基于证据推理与模型认知素养培养的高中化学教学策略探究

施扬敏

（福建省三明市宁化县第一中学，福建 三明 365400）

课程改革已步入学科核心素养培养阶段，高中化学学科核心素养由五个要素组成，其中证据推理与模型认知能力是推动学生化学综合能力获得发展的重中之重，同时又支撑着对化学学科核心素养的整体理解，可以成为高中化学教师理解核心素养并实现核心素养落地的突破口。下面结合高中化学教学实践，就证据推理与模型认知素养培养的创新策略进行探究，与同仁共勉。

1 证据推理与模型认知能力的理解

纵观高中化学核心素养，其包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任五个方面，其中对证据推理与模型认知的正确理解，可从以下两个方面进行：

一是证据推理强调学生收集证据，对物质的组成、结构与变化提出自己的猜想、假设，然后通过逻辑推理进行证明。证据推理强调证据收集的充分性，与推理过程的严谨性。当然，考虑到高中学生在知识掌握与逻辑认知方面存在的不足，证据推理素养的形成过程，可能需要一个循序渐进的过程，这就考验着教师的教学智慧。

二是模型认知强调在证据推理的基础上获得结论性认识，一旦结论被证实是正确的，那么就要尽量用模型呈现结论，因为模型是对化学学习与研究对象的高度概括，其凸显着对研究对象的本质特征、构成要素等。模型认知是学生化学学习品质的基本体现，同时也是化学学习的重要目标。证据推理是模型认知的基础，而模型认知是证据推理的目标。证据推理走向模型建立，这其中的认知过程应当是高中化学教学中需要高度重视的环节，某种程度上讲，正是模型认知素养的形成，使得证据推理与模型建立之间有了一个重要的桥梁，同时满足了学生化学学习品质培养的需要。

2 证据推理与模型认知能力培养教学设计

高中化学教学中，如何在重视化学知识建构的基础上，有效地形成核心素养培育的思路，考验着化学教师对教学过程的改进与优化水平。对于证据推理与模型认知这一素养要素而言，如果能够在知识建构的过程中，强化学生收集、利用证据的意识，培养学生的推理水平，提升学生的建模能力，那这一要素的培养就能够得到保证。

例如，在“盐类的水解”这一知识的教学中，通过给学生呈现一些基本的素材，如分别取少量的H3COONa、Na2CO3、KNO3、NaCl、Al2(SO4)3、NH4Cl等固体，然后让它们溶于水，进而去测出这些溶液的pH，进而让学生判断盐溶液的酸碱性与生成该盐的酸和碱的强弱有什么关系。在这样的一个教学环节中，学生需要收集的证据是这些固体溶于水之后的pH，其后的推理则体现在与其它化学反应进行对比的过程中形成的新的认识。待学生用正确的逻辑推理得出强酸弱碱的盐溶液呈现出酸性、强酸强碱的盐溶液呈现出中性、强碱弱酸的盐溶液呈现出碱性这一结论之后，其实学生会自发地进行总结与归纳，他们会发现盐溶液的酸碱性实际上取决于生成该盐的酸或碱的强弱，而且是“谁强就显什么性”——这是一个非常通俗的表达，但却反映了学生的内心推理过程，所形成的认识就很容易上升到模型的高度，成为学生认识、判断新情境中类似问题的基本工具。

分析学生的学习过程，包含着学生在情境中遇到问题时出现的种种认识，如认知冲突、问题疑惑等。而早有研究表明，冲突、疑惑、预设、推理和论证，正是学生化学思维外显的过程，也是一个学生认识螺旋上升的过程，通过推理学生不断接近“本质”，只有抓住对本质的理解，学生才能建构知识模型，在解决陌生问题时，他们才能主动运用知识进行有效的推理和论证。其实，上述例子中，还有进一步的证据推理与模型认知素养培育的空间，如提出问题“为什么像CH3COONa的水溶液会呈现碱性呢”然后引导学生从盐的水解角度进行分析，学生就知其然且知其所以然了。这对于深化学生对刚才的模型认识更有帮助，实际上也就培养了学生的核心素养。

3 教学注意事项

3.1 创设丰富的情境素材

证据推理需要大量的情景素材，而素材必须有大量的线索和证据以供学生去挖掘。素材可以是贴近学生生活实际、学生生活中能够感知，却没有深入思考的化学现象；素材也可以是实验室模拟的工业生产过程，有利于学生认识到化学学科对于社会发展、人类生活的重大意义；素材还可以是同一实验现象的不同认识，这样的素材不仅能够引起学生的兴趣和共鸣，还有利于培育学生收集证据、逻辑推理、科学论证能力，也有助于不断完善实现模型的完善和化学知识的生成。例如，通过煽闻浓氨水分析“厕所刺鼻原因”“科学除臭原理”“白烟生成原因”等情景，为学生提供了丰富的线索，包括了“提出猜想——实验验证——建立模型——应用模型——修正模型——科学认知”的过程。

3.2 设计逻辑合理的教学环节

教学实践中，素材往往不够“完美”，许多的情景素材体现化学原理的一部分“面貌”，能实现教学环节的部分功能。这就要求我们在设计教学环节时，要充分考虑这些环节和素材之间的逻辑联系，让学生体验科学发现的过程，在对证据抽丝剥茧的分析中认知规律，在证据推理中形成模型，在应用模型中完善模型，在完善模型的过程中寻找更多的证据，从而形成教学的闭环。

3.3 服务于学生思维的发展

高中化学教学中培养学生的“证据推理和模型认知”能力，要求学生能够迁移、分析和评价化学知识，要揭示更高层次的价值追求。在形成、应用模型的过程中要注重体现解释化学现象，应用化学规律，在解决问题的过程中，逐步提升“证据推理与模型认知”能力。教师要明确引导学生知识的学习要服务于学生思维的发展。

总之，高中化学教学中培养学生的证据推理与模型认知素养，是培养学生科学论证思维的过程。教无定法，教师要深刻把握证据推理与模型认知能力的内涵，加强教学设计，通过引导学生提出疑问，寻找证据进行推理，对观点进行证实和证伪，进而在充分落实科学论证的思维过程中，有效落实“证据推理与模型认知”素养培养。