高三化学教学中“证据推理”素养的培养路径

杜开颜

摘 要 “证据推理”是《普通高中化學课程标准（2017 年版）》中提出的核心素养之一。文章探讨高中化学教学中“证据推理”的内 涵及各年级落实该素养培养的教学特点，结合实例阐述高三化学教学中围绕证据的收集和整理、问题的逻辑和推理的若 干培养路径。

关 键 词 证据推理;核心素养;化学教学;培养路径

“证据推理”是一个专用名词，又称登姆普斯特- 谢弗推理方法，是指从不同的数据源中获取信息，用 科学方法综合证据，得出结论。“证据推理”包含两个 环节：寻找有用的事实和缜密的逻辑推理方法。《普通 高中化学课程标准（2017年版）》中明确提出了高中化 学学科的五个方面核心素养，其一是“证据推理”素 养。“证据推理”素养是指学生能应用所学的物质性质 （有用的事实）、反应原理（推理方法），推测新情境中 化学现象产生的原因，使化学现象得以解释。这其中 仍然包含上述两个环节。高中三年的化学教学，高 一、高二教学内容是“证据推理”素养培养的准备阶 段，即认识“证据”，学习推理方法。高三总复习阶段， 是学生将事实，方法综合起来，最终形成“证据推理” 素养的关键时刻。化学学科核心素养中的“证据”，有 两个含义：一是高中教材中出现的所有化学概念和各 类物质特征，二是试题中出现的新信息。学生只有将 二者紧密结合起来，形成“证据链”且“证据”之间互相 印证，并应用化学原理和物质结构的内容（即化学方 法）进行推理，才能很好地解答化学问题。近几年的 高考化学试题，大多需要用到“证据推理”。

一、抓“证据意识”培养，建立庞大而有序的“证 据库”

高考试题的呈现方式主要是文字、图形、表格等， 这些都是学生获得答案的“证据”。如何快速、准确地 识别有用、有效的“证据”，需要学生自身的大脑中有 “证据库”，才能在遇到新的信息时与大脑中已有的 “证据”进行比对，从而获得有用的解题“证据”。因 此，必须帮助学生建立数据庞大的“证据库”。

1. 剖析高考试题与教材的关系，认识“证据”在解 题中的作用

在高三的起始阶段，不少教师往往忽视对学生进 行试题与知识之间联系的指导，总觉得先掌握基础知 识才能谈得上解题，致使学生在很长一段时间不明白 高考究竟考什么、怎么考，这种状态直接影响学生最 后的学习效果。因此，在高三教学的各个时期，教师 都要利用高考试题，精心、耐心地设计教学，不断帮助 学生认识高考试题与知识的联系，认识试题中“证据 推理”素养的考查方式。

例如，关于弱酸概念的考查，2014年全国理综卷 的呈现方式是：次磷酸（H3PO2）是一元中强酸，写出其 电离方程式，判断NazHPO？是正盐还是酸式盐？在高 三开始的第一节课，大多数教师的教学内容是物质的 分类，教学设计是讲解复习资料中的分类原则、各类 物质的定义。这使学生感觉这部分内容就是背诵，没 有任何悬念。但是，遇到这样的高考试题，学生却不 见得能做好，甚至不得分。因此 ，像这种基础概念的 教学，不能仅停留在要求学生熟悉概念、背诵概念的 层次，而应该深入剖析概念的深层次含义，并列举实 例，让学生明确此类概念的考查方式，如何在题目中 找到已经熟悉背诵的文字“证据”，让学生在高三的初 始阶段就对应用证据推理方式解题有初步的认识。

1. 应用查缺补漏的方式，建立基本“证据库” 中学 教 学内容除了常见 的 无机物 、有机物的 组 成、结构和性质外，像上述“弱酸”这样的概念有很多， 每一个概念的宏观表征、微观表征以及化学符号的规 范表达，都是基本“证据库”的内容。只有掌握大量的 “证据”，才能在新的应用场景中快速地联想并进行推 理。因此，高三的第一轮复习必须完成高中知识的全 覆盖，即完成教材中的“证据”搜集工作。

但是，这样的全覆盖复习不同于高一高二的新课 教学，也不是学过课程的压缩版，而是应该用查缺补 漏的方式，找出高一、高二的知识缺漏并弥补，形成高中化学的系统化知识，也就是学生的基础“证据”库。

1. 丰富“证据”之间的联系，形成“证据链” 因为教材编写思路的原因，高中化学教材对同一 物质不同侧面的介绍经常分散在不同章节。在总复 习阶段，要将这些知识全部归拢，形成知识体系。该 知识体系中，每种物质需要了解的项目尽可能一致， 做到条目明晰，这样有助于学生形成认识物质的基本 逻辑方法，为形成推理能力打下基础。如关于物质的 学习，逻辑顺序是：组成—结构—物理性质—化学性 质—制备（工业制法和实验室制法）—用途。同时，将 物质结构和性质》和《化学反应原理》模块对物质的 性质解释融入其中，使学生对常见物质的一些性质有 深刻的理解，并且尝试用图示的方式，表达出物质性 质之间、性质与结构和原理之间的联系，即“证据”之 间的连接，以便在脑海中形成物质的“证据链”。如图 1是氨的结构与部分性质之间的关联。

1. 多角度认识“证据”的各种特征，提高识别有用 证据的能力

高一高二的教学，大多只要求学生从某一侧面认 识物质性质，角度比较单一。高三阶段的教学目标就 应该是多角度认识物质，这样一方面使学生能立体地 认识物质，另一方面，促使学生不断积累物质各种侧 面的“证据”特征，为在新情境中识别有效“证据”打下 基础。

例如，关于二元弱酸在水中的电离平衡体系，各 种微粒共存并满足一定的定量关系。常见的教学内 容是：①K值的表达一离子与分子数量的固定比例;② 元素守恒—同一元素的各种形式微粒个数总和不变 （物料守恒）;③电荷守恒一各种离子的数量关系。

上述教学内容从 三个侧面认识溶液中各种微粒 存在的关系，并且都是用代数形式表达。但这样的教 学内容无法达到2017年高考全国I卷第13题的要求。 该题的题干是：常温下将NaOH溶液滴加到己二酸 （H2X）溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系 如图2所示。这是用图像表达溶液中H⁺与X^2-、HX^-、 H2X的微粒数量关系。它是将心1 K表达式进行数学 变形，获得pH与离子浓度的线性方程，H = -1gK?2 + lg "X）和 p^H= ^{- 1}g^K?₁+ ¹g c^（HX）。因此，在教学中如果能帮助学生建立该方程并且画出图像，了解图 像中的各种性质，学生掌握这些“证据”后，就能很好 地完成此题。

二、抓“推理方法”训练，形成缜密的逻辑思维 能力

掌握“证据”，只是进行推理的基础。推理是依赖 于逻辑的，培养学生的逻辑思维能力要从培养问题意 识入手，培养学生用逻辑的观点看问题、思考问题，并 不断引导学生总结常见的逻辑推理方法，形成程序性 知识。通过长时间的训练，达到推理能力的提升。

1. 应用问题引导教学，培养问题意识

应用问题引导教学可以有效地激发学生的学习 兴趣，进而促进学生的问题意识培养，理解问题与知 识之间的关联。如关于SO₂的复习，这是一个知识性 很强的教学内容，将知识设置成场景中的问题，组织 学生讨论问题，不仅能起到知识的复习作用，而且能 培养学生应用知识思考的习惯。

教学设计如下：①如图3实验，预期各个部分可能 产生的实验现象，写出相应的化学方程式，并说明这 些现象体现了 SO2的哪些性质？

• 可以将实验装置中的哪些试剂药品更换，体现 SO2同样的性质？但产生的现象相同吗？如果不同， 可能产生哪些现象？
• 讨论S02与NaOH溶液反应的定量问题，说明尾 气吸收为什么不用石灰水。

■教学研究〉 化学教学

• 学生总结S02的各种性质、制备的知识，形成证 据链图。

高三的每节课都能做到根据教学目标设计情境 问题，引导学生应用化学知识思考问题，而不是简单 地背诵教材中的知识，有助于学生形成思考问题的习 惯，对学生的能力提升有很大的促进作用。

1. 理解问题设置的逻辑，读懂新情境

要提高学生的推理能力，首先要让学生明确所要 面对的问题，这是进行推理的前提和出发点。化学情 境中的问题设置是有逻辑的，遵循化学学科的基本研 究方法和基本思路，有较强的学科特点，它需要专业训 练才能够掌握。因此，在教学中一定要关注关于问题设 置逻辑框架认识的教学，帮助学生找到问题的落脚点。

例如， 2019年高考北京卷第 28 题，如果学生没有 经过训练，是很难读懂这道题究竟要问什么。此题围 绕着SO2气体与AgN03溶液反应，进行深入的讨论，将 讨论设置成问题。像这样探究物质之间的反应是经 常出现的情境，一般有以下逻辑框架，见图4。

该试题直接将图4中的实验现象和推测生成物两 个步骤作为已知条件，题中的实验二就是定性确定生 成物，实验三就是设计实验探究产物的生成原因，理 解了问题的基本思路，再结合实验方法和化学原理， 才能很好地完成此题。

1. 关注解决问题的逻辑架构，训练捕捉有用“证 据”的能力

化学问题的解决是有一定规律和方法的 ，这是可 以进行推理的依据。因此，在教学中，就要关注解决 问题规律的教学。推理的逐步深入，又和证据的不断 补充、丰富相辅相成，新的证据推动推理的进一步进 行，直至最后解决问题。所以，学生能很好地完成证 据推理，应包含下列步骤：读懂情境—建立解题逻辑 框架—寻找有用的证据—准确表达。

例如，2017高考全国I卷27题（题略）

这道题是新情境中方程式的书写，看似简单，其 实是需要建立这样的逻辑框架 ，一共需要五个步骤 ， 见图 5。这其中的每一个步骤的推进，需要学生找出 题中的证据进行推理。证据①是根据题中信息“钛主 要以TiOC12^-形式存在”以及后续的流程，確定需要写 的方程式是钛铁矿的主要成分FeTiOs与盐酸反应，其 他杂质不必写;证据②是要找出FeTiOs中的钛和铁的 化合价与 TiOC1²4^-的化合价（题中找“证据”），以及盐 酸是否有氧化性（教材中的“证据”）等确定该反应是 否是氧化还原反应。证据③是根据题中的信息是矿 石，推测主要成分FeTiOs应是不溶于水，在离子方程 式中应写分子式 ，题中 已经给出 生成物钛元素的形 式，这样就可以表达出反应物、生成物;证据④是根据 学习过的方程式配平方法配平。

由此可见，要完成一道小题，也是由诸多的逻辑 推理和有效证据相结合才能完成，任何一个环节出问 题，可能学生就不能得分。因此，引导学生学会建立 正确的解决问题逻辑框架，并寻找有用的证据是教学 的重要内容。

1. 总结问题类型和相应的推理思路与方法，形成 解决问题的程序性知识

不同的问题有不同的逻辑推理思路，问题与解决 方案是一一对应的。因此教学时要适时提炼问题类 型，将问题、解决方案的思路结合起来教学，促进学生 掌握推理方法。同时，要将推理方法作为重要的程序 性知识，要求学生掌握，并且多次重复出现，让学生反 复训练，才能习得这些程序性知识。

例如，上例谈到的关于离子（化学）方程式书写 ， 一般都要经历五个步骤，每个步骤继续推理时需要的 证据及其寻找方法都是相近的。根据这几个步骤，通 过一段时间的不断练习，学生是可以掌握新情境中化 学方程式的书写的。

参考文献：

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[2]詹发云.基于“问题探究证据推理”的教学设计教 学月刊（中学版），2018（1）：81-85.

[3]李似麒，林玉琼.高考理综I卷化学图像题对“证据推 理与模型认知”的考查及启示福建教育学院学报，2017 （11）：126-128.

[4]卓金镇，张礼聪，杨婷婷.“问题猜想，证据推理”彰显 化学魅力一苯的教学设计化学教与学，（）

（责任编辑：张贤金）