高中化学“证据”素材分类研究

薛瑾瑞

摘 要：“证据推理与模型认知”是高中化学核心素养的重要组成部分，其中“证据推理”是高中学生学习化学时重要的认知途径，“证据推理”能力是学生终身学习必须具备的关键能力。本文通过对高中化学“证据”素材分类的讨论，以方便教师识别、梳理、开发“证据”素材，提高“证据推理”能力培养的教学有效性。

关键词：证据推理;证据分类;高中化学

基金项目：2019年陕西省中小学教学能手专项研究课题——“高中化学教学中证据推理能力培养策略的应用研究”2020年由陕西省教学科学规划领导小组办公室立项（课题编号：GZZ1819135）。

学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。高中化学学科五大核心素养在观念、品格和能力培养的要求上各有侧重，“证据推理与模型认知”涵盖了学习化学的重要方法与工具，侧重培养关键能力。

为了便于教师识别、梳理、开发“证据”素材，提高“证据推理”能力培养教学的有效性，本文将讨论高中化学“证据”素材的分类。

一、按照证据呈现的载体分类

（一）现象证据

化学是以实验为基础的学科，实验现象是化学学习和研究中用来验证猜想、认识性质、探究原理的重要证据之一。比如，钠与水反应时“浮、熔、游、响、红”的实验现象，就是钠的物理性质——密度小于水、熔点低，反应特征——与水反应速度快、释放热，反应结果——生成气体和碱性物质的证据。这种从实验现象中收集到的证据分类为现象证据。

（二）数据证据

将定性描述转变为定量描述，是科学研究比一般经验更有说服力的常用证据之一，而从定量分析中推理出定性结论，形成普适性的认知又是科学研究回馈生产生活的重要价值。因此数据是化学学习中的常用证据，数据可以客观真实地反映事物的性质或者变化规律。比如，烷烃熔沸点、密度数据可以清晰地反映出烷烃熔沸点、密度随碳原子数的增加而增大的变化规律，可以作为推理相对分子质量对分子间作用力影响的证据。

（三）图像证据

通过图像中的曲线走势可以更加清晰地反映数据的变化，或者不同测量维度的数据之间的关系，图像同样可以作为推理事物性质和变化的证据。比如，人教版高中化学必修二第一章第三节“化学键”末尾的科学视野栏目中的图1-11，学生可以很直观地获取水、氟化氢、氨气的沸点反常高（与相对分子质量影响因素不一致）的信息，作为这三种分子之间存在一种比分子间作用力稍强的相互作用的证据。

图1-11

（四）文本证据

文字是人类用以表达和传播信息的工具，从文字中提取的信息分类为文本证据，常常是一些陈述性知识的描述，比如，“溴是海洋元素，地球上99%的溴以Br-的方式存在在海水中”“硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧”“氯气在通常情况下，是一种黄绿色具有强烈刺激性气味的有毒气体”等。

二、依据证据的来源分类

（一）情境证据

《中国高考评价体系》将“情境”作为高考评价体系中的考试载体，要求学生有在情境中识别、转化、提取、收集推理所需要证据的能力。不论是教学还是评价，都越来越重视培养和考查学生从情境中获取证据的能力。从情境中获取证据进行推理符合人的认知规律，也可以反映人的认知水平。从情境的信息中获取的证据叫做“情境证据”。

（二）原认知证据

这里的“原”为“原本”之意，不同于心理学中的“元认知”。根据认知心理学的信息加工理论对信息来源的研究，证据可以从对数据、事物、现象特征，即情境中观察而识别，也可能以“固有经验”或者“已有知识”的形式储存在大脑中，需要时就被提取出来，这种从“固有经验”或者“已有知识”中提取的证据就叫“原认知证据”，它往往提取于“情境证据”之后，对情境证据推理出的模糊结论做出合理的假设和猜想。

比如，学生从镁粉在雨天爆燃的情境中推理出上述模糊结论后，原认知中“镁与酸反应生成氢气和镁盐，水可以电离出氢离子和氢氧根离子，氧化还原原理”将可能被提取为证据，推理出更加精确的结论——镁粉与水剧烈反应，生成氢气和氢氧化镁。

三、依据证据的服务的方向分类

（一）支撑理论的证据

高中化学学习中的理论主要用来解释物质及其变化规律或者某种现象，比如化学反应速率、化学反应限度、化学反应与能量变化等相关理论。理论往往具有假设性、创造性的特點，因此为了能够证明理论在一定范围内的适用性，常需要证据来支撑。

（二）支撑“物质性质探究”的证据

认识物质性质是高中化学教学的重要目标，课堂改革要求教学应让学生在探究中学习，在体验中成长，所以越来越多的教师推崇以探究的方式认识物质性质。为了探究物质的性质，可以从实验现象中验证，从生活经验中推测，从研究数据或图表中总结，这些都属于支撑“物质性质探究”的证据。

（三） 支撑“指向性结论”的证据

这类“证据”用于证据推理的逻辑方式是，已知结论，提取、收集可用于解释结论的“证据”，综合各项“证据”，对结论做出合理解释。这类“证据”多用于学习评价中，考查学生提取、收集证据，分析和解决问题的能力。

例如，某实验探究小组对NH3还原Cu2O的红色固体产物进行探究，他们查阅资料，知道了Cu2O粉末呈红色，在酸性溶液中不稳定：Cu2O+H2SO4（稀）=Cu+CuSO4+H2O。

对以上试题中的证据类型进行分析。

1.该题中的指向性结论，是反应产物中的红色固体为：铜或氧化亚铜，或铜和氧化铜的混合物。

2.支撑这些指向性结论的“证据”有：

（1）Cu2O粉末呈红色，在酸性溶液中不稳定：Cu2O+ H2SO4（稀）=Cu+CuSO4+H2O;

（2）取红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸，充分搅拌，静置后的现象为：无现象或溶液变蓝;

（3）氧化铜可以被还原为铜单质，铜单质为红色固体;

（4）铜与稀硫酸不反应。

对“证据”的分类，便于教师对“证据”进行识别、梳理和开发，分析各“证据”之间的关系，形成更加符合学生认知规律、提高学生兴趣、发展证据推理能力的教学设计。