以“据”涵“养”

摘要：在《金属的性质和利用》一课中，以发展学生的“证据推理”素养为目标，以情境为载体，以问题驱动为路径展开教学。具体地，通过精选生活证据，锻炼分析能力;提炼史实证据，发展思辨能力;收集实验证据，培养实证精神。

关键词：证据推理生活史实实验《金属的性质和利用》

2018年12月4日，苏州市初中化学基地校教学研讨活动在南环中学举行，笔者上了一节《金属的性质和利用》展示课（使用沪教版初中化学教材）。本节课的教学，以发展学生的“证据推理”素养为目标，以情境为载体，以问题驱动为路径，以生活证据、史实证据、实验证据为抓手。

一、精选生活证据，锻炼分析能力

《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出：“真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会。因此，教师在教学中应重视创设真实且富有价值的问题情境，促进学生化学学科核心素养的形成和发展。”

《金属的性质和利用》一课，笔者精选生活素材作为证据，引导学生从化学的视角观察世界、体验生活，展开分析推理，构建物质结构、性质、用途与保存方法之间的多重联系。

课始，以表演“打铁花”引入：在绳子末端系一个长尾夹，用长尾夹夹住铁丝绒，点燃后甩动铁丝绒，使其做圆周运动;铁丝绒在空气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。然后，以“打铁花”为引子，提出三个问题：

问题1“打铁花”中使用的是金属铁。在日常生活中，金属的应用十分广泛。日常生活中金属应用的图片，如图1—图4。请根据图中所示的金属用途，归纳一下金属的物理共性有哪些？

问题2（播放铁粉用于麦片添加剂的视频）麦片中添加铁粉的目的是什么？怎样检验黑色粉末是铁粉？

问题3黄铜是铜锌合金，外观呈金黄色。市面上有人用它制成假的“金元宝”来行骗，你能用哪些方法鉴别？

问题1，根据教师提供的生活证据（金属应用图片），学生可以归纳出金属的四大物理共性（金属光泽、导电性、导热性和延展性），体悟物质性质与用途之间的关系（性质决定用途，用途反映性质）。问题2，要求学生应用所学的化学知识论述麦片中添加铁粉的目的以及为什么铁粉可以用作食品添加剂，为食品安全和人体健康提供科学依据。问题3，要求学生根据金属的性质进行分析推理，对“金元宝”的真伪展开鉴定。

二、提炼史实证据，发展思辨能力

古人云：“以铜为鉴，可正衣冠;以古为鉴，可知兴替;以人为鉴，可明得失。”科学发展不是一帆风顺的，总是批判与质疑相伴、坚守与突围紧随。化学史实揭示了化学知识产生的背景和条件。在提供史实证据的基础上展开教学，不仅能帮助学生了解化学知识产生、发展的来龙去脉，增进对科学本质的理解，还能让学生通过对史实证据中的关键事件和人物展开思辨，提高逻辑思维能力，发展“证据推理”素养。

教学中，笔者基于化学史实证据，设计了相关驱动问题。

史实证据1火药是中国古代四大发明之一。在实践中人们发现，在火药中加入金属粉末，燃烧时可产生不同颜色的火焰，并受此启发制成了烟花。

问题1烟花若剧烈燃烧，火星四射，可能是加入了哪种金属？若发出耀眼的白光，可能是加入了哪种金属？镁粉、铁粉燃烧的原理是什么？（金属的个性）

问题2你还知道哪些金属能与氧气反应？这说明金属具有怎样的化学性质？（金属的共性）

问题3怎样理解“真金不怕火炼”这句话？（金属的差异性）

史实证据21625年，德国化学家格劳贝尔意外发现，金属放入酸中会“消失”。这次意外让格劳贝尔有了很多想法。

问题把金属锌粒放入稀硫酸中会发生怎样的变化呢？

史实证据3由于当时人们认为世界上只有一种气体——空气，所以格劳贝尔并不认为发生了化学反应。直到141年后的1766年，英国化学家卡文迪许用六种金属与酸反应，并发现产生的气体具有可燃性，燃烧后会产生水，并把这种气体称作“燃素”。拉瓦锡于1782年重复卡文迪许的实验，并在1787年把这种气体命名为氢气，意为“会制造水的物质”。经过长达162年的研究，人们对金属与稀酸反应的认识才逐渐完善。

问题金属锌与稀硫酸反应是个别现象吗？其他金属能否与稀硫酸反应？同学们动动手，做做实验，看看哪些金属能与酸反应。

史实证据4葛洪是我国晋代著名的炼丹家。一次，葛洪之妻鲍姑用铁勺盛曾青（硫酸铜溶液），几天后，葛洪拿起铁勺使用，奇妙的现象出现了——铁勺变成了“金勺”，金光闪闪。葛洪的徒弟高兴得跳了起来：“点石成金了！”

问题真能点石成金吗？让我们通过实验获取证据。

利用化学史进行教学，并不是简单地讲故事，也不是让学生记住一些重要史实，而是让学生理解化学知识发现的经历、过程以及不同时代化学家们之间的“化学反应”，从而获得科学方法论的价值，并从学科本原上把握化学核心概念发展中所蕴含的学科思想方法。

史实证据1旨在引导学生思考金属与氧气反应的现象，体验物质性质与用途之间的关系。史实证据2旨在引导学生沿着前人研究的脚步，就金属与酸反应的现象与原理展开探究。史实证据3旨在引发学生深入体悟：在科学发展的历史长河中，任何知识都来之不易，都是艰辛付出的结晶;在山重水复之际，唯有大胆质疑、小心求证、深度思辨，方能突破局限，迎来柳暗花明的盛景。提供史实证据4的目的有两个：一是展示我国在湿法冶金方面的卓越成就，二是引导学生展开思辨。

三、收集实验证据，培养实证精神

实验是化学的“最高法庭”。利用实验引导学生展开操作与思考，可培养学生的实证精神：从宏观现象上观察，从微观结构上解释并用化学符号表示物质的性质和变化，建立观点、结论与证据之间的逻辑关系。

在每个史实证据之后，笔者还安排了与之对应的实验：

实验1用坩埚钳夹住一根铝条，在酒精灯上燃烧，观察实验现象。保持灼烧，用探针划开铝表面的膜，有什么现象？

实验2用启普发生器（或替代装置）演示金属锌与稀硫酸反应。

实验3先在矿泉水瓶底部放入镁条、锌粒、铁钉和铜片四种金属，然后三个小组加入稀盐酸，另三个小组加入稀硫酸，观察有无反应以及反应的快慢（由于很难控制金属的表面积和厚度一致，该实验仅让学生初步感知不同金属反应的速率有差异）。

实验4（1）将一根洁净的铁钉浸入井穴板上的硫酸铜溶液中，观察现象;（2）将一根洁净的铜丝插入井穴板上的硝酸银溶液中，观察现象。

质疑和实证是科学探究的精神核心。化学探究是以实验为主的探究活动，强调用实验的方法探究分子层面上物质的组成、结构、性质及其变化规律，用实验的方法学习和研究化学。

实验1配合史实证据1，旨在突出金属铝与氧氣反应的特殊性，让学生动手实验，观察金属铝表面致密而结实的氧化膜，在此基础上，引导学生归纳金属与氧气反应的基本规律。实验2是一个微探究活动，重点探究金属锌与稀硫酸反应后的生成物。为了收集硫酸锌生成的证据，教师可以这样进行实验：在试管内加入金属锌与稀硫酸，待反应完全后，将试管置于冰箱内冷却，析出白色硫酸锌晶体。探究生成的是哪种气体时，学生根据已有知识猜想可能是氧气、二氧化碳、一氧化碳或氢气，根据质量守恒定律可以排除二氧化碳和一氧化碳，依据气体能够燃烧可以证实生成的是氢气。实验3则是对实验2的延续，目的是研究金属与酸反应的递变性。通过对比实验，学生初步体会到：几种金属都能与稀盐酸（或稀硫酸）反应，但是反应速率有差异。实验4是研究金属与盐溶液的反应，让学生通过观察、分析实验现象，推测发生的化学反应。

参考文献：

[1] 黄毓娴.用化学史发展学生学科思维——以“金属的化学性质”教学为例[J].中学化学教学参考，2017（9）.

[2] 孟献华，倪娟.基于科学发展历史的教学设计层次分析[J].化学教育，2018（1）.

[3] 王宝斌.“阿基米德支点”：发展学生化学核心素养的最佳切入点——以“几种重要的盐”教学为例[J].中学化学教学参考，2016（1/2）.