对培养学生“证据推理与模型认知”的认识和思考

罗小虎，柏任流，向 毅

(1 黔南民族师范学院化学化工学院，贵州 都匀 558000；2 黔南民族师范学院附属中学，贵州 都匀 558000)

“证据推理与模型认知”是化学对物质及其变化的认识方式，是基于观察和实验等方法获取的物质及其变化的事实并进行分析推理、抽象概括、建构模型以揭示化学变化及其规律的过程，是运用证据推理和模型化思想解决相关化学问题的能力和品质[1]。“证据推理与模型认知”属于化学核心素养五个维度之一，是化学核心素养的思维核心[2]，对提高课堂教学效果具有重要意义。开展有效课堂教学离不开教师的正确引导，如何在“证据推理与模型认知”理论体系下，有意识地训练学生化学思维方法？本文将根据《义务教育化学课程标准(2017年版)》，把培养学生“证据推理与模型认知”划分为三个水平：水平一是物质及变化，水平二是宏观和微观，水平三是定性与定量[3]。在常规教学中如何具体表现了，下面以《义务教育教科书·化学》中的学习内容为例，谈谈培养初中学生“证据推理与模型认知”的几点认识和思考。

1 基于知识由来的情境素材，在物质及变化中培养学生“证据推理与模型认知”

“对于学生的经验来说，教学之初不仅引起学生的兴趣产生关注，还要唤起学生的联想，要使过去的经验结构与新知的结构产生关联[4]。”这种关联，是将新知源头作为教学起点，通过“结构型初始问题”，达到激发学生学习新知兴趣的目的。学生对新知有兴趣，教师才能有效的引导学生抽象化学知识、演绎化学知识和解决实际问题，在物质及变化层次中培养学生“证据推理与模型认知”。

例如，人教版九年级《化学》上册第二单元课题2“氧气”，教师可以从学生小学已经知道的氧气的存在和氧气能供给呼吸等性质出发，激发学生如何从化学角度研究氧气性质的学习兴趣，为进一步研究氧气性质作准备。由于本课题主要研究氧气的化学性质，接下来可以安排几个不同物质与氧气反应的实验，实验的过程揭示了氧气知识获得的学习模式：第一，实验。带火星的木条、硫、木炭和铁丝四种不同物质在氧气中燃烧。第二，观察。观察不同物质在氧气中燃烧现象。第三，思考。反思这四种不同物质在空气和氧气中的现象不同的原因。第四，分析。基于实验，得出氧气化学性质。这样的学习模式，遵循学生认知规律，有助于学生有效的记忆。

物质及变化中培养学生“证据推理与模型认知”过程：第一，分辨几种典型刺激模式。刺激模式需要教师选择学生容易接受、具有代表性的经验或事实。第二，概括出几种刺激模式的共同属性。例如，带火星的木条、硫、木炭和铁丝与氧气反应的共同特征之一是：两种物质发生反应。第三，抽象出概念。本课例中，化合反应的概念：由两种或两种以上的物质反应生成一种新物质的反应。

物质及变化通常是在客观事物基础上进行的，例如，本课例是基于学生已有知识水平，根据不同物质与氧气发生反应特征，抽象概括出它们的相同特征，这是直觉表现阶段的“证据推理与模型认知”。在教学过程中，教师可以通过合适情境作为引入，符合学生认知特点，能有效激发学生学习新知欲望，对在物质及变化中培养学生“证据推理与模型认知”起到积极促进作用。

2 设置过程性变式引入新知，在宏观和微观中培养学生“证据推理与模型认知”

宏观和微观的“证据推理与模型认知”是建立在直觉表现(物质及变化)基础上的进一步发展。此水平的有关属性已经从物质及变化中“提取”出来，但并没有完全脱离物质及变化，是部分属性“脱离”了。由此可见，化学学习过程具有一定层次性。为了保证学生这种层次性学习能有效推进，教师可以在教学有意识地进行过程性变式(主要涉及化学概念)，使学生对概念的理解由具体认知过渡到本质，甚至是更深次的理解。

例如，人教版九年级《化学》上册第三单元课题2“原子的结构”，主要解决的内容包括两个方面：第一，原子的构成。第二，原子核外电子排布的初步知识和离子的形成。由于原子远离学生的生活经验，具有一定的抽象性，学生不容易理解和接受。如何让学生从本质上理解原子了，可以通过“过程性变式”，对“原子的结构”学习进行多阶段铺垫，让学生经历“先具体再抽象”的认知过程，以达到对其本质性的理解。

铺垫一：宏观举例体会原子的相对“小”与“大”。这一阶段，让学生发挥想象力，体会原子和原子核的相对大小。例如，如果原子是一个体育场，那么原子核就是里面的一只蚂蚁。

铺垫二：采用对比方式完成“表3-1几种原子的构成”和“表3-2构成原子的粒子的质量”相关内容的阅读。在铺垫一基础上，从微观角度引导学生发现核外电子的排布和离子的形成。

通过铺垫一和铺垫二，学生从宏观到微观体会了“原子的构成”和“原子核外电子的排布”这两个教学内容。“过程性变式”如何具体表现？首先，由宏观实例，诱发学生的想象力，把“原子”这一抽象对象具体化。其次，基于对“原子的构成”宏观了解，需要对“原子”微观方面进行更深了解。在这个教学过程中，由具体到抽象两个阶段铺垫，促进学生在宏观和微观中的“证据推理与模型认知”。

3 遵循已有认知结构，在定性与定量中培养学生“证据推理与模型认知”

定性与定量中的“证据推理与模型认知”，已经摒弃了具体客观事物，通常由概念、关系等表述已经简约化了的一类事物。这一阶段的“证据推理与模型认知”不再局限于物质及变化、宏观和微观，由对事物表面特征和联系过渡到对事物本质特征与联系的研究。例如，学习者头脑中的化学知识本质特征与联系指的是认知结构。认知过程通常是螺旋上升式的，即学习者原有认知结构影响着现有认知结构的获得。所以，教师在教学中，要遵循学生已有认知结构，使现有认知结构的获得积极而有效。

在常规教学中，定性与定量中的“证据推理与模型认知”通常是在对事物已有认知结构下，继续对这一类事物的本质及联系进行比较分析，从而实现能够区分一般与特殊属性。教师可以帮助学生把相应化学知识“内化”到已有认知结构中去，“内化”过程就是新的化学知识与学生已有知识水平在相互作用中产生积极心理意义的过程。

例如，人教版九年级《化学》下册第九单元《溶液》，这一单元学习内容，是一些不能由客观事物直接抽取的，完全理想化的化学对象。教师如何让学生有效掌握这些比较抽象的化学知识？总的来看，这一单元的课题1是从定性的角度初步认识溶液，课题2是从定量的角度研究物质溶解的限度，课题3则是进一步从定量的角度认识一定量的溶液中究竟含有多少溶质。三个课题是从宏观和微观两个方面展开“溶液”相关内容，新课题学习都是以前一个课题为基础的，步步深入。

4 结 语

总而言之，采取该方法既符合化学学科的逻辑规律，又符合学生的认知规律，便于学生理解接受。所以，有关定性与定量的教学内容，教师主要从学生原有化学知识为出发点，采用恰当教学方式，培养学生“证据推理与模型认知”。