基于化学思维方式培养证据推理能力的策略

梁彩胜 陆桂升

【摘 要】本文论述培养学生证据推理能力的方法，要求学生立足实验、获取证据、分析实验结果，教师要梳理知识并提问以启发学生思考，在教学中适当采取结构教学方式，层层深入，引导学生用化学的思维方式进行思考和分析。

【关键词】高中化学 证据推理能力 化学思维

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2020）34-0151-02

进行科学研究、解决生活中遇到的问题，需要通过问题寻找其中存在的证据，再通过证据推理出解决问题的办法，因此学生阶段证据推理能力的培养十分重要。作为高中化学核心素养的重要一环，证据推理能力的培养不可忽视。因此教师要采用适当的方式方法培养学生的证据推理能力，在教学中注重实验观察、探究，采取结构性教学方式，适当启发，引导学生用化学的思维方式进行思考和学习。

一、立足实验，获取证据，分析实验结果

证据推理顾名思义就是根据证据进行推理，因此证据的获得十分重要。化学学科属于实验学科，许多化学知识是通过实验获得的，因此在教学中，教师要立足实验，引导学生在实验中观察、分析、收集证据，以进行推理。

（一）观察，收集支持结论的证据

仔细的观察是获得全面的、有代表性的证据的基础。高中阶段的学生需要养成观察的习惯，学会发现不易察觉的实验现象、全面把握实验现象，只有这样才能收集到对推理有用的支撑性证据。

例如，在学习“金属与酸和水的反应”时，为了研究活泼金属的性质，要求学生做这样一个实验：“准备一个烧杯，在其中装满水，将金属钠置于水中，并滴加几滴酚酞溶液，观察现象。”将实验任务布置后，笔者让学生思考，通过观察实验现象总结金属钠的性质。学生在实验中发现，将钠放进烧杯中会迅速游动，并生成微小气泡，因此可推断反应生成了气体;滴加几滴酚酞溶液后，发现杯中的水变成红色，想到“酚酞溶液遇碱变红”这一现象，因此可以推断反应生成了碱性物质 NaOH。结合两种现象，可推导出反应的方程式为“2Na+2H2O=2NaOH+H2↑”。当学生完成这些推理之后，笔者问学生，在这个实验中还有没有其他什么现象发生。许多学生都回答没有发现其他现象，只有一位同学说自己还观察到金属钠放进烧杯后迅速熔化为小球，用手触摸烧杯壁，烧杯变热，因此推断反应是放热的。

从这可以看出，对化学实验的观察需要具有一双慧眼，需要认真仔细。只有这样才能将实验的所有现象观察到，收集到所有的支撑性证据，准确地、完整地推断结论。

（二）探究，归纳分析实验结果

在进行实验教学的过程中，如果说充分的观察是收集到所有重要的证据的前提条件，那么根据收集到的证据进行详细分析，是决定得到最终结果的必要步骤。因此引导学生根据实验现象做进一步探究也是十分重要。

例如，在学习“浓硫酸与铜、碳的反应”时，有这样一个实验：“有一带导管的胶塞，胶塞一端懸挂一卷成螺旋状的铜丝，并深入盛有浓硫酸（浓H2SO4）的试管中，试管用酒精灯加热，导管深入另一个盛有紫色石蕊溶液的试管中。”要求学生观察实验想象，分析反应的具体过程。在实际的教学中，教师发现学生能观察到实验现象，但真正能推断具体反应过程的却少之又少。学生在观察中容易发现铜丝变黑、浓硫酸中有气泡产生，且紫色石蕊溶液变红。但当问其根据实验现象能得到哪些推论时，大多能回答有气泡产生可能是反应生成了氢气，对其他实验现象则无法推断结果。针对此种现象，教师可进一步引导，比如提出：“铜是否能与酸反应生成氢气？”“紫色石蕊溶液变红色说明了什么？”等问题，引导其进一步探究，推断“铜与浓硫酸在加热的条件下生成 SO2 气体、CuSO4 及 H2O”这个结论。

从以上例子中可以发现，有良好的观察能力而缺乏相应的根据实验现象探究归纳的能力也不能推导出最终结论，良好的探究分析能力对得到正确结论是必要的。

二、梳理和提问，启发学生思考

课堂是学生学习的主要场所，教师是学生学习的重要引导者。经过长期的实践发现，在课堂教学中，教师的语言在一定程度上决定了学生学习的热情。有时可能仅仅简单的一句话，就能起到启发学生思维的作用。因此教师在教学中应当注意自己语言的启发性，多启发学生思考。

（一）回顾和梳理旧知识导出新知

语言的启发可以通过多种形式展开，也可根据教师想要达到的效果进行设计与调整。梳理型的启发性语言常常以提问的形式展开，其目的在于帮助学生梳理具体问题的发生过程，不落下重要的点，以达到完美解决问题的目的。

例如，“金属活动性顺序表”是高中化学比较重要的知识点。为了让学生理解金属活动性顺序，教师可以适当的语言启发他们梳理之前学习过的相关知识，以帮助其更好地理解和掌握。教师可提问：“从金属活动性顺序表中，可以看出哪些规律呢？大家能不能结合之前我们已经学习到的知识思考一下金属活动性是怎样排列的呢？”有学生回答说：“经过之前的学习了解到的金属 Na，Mg，Fe，Al 都可以与酸发生置换反应，得到氢气，金属 Cu 则不可以与酸反应，由此可推断，在金属活动性顺序表中，排在氢之前的金属都可以置换酸中的氢，而排在氢之后的则不能。”之后教师又问：“那么氢之前的金属与氢之后的金属的排列是按什么规律排的呢？我们是否学习过相关的反应？”经过启发，学生回顾之前的知识，想到曾经学习过锌与硫酸铜溶液的反应“Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu”。由此可推断锌是可以置换出硫酸铜中的铜的，因此氢之前的金属应该比排在氢之后的金属更活泼。

像这样，教师在化学教学中，可以用适当的语言启发学生，引导其回顾梳理之前的知识，用学过的知识推理出新知。

（二）提出问题，引导学生思考

除了梳理旧知识，还可以提出反问、疑问等引导学生思考证据推理的过程，不断优化推理方法与推理过程，高效解决问题。

例如，在学习“金属性强弱”这一知识时，教师先向学生提出问题：“如何判断钠、镁、铝三种金属的金属性强弱呢？”抛出问题激发学生思考。开始时，学生不知道如何比较，教师可进行适当提醒：“之前我们都学习过哪些涉及这三种金属的反应呢？”学生回答：“之前探究过这三种金属与水的反应情况，发现钠与冷水产生剧烈反应，产生大量气泡;镁与冷水反应无明显反应现象，在沸水中有气泡产生;而铝在冷水与沸水中均无明显反应现象。”教师再问：“是否能根据这些反应现象推断三种金属的活动性强弱顺序？”经过引导，学生根据反应的现象，得出金属活动性应该是 Na>Mg>Al。之后教师进一步提问：“是否还有更简单的方法判断金属活动性强弱顺序？”引发学生思考，如果根据金属与酸的反应来判断那么是否相对复杂？如果根据金属所对应的碱的强弱来判断，那么相对就比较简单一点。因为氢氧化钠的碱性最强，氢氧化铝的碱性最弱，所以可以由此推理出这三种金属的活动性顺序。

三、结构教学，层层深入

大量的教学实例表明，当前高中生虽然具有一定的证据推理能力，但思维的深度、推理的严密性与逻辑性还不是较高。通过结构教学的形式，实现问题、活动的结构化后，能引导学生层层深入，提升证据推理能力。

（一）问题结构化，由简及繁

问题的结构化要求教师在进行教学设计时，在明确教学目标的基础上，设计一连串充满逻辑性、启发性的具有一定梯度的问题，以达到使问题由简及繁，逐步激发学生深入思考的目的。

例如在学习“化学能与电能”时，为了让学生理解一次电池与二次电池的区别，可以通过向学生提出一系列问题的形式，引导其推理探究。比如，可以先向其提问：“日常生活中有哪些东西是需要使用电池的？”学生回答：“遥控器要用电池，录音机需要电池，笔记本电脑、电动车等都需要电池。”听到学生的回答，教师进一步提问：“你们知道这些物品都用什么类型的电池吗？”学生回答：“遥控器和录音机用的是干电池，笔记本电脑用的是锂电池，电动车却不太清楚是什么电池。”教师进一步提问：“这几种电池如果没电了是否还能使用？”学生思考回答：“干电池没电了就不能再用了，而笔记本电脑及电动车用的电池没电了可以进行充电再次使用。”经过教师一步一步引导，学生大致推理出一次、二次电池的概念。

像上面那样，采用问题结构化的形式展开教学，通过一系列由简单到复杂的问题的提出，能引导学生一步一步思考、推理，得到答案。

（二）活动结构化，形成观念

学生证据推理能力的培养还可通过开展丰富的、吸人眼球的活动进行。活动的结构化指活动的设计遵循一定的逻辑关系，重点能够体现学生的某种思维过程，帮助其形成观念。

例如“烷烃”相关知识的教学就可以采用活动结构化的形式展开，教师在设计活动时首先明确教学目的在于认识烷烃及其相关性质，因此教師可以先设计提问活动，询问学生曾经听过哪些烷类物质？进行问题的导入。再向学生展示常见烷烃（比如甲烷、乙烷等）的球棍模型，让学生直观认识。之后还可设计“让学生根据烷烃结构式，搭建对应的球棍模型”的活动，使得他们能将分子式与结构对应。最后向其展示常见烷烃的性质（包括物理性质与化学性质）表格，以小组讨论形式寻找表格呈现的相关规律。经过以上活动，学生对烷烃有了更全面的认识。

从以上论述可以看出，服务于教学目的、充满逻辑性的结构化活动的展开能够帮助学生在活动中学习、思考、推理，最终形成知识观念。

综上所述，开展实验教学，可以让学生在实验中仔细观察、探究，帮助他们获取证据;教学中的启发性语言，能够起到帮助学生梳理知识，反思推理过程的目的;而开展问题、活动的结构化教学，则能引导学生层层深入思考。这对学生化学思维的养成、证据推理能力的提升均有不可估量的作用。

【参考文献】

[1]陈 花.基于证据推理意识和能力培养的高中化学教学实践[J].福建基础教育研究，2020（02）.

[2]张美钦.高中化学教学中学生证据推理能力培养的实践[J].福建基础教育研究，2018（07）.

【作者简介】梁彩胜（1979— ），男，汉族，贵港市人，本科，一级教师，研究方向：高中化学教学。

（责编 卢建龙）