基于证据推理的高中化学实验探究教学

【摘要】实验教学是高中化学教学的重要组成部分，能够帮助学生开展实验，由感性认识上升为理性认识，有利于学生概念的形成与巩固，培养学生的证据推理以及探究能力。为发挥实验教学的优势，让学生在实验探究中发展证据推理素养，教师可以通过创设问题情境、组织小组讨论、指导学生科学归纳、总结实验结果、完善总结评价等方式开展实验探究教学，构建有益于学生发展的智慧化课堂，助力学生全面发展。

【关键词】高中化学；证据推理；实验探究教学

作者简介：陈飞宇（1978—），男，福建省南安市柳城中学。

“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”是《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）中提出的全新要求。由此不难发现，培养学生的证据推理素养俨然成为时下要点。因此，教师需要及时更新教育理念，在组织实验教学期间，以挖掘学生证据推理潜力为核心组织相关活动，促使学生在搜集证据、论证分析的过程中发展核心素养，为学生后续深度学习高中化学知识奠定基础。

一、证据推理的概述及使用价值

为更好地设计教学方案，教师需要了解证据推理的具体内涵及其在高中化学实验探究教学中的使用价值，这样才能做到有的放矢，提高教学活动设计的有效性。对此，笔者进行深入分析，总结如下。

（一）概述

“证据”即能够分析、确认案情，明辨真相的事实或材料。证据推理与模型认知是化学学科核心素养之一。证据推理指根据观察和实验等方面获取的物质及其变化的信息，通过基于证据推理的方法掌握理论知识，形成科学、严谨的探究意识与能力［1］。

（二）使用价值

高中阶段化学学习难度攀升，许多学生会在此期间产生较大的心理压力。实验是高中化学的重要组成部分，学生通过实验能够获得化学知识，实现学习目标。在实验探究教学中，关注学生证据推理素养的培育，具有以下价值。第一，核心素养的提出是为了打破传统垄断式的教学模式。基于证据推理素养培养要求，教师需要根据学生的个性化发展需求合理设计教学方案，指导学生根据实验内容自主整理资料，搜集证据，并在班级中分享。这样的学习方式能充分突出学生的学习主体地位，促使学生克服学习恐惧，在实验中感受化学的魅力，促进化学课堂教学的改

革［2］。第二，在教育改革背景下，教师不仅要关注学生的知识掌握情况，而且要重视学生对知识的迁移与运用。根据证据推理素养培养要求，教师需要指导学生结合现有数据，以辩论的方式进行交流，锻炼学生的逻辑推理能力，提升学生的化学学习思维。久而久之，学生能够养成良好的学习习惯，发展个性，提升核心素养。第三，受到传统教育理念的影响，部分教师在组织高中化学实验探究教学的过程中，沿用传统的教学方法，缺乏反思以及改进的意识。将证据推理作为高中化学实验探究教学的方向，有助于促进教师专业能力的提升与发展。

由此可见，落实证据推理素养的培育能够优化实验教学设计，形成以学生为主、以教师为辅的教学模式。因此，为推动高中化学教学的可持续性发展，教师需要及时变更教学理念，基于证据推理开展化学实验探究教学，提升学生的核心素养。

二、基于证据推理的高中化学实验探究教学策略

目前，在高中化学实验探究教学的具体实践中，部分教师对证据推理素养的解读不够深刻，导致在培养学生证据推理素养时陷入困境。笔者结合多年教学经验，总结基于证据推理的高中化学实验探究教学策略，以供广大教师参考借鉴，帮助教师突破教学困境。

（一）创设问题情境，锻炼学生思维能力

新课标倡导创设真实问题情境，指导学生将化学知识用于解决生活问题中［3］。在指导学生基于证据推理开展化学探究实验之前，教师需要为学生指明实验的方向，巧妙利用生活中的自然现象、工业生产过程等创设情境，并依据情境导入化学问题，在激发学生学习兴趣的同时，帮助学生发现生活与化学知识的密切关联，在实验探究中解决问题，积累经验，为后续教学活动的开展奠定基础。

以苏教版高中化学必修第一册“海洋化学资源的综合利用”一课的教学为例。在本课的学习中，学生需要了解海洋化学资源的分布，能依据物质性质及其变化综合利用资源，认识化学理论与技术在资源利用中发挥的积极作用。在讲解“从海带中提取碘”这部分知识时，教师可以利用生活常识创设情境，向学生分享相关资料：碘是人体必需的微量元素，是维持人体甲状腺正常功能所必需的元素。当人体缺碘时就会患甲状腺肿大，人们主要从饮水、粮食、蔬菜和周围环境中获取碘。多食海带、海鱼等含碘丰富的食品，对于防治甲状腺肿大很有效。在我国缺碘地区，人们主要通过食用加碘盐来补充碘元素。结合教师所提供的材料，部分思维相对敏捷的学生能快速联系生活，表示自己曾在家中看到碘盐。根据学生的回答，教师可提出问题：“加碘盐中是否含有碘元素？”接下来，教师可以顺势引入本课中学生需要自主完成的探究实验，鼓励学生利用试纸和生活中常见的物质检验加碘盐中碘的存在，并指导学生通过多种途径探究人体摄取碘元素的方法，让学生在探究中树立健康的生活理念。

教师创设问题情境，充分考虑学生现有的知识水平与思维能力，有助于学生理解实验探究问题与方向，促使学生在问题的推动下收集证据，思考问题本质。

（二）组织小组讨论，收集有效事实证据

掌握各种证据的收集方法，是培养学生证据推理素养的重要保障。受到传统教育观念的影响，部分教师在组织实验活动前往往为学生准备好相关材料，并耐心讲解各个项目的实验方法。这样虽然能帮助学生顺利完成实验，但不利于其思维的发展。因此，为实现培养学生证据推理素养的目标，教师应学会适度“放手”，给予学生自主分析、搜集资料的机会，开展小组合作，营造良好的学习氛围［4］。

以苏教版高中化学选择性必修1“弱电解质的电离平衡”一课的教学为例。本课的重点知识是强电解质与弱电解质，需要学生在理解化学平衡基本原理的基础上，从宏观和微观两方面认识弱电解质的电离平衡。为培养学生的证据推理素养，教师可以在班级内组织探究实验，指导学生分析不同电解质在水溶液中的电离程度是否存在差异。在实验活动前，教师根据学生的学习能力将学生分成不同小组，引导学生以小组为单位搜集有效的事实证据。在这一过程中，有的小组成员结合生活经验进行推理，根据潮湿的手触摸正在工作的电器可能会發生触电事故这一生活常识，得出在电解水的实验中需要在水中加入一定量的氢氧化钠溶液或硫酸溶液这一结论。还有部分小组成员阅读教材，从中搜集证据，提出可以利用盐酸、醋酸进行实验，并做出假设，为后续实验活动的开展做好铺垫。

由于证据推理素养较弱，许多学生可能会存在信息提取能力不足的问题。针对这一情况，教师需要带领学生整理证据信息链，指导学生从多角度分析、思考问题，提升学生的核心素养。同时，考虑到部分学生的学习能力较弱，在指导学生搜集证据的过程中，教师需要进行适当的指导，防止学生出现掉队的情况。

（三）基于证据推理，指导学生科学归纳

在学生完成小组探究、整理证据等项目后，教师需要充分发挥自身的引导作用，指导学生按照知识线索进行推理，验证自己在探究实验中的假设与猜想，得出结论，从而达成教学目标，提高整体教学质量。

以苏教版高中化学选择性必修1“金属的腐蚀与防护”一课的教学为例。在本课中，学生需要从电化学的角度合理分析金属腐蚀现象，并能结合具体实例提出金属防护的常用方法。在知识学习过程中，教师指导学生结合“金属的电化学腐蚀”这部分内容，完成分析铁钉生锈的原因以及构建金属的电化学腐蚀的原电池模型两项探究任务。在整理证据的过程中，有的学生提出“铁钉在干燥的空气中生锈最慢，在有水、有空气的环境下生锈较快，在有电解质的溶液中腐蚀最快”这一观点。教师指导学生基于证据对这一观点进行推理。学生得出结论：铁钉生锈是和空气中的氧气、水等发生了化学反应；在电解质溶液中，铁钉中的铁和碳形成了微型原电池。教师指导学生自主归纳，可以有效帮助学生分析总结出影响铁生锈速率的因素，联系原电池知识，构建完善的知识结构。

在实验探究中，任何知识都并非凭空出现，教师需要增强学生的证据推理意识，让学生通过对证据进行推理来得出相关结论，加深对化学理论的理解。

（四）总结实验结果，补充实验学习资源

培养学生证据推理素养的最终目的是帮助学生顺利实现知识的迁移与运用，提升学生的逻辑推理能力［5］。为有效提升教学效果，在基础教学任务结束后，教师可以让学生回顾所学内容，对在实验中积累的推理方法、证据搜集技巧等进行分析。结合学生的反馈，教师可以适当为学生补充学习资源，帮助学生加深对实验现象的理解，从而顺利达成学习目标。

以苏教版高中化学必修第一册“物质的分散系”一课的教学为例。本课的重点内容是混合物，学生需要根据混合物的宏观性质分析其微观组成，并按照标准进行分类。教师利用塞尔米的“真假溶液”实验进行导入，并提出“此实验中的假溶液是浊液吗”的问题，指导学生对问题进行分析。学生完成任务后，教师可以引导学生建立观点、证据和结论之间的逻辑关系，对实验现象进行汇报。学生总结得出，塞尔米制得的“假溶液”是胶体，胶体分散质粒子的直径介于溶液和浊液之间。在学生完成交流汇报后，为进一步提高学生的问题解决能力，帮助学生了解化学知识在的应用，教师可以补充学习资料，为学生分享生活中手电筒晚上产生的光影、三氯化铁溶液应急止血、三角洲的形成等相关生活现象，让学生分析这些现象中所体现的胶体的性质，并用证据证明自己的结论。

教师让学生总结实验结果，补充学习资源，能够让学生了解更多与化学相关的知识内容，在开放的课堂中提升学生的综合素养，提高高中化学教学的有效性。

（五）完善总结评价，实现教学评一体化

新课标倡导教学评一体化发展，要求教师充分利用评价的导向优势，促进教学发展。在培养学生证据推理素养时，教师需要在学习任务结束后，针对学生在实验探究中的具体表现进行分析，并按照学生的实际情况设计评价标准，指导学生进行学后反思，针对自己在搜集证据、分析推理过程中的问题进行总结，在良好的交流合作氛围下逐渐完善、提升自我。

以苏教版高中化学选择性必修3“蛋白质”一课的教学为例。在本课的学习中，学生已经掌握氨基酸和蛋白质的关系，并通过实验探究出蛋白质的主要性质和检验方法，体会到大分子的研究的重要意义。在本课实验探究教学活动结束后，教师针对学生在课堂中的整体表现进行评价，在鼓励学生积极的学习行为的同时，提出部分学生在证据搜集阶段存在马虎、搜集方法单一等情况，指导学生及时进行调整，为学生提供多样化的证据搜集方法。在完成评价任务后，教师根据本课学生需要达成的不同水平设计如下评价标准，指导学生回顾学习过程，进行自主评价。

水平1：能够在不依靠外界帮助的情况下自主搜集证据，能基于问题，结合所学知识尝试提出假设。

水平2：能够在搜集证据的过程中明辨是非，去伪存真，从不同角度对问题进行分析，根据物质的结构变化等诸多因素进行假设，具有明确的探究方向。

水平3：能通过定量分析的方式有理有据地解决问题，提出合理的结论，在探究性实验活动中实现完全自主，并且能够在其他同学需要帮助的情况下施以援手。

教师在实验探究教学中开展评价，能在了解學生素养培育情况的同时，进一步掌握学生在学习活动中的个性化学习需求，以便对后续活动进行调整，保障学生整体水平的提高，有效实现教学评一体化发展。

结语

综上所述，在教育改革背景下，教师需要以培养学生的证据推理素养为重点开展实验探究活动，指导学生充分发挥主观能动性，自主搜集证据，结合事实进行假设、推理，最终得出结论，内化化学知识。

【参考文献】

［1］周业虹，杨青.基于素养水平的化学证据推理素养培育［J］.基础教育课程，2022（22）：59-66.

［2］王丽娟.基于证据推理的高中化学实验探究教学［J］.文理导航（中旬），2021（9）：99.

［3］洪良腾.基于证据推理的高中化学探究教学模式研究［J］.中学课程资源，2021，17（8）：7-9.

［4］郭峰.基于证据推理和模型认知的高中化学实验探究教学［J］.数理化学习（教研版），2020（12）：59-60.

［5］郭乙丁.高中化学实验教学中学生证据推理意识的培养［J］.试题与研究，2018（26）：69.