与模型认知”作微观思考，结合“原电池”教学，分析了在教学中落实学科素养的关键。常聪等[2]进行了“溶解度”的证据推理与模型认知核心素养的教学案例研究。目前，关于化学选修3《物质结构与性质》与化学核心素养的培养方面的文章鲜少见报道。

化学选修3《物质结构与性质》的教学中，充分地体现了“证据推理与模型认知”的应用。下面，笔者“构造原理”的教学实例浅谈一下。

一、“证据推理与模型认知”的内涵

“证据推理与模型认知”是化学学科研究的思维起源与本质体现，具体包括五个方面的内涵[3]：（1）具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设；（2）通过分析推理加以证实或证伪；（3）建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；（4）知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型；（5）能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。该内涵精辟地阐明，一堂高效的、渗透核心素养的课不是教师从头到尾的讲，学生被动的听。而是师为导、生为主的，围绕“提出假设——分析推理——证明或修改假设——模型构建——解决问题”来精心设计的课。这样的课堂，才能让学生的化学学科素养得到真正的升华！

二、“证据推理与模型认知”在教学中的应用

“证据推理与模型认知”在化学选修中的应用很广泛。其中，“构造原理”的就是比较有代表意义的实例之一。

1.教学目标及教学重难点

根据化学核心素养，本节课制定的三维教学目标如下：

知识目标：能根据构造原理用电子排布式表示1-36原子核外电子的排布

能力目标：通过探究和问题讨论，了解学习新知识的方法。

情感目标：通过合作学习、分组讨论，激发学生的探究热情，形成对科学持续的兴趣。

學习重点：电子排布式书写

学习难点：构造原理

2.教学过程

导入环节：在学生已经掌握了能层、能级以及各能层和能级最多容纳电子数的基础上，采用问题导入新课。怎样用能层、能级来表示碳原子的核外电子排布？说明原因。接下来，学生以小组为单位开始进行假设、验证、讨论、得出结论。

教学过程一：以碳原子的核外电子排布式为模型，学生自己模仿写出1-18号元素原子的电子排布式。自己独立完成后分小组交流、讨论，得出正确答案。

过渡提问：根据已有知识，试写出K原子的可能电子排布式与原子结构示意图？学生猜想1：1s22s22p63s23p63d1，猜想2：1s22s22p63s23p64s1。通过原子结构示意图，推翻猜想1，得出猜想2正确。

教学过程二：引入构造原理。学生根据构造原理中电子填充的顺序，发现能级交错，找出构造原理的实质——电子按照能量到底来填充。

教学过程三：写出20-36号元素原子电子排布式。发现问题：24号Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5s1而不是1s22s22p63s23p63d4s2。29号Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10s1而不是1s22s22p63s23p63d9s2。提出假设：不是所有元素原子的核外电子排布式都满足构造原理。进一步查阅元素周期表进行验证，得出结论：前四个周期基本满足，5-7周期部分满足。当然，到这里学生可以根据自己的情况进行拓展，教师在课堂上可以不继续延伸。

教学过程四：怎样可以简化原子的电子排布式？学生根据分析提出假设：用前一周期的稀有气体来表示。用其他原子来验证，得出结论。

3.教学反思

本节课的内容从教学目标、教学设计上，都是以培养学生的核心素养为出发点和落脚点。从导入到每一个教学环节，都有意给学生建立一个科学高效的学习和思维模式：发现问题——提出假设——分析推理——得出结论。让学生深刻地体会“证据推理与模型认知”的重要性和内涵。逐渐建立起以发展核心素养为目标的学习思路。

结语

培养核心素养是个持久战，不是一朝一夕的事情。作为一线教师，我会继续努力、继续探索，打造更多以核心素养为灵魂的高效课堂。把培养学生的化学学科核心素养当作使命，继续奋斗！

参考文献

[1] 顾建辛.关于化学核心素养培育的微观思考——原电池教学中的“证据推理与模型认知”.化学教学[J].2017，（11）：：34-38.

[2] 常聪，谭学才.证据推理与模型认知核心素养的教学案例研究.中学化学[J].2017，（9）：9-10.

[3] 毕华林，亓英丽.化学教学设计 [M]. 北京：北京师范大学出版社，2013：116.