基于“证据推理与模型认知”培育的教学

闫银权

摘要： 化学核心素养的五个方面各有侧重，不同知识的认识功能和素养发展价值不同。阐述“证据推理与模型认知”的内涵与培育目标及其与学习过程的对应关系。以“苯”的教学实践为例，分析与教学内容相关联的核心素养及重点核心素养指向，突出“证据推理与模型认知”素养的培育，形成了挖掘知识所承载的重点核心素养价值、进行核心素养培育的教学策略。

关键词： 核心素养; 证据推理; 模型认知; 教学实践; 苯

文章编号： 1005-6629（2020）02-0051-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，高中化学课程是落实立德树人根本任务、提升学生核心素养的重要载体，化学课堂教学是学生形成和发展核心素养的重要途径。化学学科核心素养包括五个方面[1]，立足于高中学生的化学学习过程，各有侧重，相辅相成。不同教学内容对于各方面核心素养培育的贡献程度并不相同，但每节课均聚焦于与具体教学内容相适切的素养目标，使每节课都成为达成核心素养目标的阶梯，切忌生搬硬套，简单张贴化学学科核心素养标签，核心素养这一终极目标就可以“着落”而不会被悬置[2，3]。当然，强调教学中突出与教学内容相适切的学科核心素养（下文简称重点核心素养），并不排除核心素养的其他方面，而是融为一体，秉轴持钧的。

本文以人教版《化学2》第三章第二节第二课时“苯”[4]的教学实践为例，突出“证据推理与模型认知”素养的培育。搜索中国知网相关文章，有将化学史融入学习中感受科学探究的艰辛及科学家们的贡献的[5， 6]，也有文章进行问题猜想、证据推理教学的[7]。本文则旨在探索教学内容与核心素养的最大关联性，寻找可行的路径，实现不同知识育人价值的最大化。

1  “证据推理与模型认知”的内涵及课程目标

“证据推理与模型认知”是科学思维的两个要素，其内涵及课程目标[8]见表1。证据推理是指基于信息（证据），提出假设，通过逻辑推理的方法形成科学观点;模型认知是指对观察和实验得到的信息进行比较分析、归纳概括后，还需要通过抽象和简化的方法建构模型，再现物质及其变化的基本规律，并能运用模型解释化学现象，揭示本质。证据推理所形成的科学结论也可能是建立了一个模型，模型认知离不开证据推理，证据推理是建构模型的前提[9]。

科学探究和问题解决的过程、化学核心观念和概念的建立都离不开证据推理与模型认知，它们常常融

图1  “证据推理与模型认知”的内涵、培育目标与学习过程的对应关系

合于科学探究和问题解决的思维过程之中。由此建立“证据推理与模型认知”的内涵、培育目标与学习过程三者之间的对应关系（见图1），学生通过具体的学习活动过程实现培育目标，同时学习活动表现也是评价是否达到培育目标的依据。

2  基于知识的核心素养分析

2.1  核心素养与知识的关联性分析

核心素养的形成是以知识的获取为载体的，那么不同知识承载的核心素养目标应得到充分的发掘。具体教学中，要在分析课程标准、教材内容、学情的基础上，思考相关问题： 该课题的显性知识是什么？背后所蕴含的学科观念、方法、价值是什么？这些显性和隐性的知识与哪方面的学科核心素养有关联？有什么教学资源（素材）可以支撑课堂学习活动促进核心素养目标的实现？苯的知识与核心素养的关联性分析如表2所示。

2.2  重点核心素养分析

从表2的分析可知，本节课的知识重点是认识碳原子在苯分子中的成键特点及苯分子的空间结构。隐含的学科思想与方法是研究有机物分子结构和性质的一般思路，隐含的化学学科观念是“物质结构决定性质”。因此，“物质结构与性质”对于承载“证据推理与模型认知”这一核心素养的培养价值是显而易见的。学生不但要掌握关于物质微观结构的具体知识，还要认识到这些具体知识是怎么来的，基于哪些证据、经过怎样的推理过程建立起结构模型，形成对物质结构及性质的理论解释等。结合教学资源分析，确定本课重点核心素养为“证据推理与模型认知”，并通过“宏观辨识与微观探析”、“实验探究”等寻找证据，证实证伪，学生的核心素养得到了多方面的培育和发展。

基于以上分析，确定教学目标为： （1）通过有关资料和实验证据，推理认识苯的结构特点，建构苯的分子模型，初步学习研究有机物结构的科学方法;（2）建构烃分子中碳的成键类型与分子空间结构、性质的关系（认识）模型，预测并解释苯的性质，认识其特殊性，深化结构决定性质的科学观念。

3  教学实践

3.1  提出假设

师： 列举苯在生活生产中的应用引入课题。资料1： 法国化学家日拉尔等人确定了苯的相对分子质量为78，仅有碳、氢两种元素组成（活动见表3）。

3.2  证实证伪

师： 我们假设的苯的分子结构是否是苯的真实结构呢？要基于证据进行分析推理，证实或证伪假设（活动见表4），证据是能够证明某事物的真实性的有关事实或材料，必要时还要进行实验寻找证据。

师： 实验现象表明苯分子中既无碳碳双键，又无碳碳叁键。那我们假设的苯的分子结构都是不正确的。我们需要继续寻找证据修正假设（活动见表5）。

总结： 模型法是我们认识物质、研究化学的一种重要的科学方法。

3.3  建立观念、结论和证据之间的逻辑关系

师： 我们知道“结构决定性质”，那么这一观念与我们所收集的证据及证实的结论之间存在什么关系呢？我们一起来梳理（见图2）。总结： 性质是推断结构的证据，是结构的宏观反映;结构是性质推断的结论，是性质的微观本质;由此形成“结构决定性质，性质反映结构”的化学观念，而观念又指导我们的實践研究，这就是三者之间的逻辑关系。

图2  证据、结论与观念三者之间的逻辑关系

3.4  建立认识模型，应用模型解决问题

师： 烃中碳原子的成键类型不同，决定其分子空间结构、性质就不同（见表6）。

图3  碳的成键类型与空间结构、性质的关系模型

4  教学反思

本节课从多角度分析苯的内容与核心素养各方面的关联性，确定发展学生“证据推理与模型认知”素养的价值最为突出。教学中学生用科学探究的方式学习苯的知识，基于事实提出问题、假设、验证、得出结论。探究过程从宏微结合的视角（苯的性质、苯的卤代物结构），用证据推理的方式，建立苯的结构模型及碳的成键类型与结构、性质的认识模型。并引导学生应用模型，推导苯的性质、解决问题。回归课堂教学的本真状态，学生深刻体会证据推理、模型认知的探究学习过程，推理能力、模型认知能力得到进一步提升，有效地促进了核心素养的培育和发展。

知识的价值更多地在于其承载的育人功能。知识是认识主体针对研究对象，在特定问题驱动下，选取特定认识角度，经历特定推理过程和认识路径形成的特定认识结果。知识的认识功能包括： 认识角度、认识路径、推理判据。正是因為知识的这些认识功能，所以具有核心素养的发展价值[10]。但不同知识的认识功能和素养发展价值不同。在教学中，教师要认真研究、把握不同教学内容，发掘知识背后所隐含的认识功能、学科思想、方法和观念等，思考知识对应的最佳认识路径;要认真研究不同核心素养的内涵、目标与形成路径;厘清不同知识与各核心素养的关联，挖掘不同知识承载的主要核心素养价值，进行突出重点核心素养导向的教学设计与实施，使核心素养真正有效地落实在课堂上。

学生核心素养的形成与发展是一个系统工程，不会一蹴而就。教师要着眼于长远规划的实施，有计划、有依据、有目的地将核心素养融入到每单元、每节课的学习活动过程中，核心素养才能逐渐沉淀为学生的正确价值观念、必备品格和关键能力。

参考文献：

[1][8]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 4～6.

[2]杨玉琴， 倪娟. 学科核心素养视域下的教学目标： 科学研制与准确表达[J]. 化学教学， 2019， （3）： 3～7.

[3]经志俊. 教材过渡期高中化学必修课程教学实施建议——以人教版《化学1》《化学2》的使用为例[J]. 化学教学， 2018， （12）： 24～27， 40.

[4]宋心琦主编. 普通高中课程标准实验教科书·化学2[M]. 北京： 人民教育出版社， 2007： 69～71.

[5]朱鹏飞， 徐惠. 苯的教学设计[J]. 化学教学， 2014， （1）： 40～43.

[6]艾水高. 以化学发展历程为线索的教学设计——以“苯分子结构的确立”为例[J]. 化学教学， 2014， （9）： 44～47.

[7]卓金镇， 张礼聪， 杨亭亭. “问题猜想， 证据推理”彰显化学魅力——苯的教学设计[J]. 化学教与学， 2017， （9）： 54～57.

[9]吴星. 对高中化学核心素养的认识[J]. 化学教学， 2017， （5）： 3～7.

[10]王磊， 魏锐. 学科核心素养发展导向的高中化学课程内容和学业要求——《普通高中化学课程标准（2017年版）》解读[J]. 化学教育（中英文）， 2018， 39（9）： 48～53.