基于证据推理与模型认知的教学实践——以高中化学苏教版必修模块的离子反应为例

何清松

（福建省莆田哲理中学，福建莆田 351100）

引 言

高中化学具有五项核心素养，其中证据推理与模型认知是化学学科知识原理的基础部分，也是学生在学习过程中质疑、解疑必备的品格和能力。因此，教师帮助学生理解化学核心知识、发展化学综合能力、树立化学核心价值观，这和证据推理与模型认知核心素养息息相关。笔者以离子反应课堂教学为例，详细分析如何在教学实践中通过证据推理与模型认知核心素养落实构建学生的知识体系和应用能力。

一、用证据推理与模型认知建构离子反应的概念

【创设情境】演示：向三只盛有澄清的石灰水的小烧杯中通入CO2、滴加Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，观察到三只烧杯中都出现了浑浊现象；然后再取三只盛有澄清的石灰水的小烧杯加入适量CaCl2溶液，重复上述实验，观察到只有加入Na2CO3溶液的小烧杯里出现了浑浊现象[1]。两次实验的现象不尽相同，造成这种现象的原因是什么呢？

【导学】建构认知离子反应与离子方程式概念的模型

（一）离子反应的建模

用电子白板给出离子反应的概念。强调以下几点：高中常见的离子反应一定有电解质参与反应；离子反应实质上是电解质电离出的离子之间的反应。

演示实验：取一支试管，加入适量CuSO4溶液，再滴加KCl 溶液，无明显现象。让学生分析混合溶液中电解质电离出的离子：Cu2+、SO42-、K+、Cl-，认知微粒之间不发生化学反应；另取一支试管，加入适量CuSO4溶液，再滴加BaCl2溶液，观察到溶液出现白色沉淀。让学生分析混合溶液中电解质电离出的离子：Cu2+、SO42-、Ba2+、Cl-，认知微粒之间发生了化学反应，即Ba2++SO42-=BaSO4↓。

（二）离子方程式的建模

概念：用实际参加反应的_________来表示反应的式子。

让学生根据上述实验建构BaCl2溶液与CuSO4溶液反应的公式：

第一步：写。正确书写该反应的化学方程式：BaCl2+CuSO4=______________。

第二步：改。意识到电解质中的易溶于水、易电离的物质才可为离子的形式，注意那些难溶的电解质、非电解质(如CO2气体)、水(可以适当地提示是弱电解质)等仍用化学式表示。则上述反应的化学方程式可改写为Ba2++2Cl-+Cu2++SO42-=BaSO4↓+______________。

第三步：删。像数学方程一样，删去方程式两边相同(也就是不参加反应)的离子：Ba2++SO42-=_______。

第四步：查。检查方程式是否满足质量守恒、电荷守恒。

创设目的：通过演示实验帮助学生建构离子反应与离子方程式概念的认知模型，是课堂教学的重点内容，尤其是离子方程式的书写需要学生消化好并形成步骤[2]。因此，可采取在已有的电解质电离的基础上让学生展开讨论，采取证据推理的方式自主探究。

【创设情境】演示：①取一支试管，加入适量CuSO4溶液，再滴加NaOH 溶液，观察到有蓝色沉淀生成。

②取一支试管，加入适量NaOH 溶液，先滴加3 滴酚酞溶液，再滴加稀盐酸，观察到溶液先变红，后红色褪去。

③取一支试管，加入适量Na2CO3溶液，再滴加稀盐酸，在试管口迅速套一只气球，观察到试管中有气泡产生，气球变大。

【导学】建构复分解反应类型离子反应发生条件的认知模型

让学生写出离子方程式，归纳其特征。实验①中有沉淀生成，实验②中有水生成，实验③中有气体放出。

创设目的：一组实验出现不同现象，据此让学生建构不同离子反应发生条件的认知模型，是一种建立在证据推理上的认知模型，充分体现了教学实践中的证据推理与模型认知核心素养的运用过程[3]。

二、用证据推理与模型认知深化离子反应的概念

合作交流1：根据研究的需要，可以从多角度对物质进行合理分类，化合物可从电解质和非电解质的角度进行分类。谈谈对这种分类的理解。

合作交流2：离子方程式能否表示某一具体的化学反应？说说理由。

创设目的：通过合作交流的方式让学生进一步挖掘课堂新知，一方面，可以让不同的智慧进行交融；另一方面，也是对化学概念的推理过程，是深化离子反应概念的过程，可以达到快速提升学生化学核心素养的目的。

三、用证据推理与模型认知内化离子反应的概念

（1）电解质和非电解质概念的内涵与外延。

用化合物电离出离子的种类，对酸、碱、盐进行分类。

（2）强调离子方程式可以表示什么样的化学反应，表示什么类型的离子反应。

离子方程式的概念建模，强调书写离子方程式的一般步骤是：写、改、删、查。

（3）复分解反应都是离子反应，其发生反应的条件有沉淀生成、放出气体或生成水。

创设目的：再次对本节重点内容的模型认知进行画龙点睛，引导学生归纳总结知识结构。这是用证据推理与模型认知内化离子反应概念的过程，是提升学生化学学科核心素养的不可缺失的环节。

结 语

总之，离子反应是高中化学中的两大反应之一，是认知化学反应原理的基础，而离子方程式揭示了离子反应的内在本质。纯粹的化学理论知识枯燥、乏味，如果教师滔滔不绝地讲授，学生就会望而却步[4]。因此，对离子反应进行课堂教学，需要将相关化学概念建模化，在演示实验现象的证据推理中建构认知模型，让课堂探究学习的气氛变得轻松活跃，使课堂教学与学生的身心特点相适应，从而提高课堂教学效率。毋庸置疑，在课堂教学中用证据推理与模型认知建构离子反应的概念，然后深化离子反应的概念，最后内化离子反应的概念，环环相扣，学生就能对其有深刻的理解，学生的化学核心素养也会得到有效提升。