重塑课堂学习文化 培养证据推理素养

蒋健

摘要：证据推理是一种高级思维方式，是初中学生必须具备的关键能力之一。证据推理素养的培养已成为课堂教学的任务之一。以创设真实情境、开展科学探究、设计问题串、注重推理过程的评价等方式展开教学，有利于证据推理素养的培养，激发学生的科学创新能力，重塑新型课堂学习文化。

关键词：证据推理;重塑课堂;培养素养;学习文化

文章编号：1008-0546（ 2019）09-0028-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.008

一、证据推理的内涵

证据是用来证明作出的猜想、假设的材料，是人们从未知达到已知的认知过程中用来推理确定未知事实的既知材料。证据必须是科学的、不容置疑的。从初中化学学科角度来讲，证据主要包括被科学家反复验证并被广泛传播的陈述性化学知识：如化学概念、定律、原理、规律，物质的组成、结构、性质、变化等;证据也包括化学实验现象、化学史料、自然现象、生活经验、化学前沿成果等。推理就是由一个或几个化学相关已知事实即证据，推导出一个未知的化学事实的过程，也是一种高级思维方式[1]。在初中化学教学中，证据推理就是基于化學原理、概念及相关化学事实等证据，通过比较分析、归纳演绎等形式，对猜想假设进行证实或证伪，并反思论证，从而自主解决问题、获得新知识的高级思维形式和思维过程。

二、初中化学课堂教学中证据推理素养培养的紧迫性和必要性

1.学生学习现状不如人意

随着教育教学改革的不断推进，教师的教学方式在传统教学的基础上有了很大的改善。但由于初中化学只能在初三一年内学完，为了能有更多的复习时间，很多教师采用任务型教学法，一味按照课时计划快速完成全册教学任务，缩短学习过程，导致学生自主学习思考的时间和空间被严重压缩，无法真正体验探索认识客观世界的过程。再者，初中生因其所处的年龄段、心理发展水平、已有的知识水平、学习习惯的影响，很大一部分学生更倾向于被动地听、记、背、默，学习方式简单机械，缺乏思考理解，缺乏学习的自主性，思维水平较低，学习能力较弱，学习效果不理想，学习压力陡增甚至出现了强烈的厌学情绪。这就要求学生要改变自己的学习方式，通过合适的学习方法开展自主学习，才能提高学习热情和效率。

2.教育改革的要求

证据推理是一种思维形式，也是一种学习方式，一种学习能力。《国家中长期教育改革和发展纲要》明确指出，要促进人的全面发展，使之具备适应社会需要、解决实际复杂问题的关键能力。而证据推理就是关键能力之一。化学学科核心素养也明确指出，学生要具有收集、利用证据的意识，能在证据的基础上对物质组成、结构及其变化提出合理的假设，通过分析推理加以证实或证伪，研究并认识物质，建立观点、结论、证据间的逻辑关系。

3.化学学科特征的要求

化学的基本特征是在分子、原子基础上研究和创造物质，化学知识不仅与日常生活紧密相连，也是促进社会文明和现代科学技术进步的重要力量，这对化学的教学提出了更高的要求和更新的思路，掌握知识与技能的同时，对科学探究能力和实践创新能力有了更明确、更高的要求。化学又是一门以实验为基础的学科，实验中产生的一些现象，需要结合已有的证据来分析推理、反思归纳而得出结论，就需要学生发散思维，推理思考;甚至需要在实验过程中不断改进完善，以期获得创造性成果。从这些方面来看都需要学生有一定的证据推理的思维和较强的逻辑思维能力。

三、重塑新型课堂学习文化，培养学生证据推理素养

1.创设真实的知识情境，激发证据推理意识

陶行知生活教育理论指出：知识源于生活生产情境，情境是知识的载体。有了情境的知识不再抽象孤立，而显得具体生动、有价值、富有启迪性，更加能引起学生的学习兴趣和对知识追根问源的热情。

在沪教版初中化学“金属化学性质”的教学中，会呈现这样的情境：某人将家中旧式或破损的黄金首饰带到金店，兑换新黄金制品，工作人员在征得同意后，会用打火机粗略检测首饰是否是假黄金冒充。

面对这样的情境，学生肯定兴趣十足，自然而然就会产生疑问：利用什么现象来说明黄金真假呢？为什么出现这样的现象？学生就会下意识地去搜索证据并交流：

（1）很多假黄金制品的主要成分就是铜锌合金，铜在空气中灼烧时会发生化学变化生成黑色的氧化铜。

（2）真金不怕火炼，黄金的化学性质稳定，推断黄金灼烧时不会发生化学变化，没有明显现象。

（3）学生还提出利用稀盐酸鉴别也比较简单可靠。锌与盐酸反应能产生大量气泡，黄金则不能与稀盐酸反应，现象差异很大，很容易鉴别出真假。

通过这个过程就可以理解用灼烧法（灼烧后表面变黑的就是假黄金）检测黄金真假的粗略方法。一些学生也会根据已学知识和经验提出其它方法：比如看颜色光泽（真金为深赤黄色光泽）、比硬度（真金指甲划、牙咬留痕）、称重量（真金同体积较重）等方法，并会讨论比较这些方法的合理性、科学性和简易性等。在学习过程中学生会意识到化学知识能帮助我们解决很多现实问题，深刻体会化学学科价值。课后回家学生也可能会亲自尝试这个方法，来展示自己的成就感。

在这样的现实情境中学习，学生就会自觉地寻找解决问题的证据，进行合理的分析推理归纳，享受愉快的学习过程，不断激发利用证据来推理学习的意识。

2.开展科学探究，拓展证据推理深度和高度

科学探究是一种重要而有效的学习方式，一般按照提出问题一作出假设一设计方案一进行实验一收集证据一分析推理一反思修正一得出结论等步骤开展。可见，科学探究过程蕴含着收集、利用证据和推理分析的过程，科学探究有助于培养学生的求证精神，养成科学思维习惯，是培养、拓展证据推理这一关键能力的重要途径。

在沪教版初中化学“化学反应中的质量关系”教学中，面对化学反应前后物质总质量是否变化的问题时，在酒精燃烧、铁丝生锈的真实情境中，学生根据自已的已有经验、化学知识，会对化学反应前后物质总质量变化作出假设如下：

（1）酒精燃烧后什么物质都没有留下，反应后总质量肯定是减少了。

（2）铁丝生锈后表面有一层铁锈，增加了氧气和水的质量，反应后总质量肯定是增加了。

（3）酒精燃烧虽然什么也没留下来，但是转化成了水和二氧化碳，与反应的酒精和氧气的总质量是相等;铁丝生锈是因为与氧气、水反应了，铁和氧气、水的元素全部转移到了铁锈中，故总质量是相等的。总之，化学反应前后总质量肯定是不变的。

面对这三种看似都言之凿凿的假设，学生就会迫不及待来证明，收集了证据比如：

（1）查阅化学史料“波义耳失败的鹅颈瓶实验和拉瓦锡成功的鹅颈瓶实验”并分析原因：波义耳敞口体系实验不断消耗外界空气中的氧气才导致质量增加。

（2）完成密闭容器中硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应、石灰石与盐酸反应前后总质量变化等探究性实验，得出在密闭体系中的化学变化前后总质量保持不变。

（3）利用镁条在氧气中燃烧生成氧化镁的反应，从微观角度分析：化学反应是反应物中镁原子和氧原子重新组合转变为生成物的过程，前后镁原子和氧原子的数目、质量都不变，也没有产生新的原子，反应前后微粒的相对质量也不变，通过宏观一微观一符号三重表征，来对假设进行推理证实或证伪。

最终证实了假設（3）正确，从而科学地认识了质量守恒定律。在这个过程中学生会发现一切化学反应都遵循质量守恒定律，在密闭体系中进行实验能确保实验的成功，升华了探究的高度。

学生通过亲身经历科学探究过程，增进了对化学学科的感情，发展了自身的学科素养。通过科学探究能使学生意识到需要提出问题、大胆猜测，依据已有知识经验做出初步推测论证，通过实验、观察、调查、查阅资料等多种手段收集事实与证据，并进行讨论、加工整理，判断证据与假设间的关系，推理得出合理的结论，并利用比较、归纳、分类等方法建立知识间的关系，使知识系统化[2]。

3.巧设问题串，内化证据推理素养

学习过程就是提出问题、思辨问题、解决问题的不断循环的学生活动，问题是思维的起点。教师可以利用问题串来引导学生、开展教学工作，促使初中生能够在提出问题、反思问题、解决问题的过程中，获得更具体有效的知识，提高自身的学习能力。

在沪教版初中化学“碱与非金属氧化物反应”的教学中，设计如下问题串：

（1）你知道氢氧化钙溶液参与的化学反应吗？写出化学方程式。

（2）氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应吗？比较与氢氧化钙溶液反应的产物，分析此反应的生成物。怎么设计实验证明？

（3）实验室检验或吸收二氧化碳用哪种溶液更好？

（4）工业废气中产生一些二氧化硫气体（与二氧化碳化学性质相似），能否利用氢氧化钙或是氢氧化钠来吸收，防止污染环境？

问题串中的每一个问题之间往往相互联系，层层递进，问题（1）是学生已有的知识积累，结合氢氧化钠和氢氧化钙都是碱类，在水溶液中都能电离出OH-，可以作为问题（2）分析推理所需要的直接使用的证据，问题（3）（4）的解决也是建立在（1）（2）作为证据的基础上。这样让学生对某一课题的思考不断深入，不断寻找证据，能更好地强化利用证据进行推理解答的过程，使证据推理成为学生的一种学习能力，在此过程中能使学生更好地理解知识之间的联系与差异，更好地将知识系统化、结构化，使知识证据不断内化，使推理思维能力不断提升。

4.基于核心素养的学习过程评价，优化证据推理思维过程

基于化学核心素养的评价更加关注的是学生在真实、开放环境中的学习过程，关注的是学习过程中表现出的长处与不足，而非最终的学习成果，是让学生在学习过程中体验失败和成功都是快乐，自己的学习是有意义的，培养学生核心素养，促进学生发展[3]。

对证据推理学习过程的评价是对学生收集证据的角度、方式及关联性进行评价、对证据辨识处理过程的评价、对证据与未知问题事实按逻辑进行证据推理过程的评价、是对学生不断质疑反思，改进或调整证据推理思维过程的评价。评价并不局限于某一次证据推理的过程，而是强调学生多次亲身参与的过程，也是对学生思维过程转变、优化的评价，能帮助学生更好地优化证据推理思维过程。

5.运用证据推理，促进学生科学创新萌发

学习过程中运用证据进行推理解决问题的过程中，可能进行证实，也可能进行证伪，这是去伪存真、实事求是的科学精神。学生在这个过程中不断根据证据推演，不断地质疑、反思、修正，进而解决问题，更能实现对问题进一步的深入研究，甚至产生新的发现。

在沪教版初中化学“二氧化碳与氢氧化钠反应”的教学中，学生就会提出质疑：没有明显现象就无法说明反应真实发生了。那么该如何来证明反应的发生呢？随之，学生展开了一系列的质疑、讨论：

“学生一”提出在软塑料瓶中实验，软塑料瓶中二氧化碳被氢氧化钠反应吸收，内部压强变小，瓶子就瘪了。

“学生二”对“学生一”提出了质疑：二氧化碳与氢氧化钠溶液中的水反应也会出现相同现象。应该做对比实验，相同软塑料瓶集满二氧化碳后倒入等体积的水和氢氧化钠溶液，比较变瘪的程度大小。

“学生三”同意“学生二”的这个做法，同时也提出了自己的想法，氢氧化钠反应了，OH-消失了，碱性就消失了，可以用酚酞试液来检测。

“学生四”对“学生三”提出质疑：反应生成的碳酸钠溶液也是碱性的，酚酞试液就无法分辨了，提出可以加入足量盐酸，因为碳酸钠与盐酸反应会产生二氧化碳，产生气泡这一现象比较明显。

“学生五”提出可以利用碳酸钠与氢氧化钙或氯化钙溶液反应产生白色沉淀来说明。

不断质疑和新的想法不断提出，思维不断碰撞，通过实验对自己的质疑和想法加以证实或证伪，创新精神也就随之萌发了。

四、证据推理使初中化学教学正本清源

基于证据推理的教学让教师放弃权威者的身份，还课堂予学生，还时间空间予学生，学生成了课堂学习的真正主宰者，教师是辅助者，成为学生学习的“脚手架”。学生的学习都是自发的、独立的、互助的、真实的。在毫无压制中展开学习，轻松地运用证据进行推理，尽情愉快地学习，学生的思维得以释放，学习能力得以提高，创新精神得以激发。学生会很期待这样的课堂，期待每一次“证据推理”化学学习的到来。

参考文献

[1]吴克勇，蔡子华.证据推理解读及教学思考——以化学学科为例[J].教育研究与评论，2018（1）：79-83

[2] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2011：10-15

[3]皇甫倩.基于化学学科核心素养的的课程学习诊断[J].中学化学教与学，2018（12）：17-20