以线索为导向的证据推理课例研究

杨琦莎 陈迪妹

[摘   要]以“探究新制氯水的成分”的教学为例，以化学史为线索创设情境提出问题，并展开以客观事实、化学实验等方式收集证据、验证猜想、推理结果的探究式教学，对化学学科核心素养中“证据推理”素养的培养进行了有效探究。

[关键词]新制氯水的成分;线索;证据推理

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）26-0072-02

一、问题的提出

高中化学学科核心素养是高中生发展核心素养的重要组成部分，包括“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”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”5个方面，是学生必备的科学素养[1]。每个核心素养与高中生的化学学习过程相辅相成。其中“证据推理”要求学生通过相应的线索，基于证据进行分析推理，证实或证伪假设，形成化学学科的思想和方法，形成证据意识。

“氯气的性质”选自苏教版化学必修1，属于元素化合物知识。元素化合物知识的学习，不仅能使学生掌握有关学习、生产、生活、科研所必备的专业基础知识，也能加深其对基本概念和基础理论的理解，是培养和发展学生化学学科能力和核心素养的重要途径[2]。“氯气与水的反应”既是“氯气的性质”这一节课中有关氯气性质的重点，也是难点[3]。同时无机元素化合物的性质、变化和应用对于“证据推理和模型认知”核心素养的要求很高[4]。因此，本文以“探究新制氯水的成分”为载体，以线索为导向，以证据为链接，开展探究式教学，为培养学生的“证据推理”核心素养提供有效的探究思路。

二、以线索为导向的教学设计

1.以史为线，创设情境

只有提供一定的线索提示，才能为后续的逻辑推理提供可能。苏教版化学必修1第41页的“化学史话”为推测“氯水中的成分”提供了很好的线索，成为证据推理的关键。

【化学史话】瑞典化学家舍勒于1774年在研究软锰矿（主要成分是MnO2）时，把盐酸与软锰矿混合在一起加热，意外地发现生成了一种具有强烈的刺激性气味的黄绿色气体。这立即引起了舍勒的兴趣，并对它进行了研究。他将制备出来的气体溶解到水中，发现这种气体的水溶液略显酸性，还能使花朵、纸张、叶子等的颜色褪去;将蚱蜢放进装满这种气体的容器中，蚱蜢蹦跶几下就死去了。这种黄绿色的气体就是氯气。

【线索提示】氯气的水溶液为什么呈酸性？氯气为什么能使花朵、纸张、叶子褪色？氯水的成分究竟是什么？

【演示实验1】取一支盛满氯气的试管，将其倒扣在水槽中，静置一段时间后观察现象。

【学生观察】试管内的液面上升，水溶液为浅黄绿色。

设计意图：根据“化学史话”中隐含的线索，让学生知道将氯气通入水中其会与水发生反应，形成浅黄绿色的氯水，呈酸性，并能使有色物质褪色。再通过相应的演示实验加深学生的直观印象，为后续的证据推理埋下线索伏笔。

2.以证为链，实验佐证

化学是在分子、原子水平上研究物质组成、结构、性质及其应用的一门学科，以实验为基础进行证据推理需要在已有的信息提示下大胆地猜测，并通过实验小心地验证，从而建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。

【线索】酸性水溶液             【猜想】H+（盐酸）

漂白性                                  氯气/新物质

浅黄绿色                              氯气/新物质

【教师提问】如何设计相应的实验方案验证氯水中含有盐酸？

【学生探究性实验】

【顺势提问】这种具有漂白性的物质是什么？

【大胆猜想】

【小心求证】学生小组讨论设计相应的实验方案，交流分享，教师反馈。

（1）求证氯气是否具有漂白性;（2）要排除水的影响;（3）前后要有对比。

【演示实验2】将干燥的氯气依次通过放有干燥的红色布条的集气瓶和放有湿润的红色布条的集气瓶。

【学生】观察并记录实验现象。

【实验现象】干燥的红色布条不褪色;湿润的红色布条褪色。

【教师追问】从上述实验结果可以得出什么结论？

【学生总结】（1）干燥的氯气本身没有漂白性;（2）氯水具有漂白性;（3）氯气与水反应生成了另一种具有漂白性的物质。

【学生疑惑】这种物质究竟是什么呢？

設计意图： 结合“化学史话”中的线索提示，学生一步步地推敲、猜想，从元素守恒的角度分析并通过相应的实验验证，得到新制氯水中含有盐酸。在检验溶液中存在H+的实验时，进一步证实了氯水具有漂白性，那么究竟是哪种物质具有漂白性呢？学生通过小组讨论、猜想，设计相应的实验验证，进而得到“干燥的氯气无漂白性，氯水中有一种能使有色物质褪色的新物质”的结论。上述一系列环节，紧紧围绕着“线索提示”展开，在“线索—猜想—设计方案—实验验证—结论”这一系列环节中充分体现了“以学生为主体”，同时也有效地发展了学生的证据意识和探索精神。

“疑惑才能激发思维的碰撞。”那么，氯水中的漂白性物质究竟是什么呢？仍需要学生根据相应的线索做进一步的探究。

3.以伏为解，解惑答疑

【学习卡】 次氯酸（HClO），一种很弱的酸，不稳定，容易分解放出氧气。其仅存在于溶液中，浓溶液呈黄色，稀溶液为无色，有非常刺激的、类似氯气的气味，能使染料等有机色素褪色，有漂白性，还能杀死水中的细菌，起消毒的作用。

【提炼信息】氯水中具有漂白性的物质为次氯酸。

【教师提问】经过上述验证，大家觉得新制得的氯水中应含有哪些成分？

【学生回答】①氯水中含有水、盐酸、次氯酸;②氯水中含有氯气、水、盐酸、次氯酸。

【教师追问】如何确定新制氯水中是否含有氯气？

【学生回答】新制氯水为浅黄绿色溶液，而水、盐酸均为无色，次氯酸浓溶液为黄色，稀溶液为无色，所以推测氯水中的颜色应该是氯气的颜色。

【教师反馈】很好！通过溶液的颜色我们可以推断出氯水中含有氯气。

【教师提问】那么，我们如何用证据来说明氯水中含有水？

【学生回答】可用无水硫酸铜检验，将氯水滴入无水硫酸铜中，若硫酸铜变蓝色，则说明氯水中含有水。

【演示实验3】氯水滴入无水硫酸铜中。

【实验结果】白色的无水硫酸铜粉末变蓝，说明氯水中含有水。

【学生总结】新制氯水中含有氯气、水、盐酸、次氯酸。

设计意图：该环节通过学习卡的形式给学生提供相应的信息，让学生从所给的信息中得到相应的线索和提示，发展了学生提炼信息的能力。同时该环节与演示实验1中的铺垫相呼应，上述的伏笔为学生推断氯水中可能含有氯气提供了有效的线索。最后，结合真实的直观感受，通过分析氯水的颜色，说明氯水中确实存在氯气。该环节不仅让学生掌握了相应的知识，还发展了学生逻辑的连贯性和思维的灵敏性，同时还能让学生学以致用。

三、教学设计思路

该课例以“探究新制氯水的成分”为内容载体，紧緊围绕苏教版化学必修1中关于“化学史话——氯的发现”中有关氯水的性质为线索展开，从“酸性”“漂白性”“浅黄绿色”“水溶液”这四大方面对氯水的主要成分进行有效探究，从“线索—猜想—证据—结论”各个方面优化了教学设计（如图1），从而有效落实了对学生“证据推理”核心素养的培养。

四、教学反思

纵观该课例的设计，以线索为导向，在课堂中充分体现了以“学生为主体”的教学理念。问题情境的创设能让学生更好地融入课堂，知识的功能价值只有基于真实的学习情境和丰富多样的学科活动，才可能转化为学生自觉主动、合理的认识方式（角度、思路、思维方式），形成核心素养[4]。以“化学史话”为线索创设情境，并以此展开探究式教学，让学生通过已知线索结合书本中的实验自行设计探究性探究式实验，一步步地进行推理、验证、总结，发展了学生的探究能力和证据推理能力，为学生的全面发展提供了可能。

[  参   考   文   献  ]

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]  姜言霞， 王磊， 支瑶. 元素化合物知识的教学价值分析及教学策略研究[J]. 课程·教材·教法， 2012（9）：106-112.

[3]  吴兰. 化学实验教学中的课例研究：以“新制氯水成分的探究”为例[J]. 化学教学， 2012（11）：39-41.

[4]  王磊， 魏锐. 学科核心素养发展导向的高中化学课程内容和学业要求：《普通高中化学课程标准（2017年版）》解读[J]. 化学教育， 2018（9）：48-53.

（责任编辑 罗   艳）