基于證據(jù)推理的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

【摘要】實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，能夠幫助學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，由感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)，有利于學(xué)生概念的形成與鞏固，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理以及探究能力。為發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)展證據(jù)推理素養(yǎng)，教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、組織小組討論、指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、完善總結(jié)評(píng)價(jià)等方式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，構(gòu)建有益于學(xué)生發(fā)展的智慧化課堂，助力學(xué)生全面發(fā)展?！娟P(guān)鍵詞】高中化學(xué)；證據(jù)推理；實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)“具有證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過(guò)分析推理加以證實(shí)或證偽；建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系”是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）中提出的全新要求。由此不難發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理素養(yǎng)儼然成為時(shí)下要點(diǎn)。因此，教師需要及時(shí)更新教育理念，在組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，以挖掘?qū)W生證據(jù)推理潛力為核心組織相關(guān)活動(dòng)，促使學(xué)生在搜集證據(jù)、論證分析的過(guò)程中發(fā)展核心素養(yǎng)，為學(xué)生后續(xù)深度學(xué)習(xí)高中化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)。一、證據(jù)推理的概述及使用價(jià)值為更好地設(shè)計(jì)教學(xué)方案，教師需要了解證據(jù)推理的具體內(nèi)涵及其在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中的使用價(jià)值，這樣才能做到有的放矢，提高教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的有效性。對(duì)此，筆者進(jìn)行深入分析，總結(jié)如下。（一）概述“證據(jù)”即能夠分析、確認(rèn)案情，明辨真相的事實(shí)或材料。證據(jù)推理與模型認(rèn)知是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一。證據(jù)推理指根據(jù)觀察和實(shí)驗(yàn)等方面獲取的物質(zhì)及其變化的信息，通過(guò)基于證據(jù)推理的方法掌握理論知識(shí)，形成科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄恳庾R(shí)與能力［1］。（二）使用價(jià)值高中階段化學(xué)學(xué)習(xí)難度攀升，許多學(xué)生會(huì)在此期間產(chǎn)生較大的心理壓力。實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的重要組成部分，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌颢@得化學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，關(guān)注學(xué)生證據(jù)推理素養(yǎng)的培育，具有以下價(jià)值。第一，核心素養(yǎng)的提出是為了打破傳統(tǒng)壟斷式的教學(xué)模式。基于證據(jù)推理素養(yǎng)培養(yǎng)要求，教師需要根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需求合理設(shè)計(jì)教學(xué)方案，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自主整理資料，搜集證據(jù)，并在班級(jí)中分享。這樣的學(xué)習(xí)方式能充分突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，促使學(xué)生克服學(xué)習(xí)恐懼，在實(shí)驗(yàn)中感受化學(xué)的魅力，促進(jìn)化學(xué)課堂教學(xué)的改革［2］。第二，在教育改革背景下，教師不僅要關(guān)注學(xué)生的知識(shí)掌握情況，而且要重視學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移與運(yùn)用。根據(jù)證據(jù)推理素養(yǎng)培養(yǎng)要求，教師需要指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)，以辯論的方式進(jìn)行交流，鍛煉學(xué)生的邏輯推理能力，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)思維。久而久之，學(xué)生能夠養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，發(fā)展個(gè)性，提升核心素養(yǎng)。第三，受到傳統(tǒng)教育理念的影響，部分教師在組織高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的過(guò)程中，沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，缺乏反思以及改進(jìn)的意識(shí)。將證據(jù)推理作為高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的方向，有助于促進(jìn)教師專(zhuān)業(yè)能力的提升與發(fā)展。由此可見(jiàn)，落實(shí)證據(jù)推理素養(yǎng)的培育能夠優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，形成以學(xué)生為主、以教師為輔的教學(xué)模式。因此，為推動(dòng)高中化學(xué)教學(xué)的可持續(xù)性發(fā)展，教師需要及時(shí)變更教學(xué)理念，基于證據(jù)推理開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。二、基于證據(jù)推理的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)策略目前，在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的具體實(shí)踐中，部分教師對(duì)證據(jù)推理素養(yǎng)的解讀不夠深刻，導(dǎo)致在培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理素養(yǎng)時(shí)陷入困境。筆者結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)基于證據(jù)推理的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)策略，以供廣大教師參考借鑒，幫助教師突破教學(xué)困境。（一）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，鍛煉學(xué)生思維能力新課標(biāo)倡導(dǎo)創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，指導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)知識(shí)用于解決生活問(wèn)題中［3］。在指導(dǎo)學(xué)生基于證據(jù)推理開(kāi)展化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)之前，教師需要為學(xué)生指明實(shí)驗(yàn)的方向，巧妙利用生活中的自然現(xiàn)象、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程等創(chuàng)設(shè)情境，并依據(jù)情境導(dǎo)入化學(xué)問(wèn)題，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活與化學(xué)知識(shí)的密切關(guān)聯(lián)，在實(shí)驗(yàn)探究中解決問(wèn)題，積累經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。以蘇教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)“海洋化學(xué)資源的綜合利用”一課的教學(xué)為例。在本課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要了解海洋化學(xué)資源的分布，能依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源，認(rèn)識(shí)化學(xué)理論與技術(shù)在資源利用中發(fā)揮的積極作用。在講解“從海帶中提取碘”這部分知識(shí)時(shí)，教師可以利用生活常識(shí)創(chuàng)設(shè)情境，向?qū)W生分享相關(guān)資料：碘是人體必需的微量元素，是維持人體甲狀腺正常功能所必需的元素。當(dāng)人體缺碘時(shí)就會(huì)患甲狀腺腫大，人們主要從飲水、糧食、蔬菜和周?chē)h(huán)境中獲取碘。多食海帶、海魚(yú)等含碘豐富的食品，對(duì)于防治甲狀腺腫大很有效。在我國(guó)缺碘地區(qū)，人們主要通過(guò)食用加碘鹽來(lái)補(bǔ)充碘元素。結(jié)合教師所提供的材料，部分思維相對(duì)敏捷的學(xué)生能快速聯(lián)系生活，表示自己曾在家中看到碘鹽。根據(jù)學(xué)生的回答，教師可提出問(wèn)題：“加碘鹽中是否含有碘元素？”接下來(lái)，教師可以順勢(shì)引入本課中學(xué)生需要自主完成的探究實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生利用試紙和生活中常見(jiàn)的物質(zhì)檢驗(yàn)加碘鹽中碘的存在，并指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)多種途徑探究人體攝取碘元素的方法，讓學(xué)生在探究中樹(shù)立健康的生活理念。教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，充分考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平與思維能力，有助于學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題與方向，促使學(xué)生在問(wèn)題的推動(dòng)下收集證據(jù)，思考問(wèn)題本質(zhì)。（二）組織小組討論，收集有效事實(shí)證據(jù)掌握各種證據(jù)的收集方法，是培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理素養(yǎng)的重要保障。受到傳統(tǒng)教育觀念的影響，部分教師在組織實(shí)驗(yàn)活動(dòng)前往往為學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)材料，并耐心講解各個(gè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)方法。這樣雖然能幫助學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，但不利于其思維的發(fā)展。因此，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理素養(yǎng)的目標(biāo)，教師應(yīng)學(xué)會(huì)適度“放手”，給予學(xué)生自主分析、搜集資料的機(jī)會(huì)，開(kāi)展小組合作，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍［4］。以蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1“弱電解質(zhì)的電離平衡”一課的教學(xué)為例。本課的重點(diǎn)知識(shí)是強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)，需要學(xué)生在理解化學(xué)平衡基本原理的基礎(chǔ)上，從宏觀和微觀兩方面認(rèn)識(shí)弱電解質(zhì)的電離平衡。為培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理素養(yǎng)，教師可以在班級(jí)內(nèi)組織探究實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生分析不同電解質(zhì)在水溶液中的電離程度是否存在差異。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)前，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力將學(xué)生分成不同小組，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位搜集有效的事實(shí)證據(jù)。在這一過(guò)程中，有的小組成員結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理，根據(jù)潮濕的手觸摸正在工作的電器可能會(huì)發(fā)生觸電事故這一生活常識(shí)，得出在電解水的實(shí)驗(yàn)中需要在水中加入一定量的氫氧化鈉溶液或硫酸溶液這一結(jié)論。還有部分小組成員閱讀教材，從中搜集證據(jù)，提出可以利用鹽酸、醋酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并做出假設(shè)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展做好鋪墊。由于證據(jù)推理素養(yǎng)較弱，許多學(xué)生可能會(huì)存在信息提取能力不足的問(wèn)題。針對(duì)這一情況，教師需要帶領(lǐng)學(xué)生整理證據(jù)信息鏈，指導(dǎo)學(xué)生從多角度分析、思考問(wèn)題，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。同時(shí)，考慮到部分學(xué)生的學(xué)習(xí)能力較弱，在指導(dǎo)學(xué)生搜集證據(jù)的過(guò)程中，教師需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，防止學(xué)生出現(xiàn)掉隊(duì)的情況。（三）基于證據(jù)推理，指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)歸納在學(xué)生完成小組探究、整理證據(jù)等項(xiàng)目后，教師需要充分發(fā)揮自身的引導(dǎo)作用，指導(dǎo)學(xué)生按照知識(shí)線索進(jìn)行推理，驗(yàn)證自己在探究實(shí)驗(yàn)中的假設(shè)與猜想，得出結(jié)論，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，提高整體教學(xué)質(zhì)量。以蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1“金屬的腐蝕與防護(hù)”一課的教學(xué)為例。在本課中，學(xué)生需要從電化學(xué)的角度合理分析金屬腐蝕現(xiàn)象，并能結(jié)合具體實(shí)例提出金屬防護(hù)的常用方法。在知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合“金屬的電化學(xué)腐蝕”這部分內(nèi)容，完成分析鐵釘生銹的原因以及構(gòu)建金屬的電化學(xué)腐蝕的原電池模型兩項(xiàng)探究任務(wù)。在整理證據(jù)的過(guò)程中，有的學(xué)生提出“鐵釘在干燥的空氣中生銹最慢，在有水、有空氣的環(huán)境下生銹較快，在有電解質(zhì)的溶液中腐蝕最快”這一觀點(diǎn)。教師指導(dǎo)學(xué)生基于證據(jù)對(duì)這一觀點(diǎn)進(jìn)行推理。學(xué)生得出結(jié)論：鐵釘生銹是和空氣中的氧氣、水等發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；在電解質(zhì)溶液中，鐵釘中的鐵和碳形成了微型原電池。教師指導(dǎo)學(xué)生自主歸納，可以有效幫助學(xué)生分析總結(jié)出影響鐵生銹速率的因素，聯(lián)系原電池知識(shí)，構(gòu)建完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)探究中，任何知識(shí)都并非憑空出現(xiàn)，教師需要增強(qiáng)學(xué)生的證據(jù)推理意識(shí)，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)證據(jù)進(jìn)行推理來(lái)得出相關(guān)結(jié)論，加深對(duì)化學(xué)理論的理解。（四）總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)資源培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理素養(yǎng)的最終目的是幫助學(xué)生順利實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移與運(yùn)用，提升學(xué)生的邏輯推理能力［5］。為有效提升教學(xué)效果，在基礎(chǔ)教學(xué)任務(wù)結(jié)束后，教師可以讓學(xué)生回顧所學(xué)內(nèi)容，對(duì)在實(shí)驗(yàn)中積累的推理方法、證據(jù)搜集技巧等進(jìn)行分析。結(jié)合學(xué)生的反饋，教師可以適當(dāng)為學(xué)生補(bǔ)充學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生加深對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解，從而順利達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。以蘇教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)“物質(zhì)的分散系”一課的教學(xué)為例。本課的重點(diǎn)內(nèi)容是混合物，學(xué)生需要根據(jù)混合物的宏觀性質(zhì)分析其微觀組成，并按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)。教師利用塞爾米的“真假溶液”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行導(dǎo)入，并提出“此實(shí)驗(yàn)中的假溶液是濁液?jiǎn)帷钡膯?wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析。學(xué)生完成任務(wù)后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生建立觀點(diǎn)、證據(jù)和結(jié)論之間的邏輯關(guān)系，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行匯報(bào)。學(xué)生總結(jié)得出，塞爾米制得的“假溶液”是膠體，膠體分散質(zhì)粒子的直徑介于溶液和濁液之間。在學(xué)生完成交流匯報(bào)后，為進(jìn)一步提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力，幫助學(xué)生了解化學(xué)知識(shí)在的應(yīng)用，教師可以補(bǔ)充學(xué)習(xí)資料，為學(xué)生分享生活中手電筒晚上產(chǎn)生的光影、三氯化鐵溶液應(yīng)急止血、三角洲的形成等相關(guān)生活現(xiàn)象，讓學(xué)生分析這些現(xiàn)象中所體現(xiàn)的膠體的性質(zhì)，并用證據(jù)證明自己的結(jié)論。教師讓學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，補(bǔ)充學(xué)習(xí)資源，能夠讓學(xué)生了解更多與化學(xué)相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，在開(kāi)放的課堂中提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，提高高中化學(xué)教學(xué)的有效性。（五）完善總結(jié)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)一體化新課標(biāo)倡導(dǎo)教學(xué)評(píng)一體化發(fā)展，要求教師充分利用評(píng)價(jià)的導(dǎo)向優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)教學(xué)發(fā)展。在培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理素養(yǎng)時(shí)，教師需要在學(xué)習(xí)任務(wù)結(jié)束后，針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中的具體表現(xiàn)進(jìn)行分析，并按照學(xué)生的實(shí)際情況設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)后反思，針對(duì)自己在搜集證據(jù)、分析推理過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，在良好的交流合作氛圍下逐漸完善、提升自我。以蘇教版高中化學(xué)選擇性必修3“蛋白質(zhì)”一課的教學(xué)為例。在本課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)掌握氨基酸和蛋白質(zhì)的關(guān)系，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究出蛋白質(zhì)的主要性質(zhì)和檢驗(yàn)方法，體會(huì)到大分子的研究的重要意義。在本課實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后，教師針對(duì)學(xué)生在課堂中的整體表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，在鼓勵(lì)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)行為的同時(shí)，提出部分學(xué)生在證據(jù)搜集階段存在馬虎、搜集方法單一等情況，指導(dǎo)學(xué)生及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，為學(xué)生提供多樣化的證據(jù)搜集方法。在完成評(píng)價(jià)任務(wù)后，教師根據(jù)本課學(xué)生需要達(dá)成的不同水平設(shè)計(jì)如下評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)學(xué)生回顧學(xué)習(xí)過(guò)程，進(jìn)行自主評(píng)價(jià)。水平1：能夠在不依靠外界幫助的情況下自主搜集證據(jù)，能基于問(wèn)題，結(jié)合所學(xué)知識(shí)嘗試提出假設(shè)。水平2：能夠在搜集證據(jù)的過(guò)程中明辨是非，去偽存真，從不同角度對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化等諸多因素進(jìn)行假設(shè)，具有明確的探究方向。水平3：能通過(guò)定量分析的方式有理有據(jù)地