基于证据的教学模式的实践

张丽

摘要：该文在波普尔科学发展模型的基础上得出了基于证据的教学模式，并将之应用于高中化学“开发利用金属矿物”的教学中。教学过程中，利用科学史实、生活观察、化学实验、数据四方面证据来说明金属矿物的开发过程与知识的发展。基于证据的教学模式有利于教师的专业发展、学生批判思维的培养及学生解决问题能力的形成。

关键词：高中 化学 基于证据的教学

面对信息爆炸带来的知识剧增，对学生来说，重要的不是对知识的单纯记忆，而是解决问题的能力。美国《下一代科学教育标准》试图引导科学课程着重于高阶推理，要求学生参与证据的论证、分析和解释数据、科学的调查、形成解释、发展和使用解释性模型，从而在教学中呈现一系列的科学实践，并形成解决问题的能力。科学研究始于科学问题，科学问题的解决又基于证据的推理。证据是科学论证的基础，因而高中化学教学应是基于证据的教学。

一、基于证据的教学模式概述

波普尔认为，科学知识本质上是一种猜测，任何科学理论都是科学发展的一个暂时阶段，科学总是表现出不断证实、不断批判的发展机制。波普尔科学发展模式为基于证据的教学设计提供了理论依据。基于证据的教学是从情境问题开始，学生在思考或交流过程会形成一定的观点，这个观点可能是正确的也可能是错误的，接着学生会基于他人所形成的观点寻找能够支持或反驳观点的证据，在与同学或者老师交流的过程中形成证据与证据的碰撞，从而得到结论，形成新的知识。若观点被证据反驳，则要通过修正，再重新找寻证据、得到结论。

二、基于证据的教学模式的应用

（一）知识的发展分析

在人类的发展中，第一种被认知的金属是金，是通过水洗沙子的方法得到的，没有涉及化学变化。化学方法最早应用于铜的冶炼。公元前3500年，埃及人最先知道铜的冶炼，他们用木炭火去还原西奈半岛的孔雀石矿得到铜。《淮南子·万毕术》中提到的“曾青得铁则化为铜”。以上铜的两种冶炼方法都将二价的铜还原为铜单质。公元前2200年，最先发现炼铁技术的是西亚的赫梯人，他们将铁矿石和木炭堆放在炼铁炉中，点燃。我国的炼丹术，起于战国兴于西汉。1854年，法国化学家用钠做还原剂得到金属铝。但由于金属钠的成本比金属铝还要高，因而没有实际应用的价值。1886年，美国的霍尔和法国埃罗很巧合地同一年研究出电解制铝法。从金属冶炼的发展史可以看出，越活泼的金属越难冶炼，发现得也越晚。

（二）学生已有能力分析

学生已经在初中知道氢气还原氧化铜可以得到铜，一氧化碳还原氧化铁可以得到铁，这些反应是由氧化还原反应的相关知识联系在一起，显得很零碎。本节课可以使学生从中学到氧化还原反应的利用价值，按照金属的活动性顺序，知道各种金属的冶炼方法和原理。

（三）教学过程

1.数据证据的使用，说服力强

教师：视频引入，金属在自然界的分布情况及人类发现和使用金属的概况。组织学生讨论金属的发现与使用与哪些因素有关。

学生：总结金属元素存在的两种形态。金属的发现与使用与人类社会生产力的发展水平有关。

设计意图：根据视频中的数据证据和化学史实证据，总结本节课的主要线索，即提出观点。数据证据给学生一个很直观的了解，说服力强。当然，数据证据也包括模型，可以让学生有一个从宏观到微观的认识。

2.科学史实的使用，激發学生学习兴趣

科学史实1：古罗马人淘金的场景和我国古代与淘金相关的学术记载。

科学史实2：苏美尔人铸造的铜牛头;我国商朝后期的“司母戊鼎”。

科学史实3：河南省殷商废墟……

科学史实4：甘肃省磨沟寺洼文化墓葬出土的两块铁条。

科学史实5：土耳其北部赫梯先民墓葬中出土的铜柄铁刃匕首。

科学史实6：我国的炼丹术。

学生：根据科学史实分析讨论，总结Au、Pt化学性质不活泼，自然界中以游离态形式存在，可以采用物理富集的方法获得，所以在生产力水平不高的石器时代可以从自然界中发现并使用。在生产力水平发展到一定阶段时，才会出现青铜器时代和铁器时代。相关时代有关反应方程式的书写。总结在人类发展到一定阶段后会发现一些新的金属。

设计意图：学生可以从历史上的科学家身上学到勇于探究、创新的精神。对化学教学中某一理论查找历史的来源，学生能更好地形成科学概念、理解学科知识、获得科学方法。

3.实验证据的使用，培养学生分析问题的能力

教师：PPT展示野外焊接钢轨，演示铝热反应实验。

学生：铝热法制铝的优缺点和使用范围。观察实验，书写反应方程式。

设计意图：化学实验是学生获得化学知识、证实化学知识的重要途径。运用实验探究化学问题，由化学实验得到化学知识，将知识的获得与化学实验相结合。在实验证据的获得过程中，培养学生解决问题的能力。

4.证据链总结本节课，梳理学生科学方法的意识

课堂总结：①从金属活泼性顺序表总结金属的冶炼方法;②金属发现和使用的顺序与生产力发展水平的关系。

课后调研：①金属发现的历史故事;②金属回收利用的价值;③金属冶炼过程中面临的环境问题;④新型金属材料的发展。

通过结论修正之前提出的观点，升华知识。

三、基于证据的教学模式应用的意义

（一）有利于教师的专业发展

高中化学教学，教什么、教到什么程度、怎么教，这些都是有据可依的，即依据课程标准、教学对象的特点进行教学设计。很多教师容易忽视对知识发展的研究这一教学依据，其实知识发展的逻辑和学生认知的逻辑基本是一致的，教师认真研究知识的发展，不仅有利于自身专业的成长，也有利于学生掌握知识。通过基于证据的教学设计，教师对教材、课程标准的解读更加透彻;对知识发展的研究，使得知识储备更加广博;对教学设计的反思，使教师在不断的实践中得到成长。

（二）有利于学生批判思维的培养

科学知识的发展是科学家不断努力下认识客观世界的过程。就一个观点而言，有些证据会支持原来的观点，有些却与原来的观点产生了矛盾，这时，具有创新精神的科学家会根据新的证据对原有观点进行修正，推理得到新的观点，基于证据推理得到结论。学生的学习过程也是如此。因而，证据在消除学生以往的错误认知中起着重要的作用。证据教学的意义不仅有利于学生形成正确的科学观念，还能培养学生的批判思维。

（三）有利于学生解决问题能力的形成

在基于证据的论证过程中，学生会遇到多种不同的证据，需要思考证据的来源是否可靠、证据是否有效，对其进行衡量、辩证，形成自己的观点。学生在进行基于证据的论证时会进行多元化的沟通，需要用充分的证据说明自己观点的正确性，这个多元化的沟通过程刺激了学生的思考。在论证的过程中，学生与学生的观点之间会碰撞，因而，每个人都要对观点和证据做出判断，可以表示支持也可以表示反驳，反驳的过程也必须基于证据，整个过程让学生形成了解决问题的能力。

参考文献：

[1]舒炜光，邱仁宗.当代西方科学哲学述评（第二版）[M].北京：中国人民大学出版社，2007.

[2]周仕东，郑长龙.论科学探究活动中信息的收集与处理[J].化学教育，2006（11）.

[3]潘瑶珍.科学教育中的论证教学[D].上海：华东师范大学，2013.