化学教学中基于不同知识证据的教学策略

张丽

【摘 要】化学学科对化学概念和基本原理的教学，需要基于不同类型的知识证据解释知识的形成，让学生习得化学学科的思维，而不是一些记忆性的知识。科学史实、生活观察、化学实验、数据等不同类型的证据以教学实例展示了不同的教学策略。

【关键词】科学史实；生活观察；化学实验；教学策略

在化学实际的课堂教学中，教师在提出某个观点之后，学生如何证明这个观点，需要找到不同角度的证据（资料），如化学史实、生活观察、实验现象、数据等，从多方面相结合的角度来解释、证明观点的合理性。提供资料的可以是学生，可以是教师。课堂的教学是基于证据的推理、论证，这个过程揭示了隐藏在现象背后的科学本质，从而达到科学教育的目的。

对于一个问题的研究，一个证据可以解释，多个证据可从多角度进行解释，这样的结论更可信。本文就化学教学中化学原理或定律的解释证据来源，分为科学史实、生活观察、化学实验、数据这样的四类。

1.科学史实

1.1什么是科学史实

科学史实的证据指历史上对与科学理论研究的一些史实。科学知识的发现、发展的过程中，体现了科学家勇于探究、为实现理想而坚持不懈的精神，这其中也蕴含了很多化学知识及科学方法。科学史实作为证据可以让学生了解科学知识发展的过程。比如：《必修1》中的彩图陕西半坡出土的人面鱼纹彩陶盆，表明从远古开始无机非金属陶瓷就进入了人类生活；德国化学家哈伯（F.Haber，1868-1934）因为工业合成氨，解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题获得了诺贝尔奖，这些科学史实不仅体现了化学学科的价值，还充分调动了学生学习化学的积极性。

1.2基于科学史实证据的教学策略

HPS教学模式是美国教育学家孟克和奥斯本的将科学史、科学哲学和科学社会学相关内容融于一体，针对不同的科学家对该问题的思考、见解、实验及观点，引导学生展开学习的一种模式。目前，不少的化学课堂是先告诉学生理论，再以实验的形式论证，这种做法不利于学生形成良好的科学观。化学史实作为证据应用于教学过程中，不仅可以让学生透彻领悟科学研究过程中科学家应用的各种科学方法，更能帮助学生清楚知识的来龙去脉，提升学生的思维水平，从而促进学生化学学科素养的发展。HPS教学模式（如图1）一般要确定三条教学路线，一是化学知识的发展线索，二是教学活动的线索，三是化学知识与科学方法的线索。

2.生活观察

2.1什么是生活观察

生活观察指在自然发生的条件下，人们对自然现象进行收集、描述和记载的一种手段。化学与社会生产、生活有着密切的联系，化学教学中应该抓住这一关系，利用日常生活中观察的一些现象作为证据。化学教学可以基于学生生活观察的情境，让学生对化学知识有一个感性的认识。培养学生用化学的视角观察世界，将生活观察引入课堂，形成解决问题的能力，再运用到生活实践中，使学生体会到化学知识的价值所在。生活观察在教学中的应用，使学生的学习更主动，并维持学生学习化学兴趣。教材中生活观察证据有33%以文字形式出现，67%是以插图的形式出现，主要是物质在日常生活中的应用。比如：信息高速公路的骨架——石英光导纤维、氧化铁可作外墙涂料、漂粉精等，可用于游泳池的消毒等都是插图的形式说明物质的用途，学生对这些的认知就比较深刻。

2.2基于生活观察证据的教学策略

“结合学生已有的生活经验和将要经历的社會生活实际，引导他们关注人类面临的与化学有关的社会问题，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力”是新课标的课程理念。采用基于“从生活中来回归到生活中去”教学理念的教学模式（图2），从生活观察的证据进行教学情境的创设，激发学生学习化学的兴趣；学习过程中解释日常生活的现象和事实，促进知识的内化；最后回到生活中，基于已有知识解释生活中的问题，让化学学科的价值得以体现。

3.化学实验

3.1什么是化学实验

人们依照研究目的，使用科学仪器和设备，有意识地控制自然条件，模拟自然现象，避开次要矛盾，突出主要因素，使自然过程纯化、典型化，在特定条件下去探索客观规律，从而认识客观世界，这种认识方法就是实验方法。所谓的化学实验是指为了检验化学理论或假设而进行的操作或实践活动。实验法是化学学科的重要特征之一，化学实验是化学理论的重要证据，可以帮助学生理解化学知识与技能，学到科学研究的方法，获得基于化学实验证据的科学推理的思维能力，从而形成正确的科学态度和价值观。

《必修1》《必修2》中的68个化学实验证据从内容可分为操作性实验、验证性实验、探究性实验。操作性实验有自来水的蒸馏、金属钠的取用，很多教师认为操作性实验不能作为证据。比如：自来水的蒸馏可以作为证据应用于海水淡化工厂原理的理解。再如：金属钠的取用实验过程中可以得到金属钠密度比煤油大，质软等物理性质。验证性实验有38个，很多教师认为验证性实验平铺直叙，难以在很大程度上激发学生学习化学的热情；有些教师认为，需将验证性实验转换成探究性实验激发学生的学习热情。这些实验是偏重于收集事实，作为归纳的经验基础，是否需要改为探究性实验不能一概而论，比如Fe■的检验，就很难改为探究性实验，也没有改为探究性实验的必要。探究性实验可以促进学生科学概念的理解、兴趣与动机的激发、学生创新意识、怀疑精神和证实或证伪精神的培养，科学思维习惯的养成，科学本质的理解。《必修1》《必修2》中探究性实验为8个，比如：“干燥的氯气能否漂白”“分析空气污染形成的原因”，这些探究性实验在结论得出之前，通过各方面给出证据，基于证据得出结论。从数目来看，能培养学生化学思维和能力的探究性实验偏少。

3.2基于化学实验证据的教学策略

一个新论证模式的提出，是基于图尔敏论证模型（TAP）而提出的，该模式为基于证据的论证教学提供了理论基础。该论证模式由主张、证据和推理三个要素构成。研究问题的结论、猜测、解释是主张；用于支持主张有效性或合理性的观测资料，观测资料可以是实验现象、数据，这些统称为证据；推理是指证据为什么支持主张，如何支持主张。证据为推理提供支撑，而推理也解释了证据。

“氯水的漂白性是氯分子还是次氯酸分子”这样的问题在教材中是以探究实验的形式出现的，基于TAP新的实验论证框架为：

在上述框架中，提供的证据是用对比实验来解释的，通过吸入水前后对比，吸入水之前为氯分子，吸入水后氯分子与水作用产生次氯酸分子，吸入水之前干燥的氯气没有使有色纸条褪色，吸入水之后有色纸条褪色。化学知识中有不少是对物质性质的学习，基于TAP新的实验论证模式，可把研究物质性质的学习流程归纳为“获取信息→预测性质得到主张→设计实验验证→对比分析证据推理→总结迁移”。通过证据的验证确认得到主张的正确性，最终对形成的知识进行迁移，应用于解决日常生活中的问题。

4.数据

数据就是数值，也就是我们通过观察、实验或计算得出的结果。数据有很多种，最简单的就是数字。数据也可以是文字、图像、声音等。数据可以用于科学研究、设计、查证等。以物质结构与性质为例，化学教学中的数据有：（原子结构与性质）原子半径、电负性、第一电离能；（分子结构与性质）化学键键长、键角、键能、分子的结构、分子间作用力；（晶体结构与性质）晶胞、晶格能等。其中，分子的结构、晶胞这些人们认为的模型，其实也是在数据的基础上得到的，因而我们也可以认为是数据。数据的证据不仅可以是数值，还可为图表，比如：原子半径可以用柱形图表示，这样更能直观地表示它的变化规律。

新課标中把“能根据物质的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质和发生的变化，并能解释其原因”作为课程目标。从结构推测性质，微观结构从哪儿来，一些微观结构模型其实就是通过实验测定数据模拟而得到的，它可以帮助学生理解宏观物质的性质。数据使宏观与微观之间的解释更具说服力。

【参考文献】

[1]王德胜.化学方法论[M].杭州：浙江教育出版社，2007

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[5]孟献华.基于化学史教学的理论与实践研究[D].南京：南京师范大学，2011

[6]张克龙.基于HPS教育打造智慧课堂[J].中学化学教学参考，2015（23）：11-13