“证据推理”素养培育在化学教学中的实践研究

李小芬

摘要：证据推理是学生学习化学的重要分析方法，是在课堂中逐步形成的必备品格和关键能力。证据推理主要由证据的寻求和证明方式两部分组成。在实际教学中，可以采用事实和实验相结合、宏观与微观相结合、定性与定量相结合、证据与模型相结合等方法，拓宽证据推理的角度、延伸证据推理的广度、提高证据推理的深度、加强据推理的力度，促进学生建立解决问题的思路，实现化学核心素养的落实。

关键词：证据推理;化学教学实践;化学核心素养

文章编号：1008-0546（2020）09-0021-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

一、“证据推理”素养的内涵

新课程改革注重学生核心素养的培养，“证据推理”作为化学核心素养的重要内涵之一，是一种高阶思维能力。普通高中《化学课程标准（2017年版）》对“证据推理”解释为：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，通过分析推理加以证实或证伪;建立观点、结论和证据之间的逻辑关系;知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及相互关系。由此可见，证据推理是学生学习化学的重要分析方法，是在课堂学习中逐步形成的必备品格和关键能力。要形成“证据推理”素养，不仅要培养学生的证据意识，更要通过课堂行为让学生体验寻求证据的过程、锻炼分析推理的能力、感受证据推理的成功乐趣。

在化学教学中，证据推理主要分两面：证据的寻求和证明的方式。证据的寻求根据证据的来源又可以分为两个方面：直接证据和间接证据。直接证据如源自自然现象和生活经验的证据、实验现象的证据、数据处理的定量证据等;间接证据如类比推理证据、文献的证据、教材中的原理和定律等。证据推理的证明方式分两种：即证实和证伪。具体的逻辑关系可用图1表示：

证据推理是一个复杂的过程，需要借助理论思维、逻辑分析等多种能力，不然证据和结论之间就不可能建立起联系，证据可能就成了一些孤立的数据或事实，没有证据，推理也就无从下手。实际教学中，学生如果没有得到很好的引导和训练，将很难自我达成“证据推理”的素养。

二、“证据推理”素养的实践研究

1.事实与实验相结合，拓宽证据推理的角度

在日常的教学工作中，学生根据已有的认知，善于寻找事实依据，来解释需要解决的问题，往往缺乏科学性。而实验作为化学学科最显著的特点，在化学学科乃至整个社会的发展过程中，实验证据是最有说服力的。所以，在证据推理的过程中，事实证据若有实验作为基石，可以拓宽学生寻找证据的角度。

例如：苯酚的酸性教学中，如何让学生理解苯酚钠溶液中通入CO2后产物为NaHCO3而不是Na2CO3。

证据1——事实证据：苏教版《有机化学》第73页直接有关于此反应的化学方程式：C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3。但是直接呈现方程式，其实并没有真正解决问题，学生也没有理解实质，不利于知识的生成。

证据2——理论证据：经过思考后，部分同学分析得出：因为此反应为复分解反应，其实质为强酸制弱酸。查阅资料，得苯酚的电离常数Ka=1.0×10^-10，碳酸的电离平衡常数Kal=4.3×10^-7，Ka2=5.6×10^-11，由此可见，酸性为H2CO3>C6H5OH>HCO^3-，所以产物为NaHCO3。此证据推理对少部分同学来说理解上有一定难度。要想进一步突破此难点，我们可以利用证据2设计实验证据进一步验证。

证据3——实验证据：利用苯酚和Na2CO3的反应制备NaHCO3。为了使实验现象更明显，又增加了苯酚溶液中加NaHCO3来作对比实验，具体如下图2所示：

此实验现象明显，在苯酚中加Na2CO3溶液，苯酚浊液慢慢变澄清透明，在苯酚中加NaHCO3溶液则无明显现象。经过以上三步曲，大部分同学能理解此反应的本质，掌握苯酚的弱酸性这一难点。

2.宏观与微观相结合，延伸证据推理的广度

化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，其特征是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质。化学教学中，“宏观-微观-符号”三重表征法是對学生学习化学的基本要求。在证据推理的过程中，学生通过生活经验、客观事实或实验现象，能合理找到宏观证据，但若要进行深入证明，则需要微观的有力证据。

例如：Al（OH）3的两性教学中，如何理解两性氢氧化物。

证据1——宏观证据：大部分学生回答：Al（OH）3既能和强酸（如盐酸）反应，又能和强碱（如氢氧化钠溶液）反应，因此为两性氢氧化物。

但是，考试中，让学生书写氢氧化铝的碱式电离方程式时，错误率极高。究其原因，还是没有突破两性氢氧化物的教学难点。所以，教学中要寻求其他的证据，加深学生的理解。

证据2——微观证据：含氧酸或碱是某元素与H、O元素的化合物，都可以用通式R-O-H标识结构，ROH的解离有三种情况：酸式电离、碱式电离和两性电离。至于采取何种方式，则取决于R-O之间的化学键极性和O-H之间化学键极性的相对大小。氢氧化铝的结构如下图3所示：

因为Al-O之间化学键的极性大小和O-H之间化学键的极性大小近似相等，因而氢氧化铝才有两种解离方式。

3.定性与定量相结合，提高证据推理的深度

根据学生的发展能力，他们更容易发现定性的证据，对于数据处理的能力比较欠缺。但是化学作为一门基础学科，在方法的介绍中，有很多关于定量计算的知识，如平衡常数的计算，转化率的计算，溶液酸碱性的计算等。同样，在证据推理的过程，不仅可以通过定性的证据进行推理，定量的证据往往可以弥补定性证据的不足，使得证据更全面。所以，定性和定量相结合，可以提高学生对证据推理过程理解的深度。

例如：如何理解温度对化学平衡的影响，以工业合成氨为例：

证据1——定性依据：根据勒夏特列原理：改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向能够减弱这种改变的方向移动。因此，升高温度，此反应将向吸热方向（即逆向）移动;降低温度，平衡将向放热方向（即正向）移动。此证据实际上是科学家经过无数次实验归纳出的规律，若能进一步验证此规律的可靠性，学生的兴趣会更浓烈。所以可以进一步作如下设计：

证据2——定量计算：已知N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol的平衡常数与温度的关系如表1所示：

N2和H2以物质的量比为1：3在密闭容器中进行反应，分别计算出473K和573K下H2的平衡转化率。经过计算后，不难得出在473K时H2的平衡转化率更大，也就说明在低温下有利于此反应的正向移动。

4.证据与模型相结合，加强证据推理的力度

众多的证据背后往往隐藏着一定的发展规律，对这些规律的认知，需要借助想象和概括等抽象手段。这对学生来说是比较困难的，所以在化学教学过程中，构建模型是解决这一难题的有效手段。引导学生证据与模型相结合，进行证据推理，可以更加有效地得出正确结论。

例如：复习课中将二氧化硫气体通入酸性高锰酸钾溶液中，紫色褪去，体现二氧化硫的什么化学性质？

证据1——实验证据：1.加热褪色后的溶液，不能复原。2.另取少量反应后的溶液，加入氯化钡溶液，检验硫酸根离子，出现白色沉淀。证明此反应体现二氧化硫的还原性。

证据2——模型认知：可以把二氧化硫的化学性质用如图4的模型进行梳理，根据模型图，可以清楚辨识二氧化硫与高锰酸钾反应的原理。

三、“证据推理”素养的实践反思

1.教师基于证据推理，优化教学设计

德國哲学家亚斯贝尔思认为，师生关系是树与树、云与云、心灵与心灵的关系，而“教育意味着一棵树撼动另一棵树，一朵云推动另一朵云，一颗心灵唤醒另一颗心灵”。将证据推理寓于平时的教学过程，教师要善于激发学生证据为本的意识，首先自己要善于从化学教学的视角去发现和采集证据，建立自己的“证据百宝箱”。在课堂教学中，善于设置真实有效的问题情境，采取始于问题、合理猜想、收集证据、推理得出结论的教学策略。长期的润物细无声，学生就会萌发证据推理的意识，并应用于生活和生产实践中。当这些知识能够帮助他们正确认识物质，指导他们合理利用资源，也就实现了人的可持续发展。

2.学生分享证据推理，体验成功乐趣

苏霍姆林斯基认为，在人的心灵中，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望感到自己是一个发现者、研究者、探索者，这种需要至于学生尤为强烈。学生具有很强的求知欲，有探索世界的欲望，所以教师要善于搭建积极向上的学习环境，让学生乐于分享证据推理的过程和成果，获得成功的体验，提升证据推理的动力。

限于学生的能力，教师应该在学生分享成果时给予及时的帮助和评价，从而让他们不断完善成果、乐于展示自我、发展个性。当然，分享的形式可以多样化，如课堂上现场小组发言，也可以PPT的形式形成个人报告。通过这样的过程，学生可以获得证据推理的视野，提升学科思维方法，引燃学习激情，长期坚持，学生的化学核心素养可以得到较快发展。