发展学生证据推理能力的活动设计研究

杨 婷

(江苏省苏州市太仓市沙溪第一中学 江苏苏州 215421)

初中阶段的学生已经具备一定的化学知识学习能力，而证据推理作为化学核心素养的重要组成部分，也逐渐受到教师的关注与重视。对于初中化学学习，大多数学生无法运用化学知识分析与解决实际问题，而在初中化学教学中，关于证据推理教学方法的使用也是少之又少，使学生的证据意识也存在不足，进而导致学生在证据收集、信息处理、逻辑表达及推理分析等方面存在短板，为此，初中化学教师一定要加强对证据推理教学方法的运用，转变学生化学学习方法，促进学生思维水平的提升，且学生证据推理能力的发展在一定程度上还有利于初中化学教学效率的提升。

一、证据推理概述

所谓的证据推理简称D-S推理，也被称之为登姆普斯特·谢弗推理方法，主要围绕某一假设对其命题不确定性进行多角度描述。证据推理主要由证据基础、科学推理以及逻辑关系相互构建而成，其理论基础为皮亚杰的认知发展理论。新课程标准对学生证据推理能力也进一步进行了解释，即具备证据意识能够根据证据对化学组织的结构、变化等提出可能出现的假设，并对其进行分析与推理的方式加以证实，进而构建论点与结论之间的逻辑关系，以此对研究对象的本质特征、构成要素等之间的相互关系进行了解与掌握。自2017年化学核心素养的提出，证据推理也再次成为教育界关注的热点问题，而如何在化学教学中通过开展证据推理活动实现学生证据推理能力的发展也成为现阶段初中化学教学需要深入研究的重要课题[1]。

二、发展学生证据推理能力的活动设计

（一）教材分析

“奇妙的二氧化碳”是沪教版九年级化学上册第二章身边的化学物质第二小节内容，是初中化学教学中需要学生重点掌握与了解的物质之一。初三阶段的学生已经对性质活泼的氧气有了认识与掌握，为本次基于推理能力的教学活动开展也提供了一定的基础。

（二）学情分析

在学习“奇妙的二氧化碳”之前，学生已经对“性质活泼的氧”进行了学习，而二氧化碳在学生的日常生活中也是常见的一种物质，如汽水、跳跳糖、植物光合作用等都会涉及关于二氧化碳的内容。所以，教师可以以学生的实际生活为切入点，通过开展证据推理活动教学的方式来培养学生的逻辑推理能力与解决问题能力。初中阶段的学生往往希望通过自主学习与探究的方式来获得某一物质的规律，为此，基于证据推理活动的组织与实施，教师则需要引导学生通过收集证据、分析推理、得出结论等方式，促使学生主动寻找物质发展规律，进而实现学生证据推理能力的发展，提高学生的化学核心素养。

（三）教学目标

1.从不同角度寻找证据对二氧化碳的性质进行判定；

2.对二氧化碳的用途进行了解；

3.将证据推理结论运用于生活。

（四）重点难点

教学重点：从不同角度寻找证据对二氧化碳的性质进行判定。教学难点：二氧化碳与水的反应。

（五）教学活动

1.证据推理1：二氧化碳的食用——跳跳糖

教师以学生日常生活为证据推理教学活动开展的切入点，并以问题的方式引导学生对生活中的二氧化碳进行探究与分析。首先，教师提出问题：为什么跳跳糖会跳？跳跳糖中什么物质在跳？教师提出问题之后，需要引导学生通过对跳跳糖外包装进行观察来获取线索，进而得出：跳跳糖中的配料中含有二氧化碳，随后教师利用石灰水进行验证，让学生对其现象进行观察与分析。石灰水验证现象：当跳跳糖处于石灰水中时会冒出小气泡，并发出噼啪的声音，而石灰水则依旧是清澈的。学生面对这一现象时往往无法利用所学知识进行解释，所以，教师可以再次引导学生对跳跳糖的配料进行审查，以获取新的线索与证据，进而得出：跳跳糖配料中含有柠檬酸、DL-苹果酸，这两种物质会与石灰水产生反应，这也是石灰水没有变浑浊的主要原因。通过跳跳糖初探二氧化碳实验探究，既可以激发学生的学习热情，又能让学生在教师的引导下，通过自主探究的方式进行实验证据搜集与分析，进而得出推理结论。之后教师再次提出问题：二氧化碳在一般情况下会处于无色、无味的状态，但是它是如何被发现的呢？进而引出下一个证据推理活动。

2.证据推理2：二氧化碳的发现——燃烧

利用多媒体为学生出示阅读材料：十七世纪初，比利时化学家海尔蒙特发现，木炭燃烧完之后不仅会有灰烬的堆积，还会伴有气体，对该气体证实之后得出，此种气体不能燃烧，可以让蜡烛熄灭，后被证实为二氧化碳。根据此材料便可以推理出二氧化碳的性质表现为不能燃烧、不能助燃、密度大于空气。之后教师提出问题：蜡烛燃烧可以产生二氧化碳，但是如何证明蜡烛燃烧之后有二氧化碳生成？

实验验证：将学生划分为若干个小组，引导学生利用干而冷的烧杯罩到火焰上方，停留片刻之后迅速将其翻转，并将石灰水倒入烧杯，晃一晃之后发现烧杯中的石灰水并没有变浑浊。由此便可以推理出蜡烛燃烧之后会生成二氧化碳，而生成的二氧化碳由于受到热膨胀影响，其密度要小于周边的空气，为此会在烧杯中上浮而逸出。之后教师让学生将烧杯更换为集气瓶，并用玻璃片封住瓶口，之后发现石灰水变浑浊，进而得出在一般情况下，二氧化碳的密度大于空气的结论。尽管海尔蒙特发现并证实了二氧化碳的存在，但并没有纯净的二氧化碳，科学家是如何对二氧化碳进行制取的呢？进而引出下一证据推理活动。

3.证据推理3：岩石中的二氧化碳——制取

教师提出证据：1755年，英格兰化学家布莱克在煅烧白垩之后发现其质量减少，经检验得出逸出的气体便是二氧化碳，这也是首次制取二氧化碳。由此得出，煅烧白垩便可以实现对二氧化碳的制取，而在实验室中如何对二氧化碳进行制取？之后教师引导学生通过简单的实验对二氧化碳进行检验，并组织学生向石灰水中吹气并观察石灰水的变化，由浑浊变为澄清，进而得出，反应物相同，反应物的量不同，其产物也可能不同。通过以上验证推理得出：二氧化碳可以与石灰水产生反应，但是却无法判断二氧化碳的水溶性以及能否与水产生反应[2]。

4.证据推理4：饮料中的二氧化碳——水溶

理论：气体的溶解与温度、压强有着密切的关联；其证据为：在1766年，英国化学家卡文迪许经过实验得出，在一定温度下，1体积的水能够溶解1体积的二氧化碳，并伴随压强的增加，溶解的也会更多。进而得出：二氧化碳能够与水相溶，但依旧无法确定二氧化碳是否可以与水产生反应。提供证据：1774年，瑞典化学家贝格曼发现，将紫色石蕊放入具有二氧化碳的水中，紫色变为红色，由此得出结论：二氧化碳能够与水发生反应，进而产生一种酸性物质，而这种酸便可以将紫色变为红色。

三、结束语

总而言之，在初中化学教学中开展证据推理教学活动，能使学生立足于事实论证，并在教师的引导下对实验进行观察、分析、推理，可培养学生的逻辑推理能力，提高学生的认知，进而实现学生证据推理能力的进一步发展，促进学生化学核心素养的提升。