基于证据推理视角下的初中化学教学——以“二氧化碳的实验室制取”为例

黄亚梅

(江苏省如东县景安初级中学 226400)

1 初中化学证据推理教学的必要性

1.1 基于证据推理下的初中化学教学活动组织是基础教育改革对证据推理的要求

新课标中明确指出，提出问题、猜想与假设、操作实验、收集证据、解释与结论、反思与评价是发展学生科学素养的主要方式，要求学生在化学学习中能够通过亲身经历和体验科学探究活动，产生浓厚的化学实验学习兴趣.在经历了证据推理之后，掌握科学的化学学习方法，树立积极的科学情感，初步地形成科学研究能力.

1.2 发展证据推理素养是化学教学的要求

基于证据推理下的初中化学教学，使得教师更加注重真实探究情境的创设，鼓励学生在真实情境中主动地探究科学，侧重于学生在化学学习中的证据收集以及过程的推理，从而让初中生感受到化学的魅力，从证据推理的全过程参与中，锻炼学习能力、科学探究能力以及思维品质.

2 基于证据推理视角下的初中化学教学优化策略

以“二氧化碳的实验室制取”为例，对证据推理下的初中化学教学优化策略进行了以下几点分析.

2.1 从生活经验与已有事实推测，收集证据，引领学生树立证据意识

化学知识源于生活，那么在证据推理的化学教学中，教师应从学生已有的生活经验以及事实入手，鼓励学生从生活经验与已有事实的推测中，认识到化学与生活之间的联系，树立从生活事件中收集证据的意识.针对大部分初中生缺乏证据意识的问题，教师可以运用显性语言将生活、事实中的“证据”外显，以激活初中生从中获取证据的意识，为学生的证据推理奠定基础.

如在“二氧化碳的实验室制取”一课中，教师结合学生的生活经验为其提供了以下几个资料，要求学生从这些资料的阅读与分析中收集证据信息：

(1)Na2CO3、CaCO3等碳酸盐，均能与稀盐酸等直接反应生成CO2，铜与HCl、H2SO4等酸不反应；

(2)将正在燃烧的木条放入到盛有CO2气体的器皿中，观察木条发现火焰熄灭，说明____；

(3)打开汽水瓶盖观察发现____，这个事实说明CO2在水里的溶解性为____；

(4)向石灰水中吹气，可以观察到____,说明了CO2与石灰水中的Ca(OH)2反应，以此来鉴定CO2气体；

(5)在标准状况下，CO2的密度为1.977 g/L，空气密度为1.293 g/L，说明了____.

在这个过程中教师通过提出贴近学生生活的问题的方式，引发了学生对二氧化碳性质地思考，但是很多学生会将空余的信息补充完整后，就草草了事，这就是学生缺乏证据意识的现象.那么，此时就需要教师利用教学语言引导学生从中找到证据信息，如教师在学生解答完这几个问题之后，继续追问：“由上述的几个问题分析，你是否了解了二氧化碳验满的方法？”、“由(3)和(5)中掌握了哪几种二氧化碳气体的收集方法？”、“请学生从中找出二氧化碳反应的原理以及检验、收集的有效信息？”

2.2 提供不同的反应试剂与反应装置，指导学生动手实验，完成证据的收集

化学本身就是一门实践性较强的科学类课程，化学实验是学生感受科学魅力、了解化学奥秘的主要方式，通过化学实验的动手操作、现象观察以及数据记录，可以帮助学生收集到更丰富、更真实的证据，为学生的证据推理提供了丰富素材.在“二氧化碳的实验室制取”一课中，教师首先为学生提供了六种反应试剂(见表1),要求学生利用教师提供的实验试剂分别完成二氧化碳制取的实验，并收集证据.教师给每组学生分别提供6支试管，要求学生利用六组试剂完成实验，从中学生收集到了二氧化碳制作中的实验反应快慢、反应剧烈程度、反应条件的难易度以及实验所产生的气体等信息.

表1

在利用不同试剂完成本次化学实验时候，为了让学生收集到更多的信息，教师还为学生提供了不同的实验反应装置，具体的实验装置组成见表2，要求学生从反应装置的组装与使用观察中，收集反应装置的有关信息及其原理，此为学生证据推理的必要前提，可以为学生的证据推理提供有力“证据”信息，帮助学生在化学实验现象以及规律的推理验证中做到有据可依.

表2

2.3 收集资料，提出主张，组织学习小组合作推理实验现象

学生在化学概念的学习时，脑海中并不是一片空白的，而是将自己对自然现象的理解以及从生活中获取的经验，带入到了课堂学习之中.如在“二氧化碳的实验室制取”一课的教学中，学生们通过上述中的证据收集，并结合自身的经验会主动地提出实验假设.如学生1提出选择使用第一组试剂，使用第五组实验装置，并阐明了自己的理由，而学生2表示选择第二组试剂，选择第一组反应装置更加合适等等，每一个学生都根据自己收集到的证据提出了不同的主张以及实验假设，此时的“众说纷纭”是学生们正在积极思考的表现.那么此时教师将具备相同主张的学生归纳到一个学习小组内，让各个学习小组的成员根据自己的实验猜想完成实验的动手操作，记录下实验的现象，组织成员完成实验结果的总结与分析，从而让学生真正地参与到化学实验的推理与验证学习活动之中.在每一个学习小组完成实验现象的观察、记录以及化学规律的推理总结之后，教师可以发现学生们总结出的实验现象大多并不完善，那么此时需要教师加以引导.如教师提出问题：“通过实验室的二氧化碳制取试剂选择你发现了什么？”由此引发了学生们对各自所选择的实验试剂反应价格高低、实验操作复杂程度、反应速度快慢的对比，并对相同的试剂在不同的装置中、不同的试剂在相同的装置中收集气体是否容易进行了对比.又如，教师提出问题：“如何验证你所收集到的气体是二氧化碳呢？”学生为了证明实验制取成功，会主动地采取各种方法进行验证，如一名学生将生成的气体通入到澄清的石灰水中，发现澄清的石灰水变得浑浊，由此证明了本次实验所产生的气体为CO2.在实验假设与推理之后，教师还应给学生提供自由表达与讨论的机会，如在经历了动手操作与实验推理之后，你总结出了哪些规律，如何选择化学实验反应装置，采取哪种方法收集二氧化碳更方便、高效，学生对实验改进是否有哪些更好的建议，在本次二氧化碳的实验室制取中你是否有哪些新奇的想法等.其中一名学生虽然从本次化学实验的推理验证中通过”向上排空气法”制取了二氧化碳，但是他仍然想要尝试用排水法收集二氧化碳气体，为了帮助学生打破思维定式，教师可以带领学生继续就“能够利用排水法制取二氧化碳”这一问题进行证据的收集、推理与验证，学生经历了收集证据、提出新假设、重新寻求证据证实或证伪之后，总结出利用排水法收集同样可以收集到二氧化碳，且收集到的气体浓度更大，由此发展了学生科学探究素养.