初中化学教学中“证据推理”素养的培育——以“碳和碳的氧化物”复习为例

□ 江苏省南通市如东县茗海中学 杨小龙

证据推理在化学过程中是一种高级的思维过程，它通过化学的概念、事实等进行一系列的比较、分析，进而概括和总结，对新知识、新问题进行求证，最后得出结论并解决问题的过程。化学推理的教学中，教师可通过有结构、有逻辑、有层次的教学方式，将“是什么”“如何推理”“得出什么”等过程呈现，提供给学生思考、论证的机会，更有效地进行教学输出。

一、“碳和碳的氧化物”复习教学设计思路

单元复习针对性强，有利于学生系统而准确地运用已有知识解决问题，既对已有知识进行了复习，又提高了学生分析问题、解决问题的能力，起到举一反三，高效课堂的目的。“碳和碳的氧化物”这一内容复习时，围绕以下三个方面进行设计。

1.形成知识网络，构建知识框架

“复习”不只是课堂教学内容的单纯重演，而需要带有目的性、灵活性、实际性，适用于新时期的教育方法与教育目的，从而拉动学生的主动性与积极性，让学生掌握课堂教学内容的同时，也能深化其学习记忆，最好让其能在复习过程中达到“举一反三”的效果，使得学生能够对单一知识点乃至整个阶段的知识点形成学习体系，最后对学习内容进行深度理解。本单元的知识点多，化学反应多，但很多反应都和二氧化碳有关，因此，只要抓住CO2这个中心，将与CO2有关的各个反应的化学方程式、反应现象紧密联系，就可使繁杂的知识系统化和条理化，以便于理解、掌握和运用。要摒弃过去以老师自我意识为中心的思想，要多从学生角度考虑问题，再结合教学经验设计学习内容，从而激发学生对于知识的学习热情与自主学习能力，取得更好的复习效果。

2.对不同的物质进行横向比较

初中化学是一门需要系统性与逻辑性的科目，因为化学科目的大知识主干下有众多的分支。其中各个知识点不光涉及物质表面，还有涉及物质特性、特性特征等多元多维度的知识点，并且上述知识点还具有衍生性质。因此，如果在学习中无法判别内容所对应的知识点，单纯地“以点应点”来解决问题，那样不光很难解决化学问题，还有可能会出现知识断层的问题，无法做到很好地融会贯通。因此，教师在设计教案的过程中，要多使用对比法，无论是同向对比，还是同类对比，或者是与其他知识点之间对比，这样能突出不同物质之间的“同与异”，亦能够更好地揭示两者之间的化学反应，使得学生能够更好地做到融会贯通，清晰有条理地掌握各个知识点，真正做到“学以致用”。在日常教学中，也要将对比法应用到课堂教学之中，把不同物质之间的联系找出来，通过内外对比分析，向学生传输更加立体化更加有延续性的知识点，从而让学生更好地掌握化学知识。例如“碳和碳的氧化物”复习中，通过分类的视角研究一氧化碳和二氧化碳的共性和差异性，这样不仅可以突出两者的外在联系，还可以更好地区别一氧化碳与二氧化碳之间的化学特性，要让学生系统化、体系化去掌握这个知识，使学生能够做到看到一氧化碳的特性就可以马上联想到二氧化碳，反之亦然。不仅是一氧化碳与二氧化碳，初中化学的知识内容还有很多这样的联系体现，再比如铁、镁、铝都是金属，但是化学特性就有很大区别，使学生很容易对知识内容造成混乱。通过比较“同与异”，加深学生对于各个物质与化学特性的区别，更好地掌握知识点。

3.分析教材知识点与中考考试说明，设计复习知识点提纲

设计复习内容，先从教材知识点内进行切入，对课本内本单元的各个重要物质进行分类，再从分类中抓住各个物质的特点，使得学生能够更好地掌握知识点。比如：一氧化碳与二氧化碳，从产生方法、性质特点、元素构成等进行入手，构建物质之间的联系，突出“同与异”，由此让学生自主复习，引导其自主去进行知识的系统归纳，让学生学会知识点的同时，还能够更好地掌握学习分析方法，激发学生自身的学习热情，从而得到更好的学习效果。

从实践效果的角度出发，教学设计紧紧贴合教材内容，尽量突出难点与考点，做到简单明了，让学生更好地掌握学习内容，知道自己要掌握的每个知识点，也知道考试之中常考易错的知识点在哪里。因此，学案的设计要更加细致，要考虑到各个学生的接受能力与实际情况，尽力让每一位学生都能够“学有所成”。本次的学案设计就从学习目标，知识重难点，基础学习内容，经典考题再现，应用方法，课程总结，答疑解惑与教学反思一共是七大部分内容组成，做到清晰化、系统化、体系化地让学生去掌握知识，经典考题大部分都采用近年中考原题再现，而应用方法之中的习题也是来自近年全国中考题，这样可以使得习题更加具有代表性，更加符合中考的考点，学生对于中考题目亦能有一个初步的认识。而方法总结与答疑解惑也是十分重要的一个环节，能从实际出发，给学生真正需要的指导，而且对于教师自身，也能够查缺补漏，更好地完善教学方案，而且通过练习题，也能让各个掌握阶段的学生都能从中学到知识，有所收获。

虽然有了良好的计划，精心编写好学案，但如何能在短短的四十五分钟内让学生学会应用、学会分析才是最为重要的。在授课过程之中，教师先让同学们了解本堂课的学习重点，明确需要掌握的知识点，然后让同学们独立学习基础知识，之后再要求同桌之间互相检查，再分小组进行互相讨论。通过学生的互相讲解，教师于旁适时提供指导，确保学生能够更好地掌握要点。这一切的重点就在于化学学科的基础知识，学生必须要掌握好基础知识，教师再通过各种形式调动学生积极性，让学生不再把化学当做是一门枯燥的学科，而是通过化学实验等方式燃起对化学的兴趣，充分发挥积极性。例如在《碳和碳的氧化物》复习中，在复习完重点知识后，教师把二氧化碳的制取设计成小组实验。在小组实验当中，学生对于实验非常感兴趣，大家都积极参与，集思广益去解决问题，积极回答问题，小组其他成员也补充发言，营造了一个良好的课堂氛围。当做得好的同学将实验成果展示给大家时，基础知识已经在学生心里扎根了。

二、基于证据推理的复习教学

对于刚刚接触化学学科的初中学生来讲，他们对于化学学科缺乏系统化、体系化认识，有时对于种类繁多的化学物质无法充分认识，而日常教学之中，涉及到许多的化学物质，它们其中有的是形态各异，有些从外观又无法辨别，必须通过化学反应才能分辨，所以学生在刚刚接触这些易混淆物质的时候，如果没有扎实的基础知识，就可能会对此产生混乱。综上问题所述，通过教案设计，考虑通过“证据推理与模型认知”这两大途径让初中学生解决复习过程中可能遇到的化学问题。

主要研究内容为：首先通过国内外学者的相关著作文献，结合中考的考试说明要求，再根据教材上提及的知识要点进行梳理，确定目的与意义，再从实际出发，根据学生的教学情况提出研究方法。通过相关的文献内容，要了解何为“证据推理”，还有证据与推理的源起与意义，再通过其根本含义从而确定“模型认知”的研究方法。并结合相关文献，对中学的化学概念进行了分类。然后结合“布鲁姆的认知 发现学习理论”“有意义学习理论”以及“学习迁移理论”，从初中化学应用概念之中对何为“证据推理与模型认知”进行分析，接着进行有关学生对化学复习的学习态度、复习的学习方法、复习的学习困难以及对老师教学方式的看法进行问卷调查。通过数据分析结果，为教学内容设计提供辅证及参考。在对教学设计的流程和教学设计的内容，进行详细的阐述和解释的基础上，设计一篇教学案例。

问题1：如何从分类的视角研究含碳的物质

【温故知新】大家还记得化学元素周期表吗？元素周期表中有多少种元素？目前物质有多少种？是物质种类多还是元素种类多？为什么？

【学生交流】元素有100多种，而物质目前有上亿种。因为一种元素可以组合成多种物质，所以物质的种类要比元素多得多。

【提出问题】碳元素也一样，它可以组合成很多种物质。请问同学们，我们学习了哪些含碳的物质？

【学生交流】金刚石、C60、木炭、大理石、石墨、CO、CO2等。

[提出问题]这么多含碳物质，你能给它分类吗？是否还能清晰回忆起纯净物、混合物、氧化物等的概念呢？

[学生交流]含多种物质的为混合物：大理石、石灰石、木炭、焦炭等。一种元素组成的纯净物为单质：金刚石、石墨、C60。氧化物是两种元素组成，其中一种是氧元素。如：CO、CO2。

[提出问题]本单元还有其他的含碳化合物吗？

[学生交流]碳酸、碳酸钙等。

[讲述]化合物不仅仅只有氧化物，还包括了常见的盐和酸。前面我们学习到的碳酸就是酸，而碳酸钙则是盐。除了物质分类，还可以从化合价角度分类。现在请在纸上写出化合价分别为0、+2、+4价的氧化物、盐、酸、单质的化学式并绘制价类图。

[学生活动]小组交流讨论，并展示价类图。

问题2：如何从分类的视角研究含碳的物质化学性质

[提出问题]含碳物质的化学性质有相似性吗？如果有，请写出相应的化学方程式。

[学生交流]碳单质和一氧化碳有共性：可燃性和还原性。并展示化学方程式。

[提出问题]根据性质决定用途，讲讲含碳物质的用途。

[学生交流]利用可燃性做燃料，利用还原性做还原剂冶炼金属。

[讲述]含碳物质的化学性质有共性，也有差异性。比如一氧化碳和二氧化碳化学性质有哪些方面不同，写出化学方程式。是什么原因导致的？用途有什么差异？

[学生活动]小组通过分析一氧化碳与二氧化碳性质的差异原因，讨论分子构成的不同，完成表格填写，性质不同有导致用途不同，一氧化碳可做燃料，二氧化碳可以灭火（一般的火灾）。

问题3：如何从分类的视角研究含碳的物质间的转化

[讲述]性质不光决定用途，性质还决定物质的变化规律。请根据转化关系写出相应的物质的化学式。

[学生活动]学生上黑板书写化学方程式。

[提出问题]请同学们在小组内讨论，能否将化学反应按照基本类型分类。

[学生交流]划分为化合反应、分解反应、置换反应。

问题4：如何从分类的视角研究气体的制备

[教学过渡]各位同学，还记得之前学过的制氧气法吗？现在请同学们分析：从原理上看，实验室制氧气和二氧化碳是否有异曲同工之妙？你能根据提供的仪器和药品制取二氧化碳并检验。

[提供试剂]澄清石灰水、贝壳（粉碎）、稀盐酸、注射器、小烧杯、滴管、药匙。

[学生活动]实验操作，交流答案：在小烧杯中放入贝壳粉，滴入稀盐酸，能看到小烧杯产生大量的气泡。取注射器，抽取适量产生的气体，再抽取1ml～2ml澄清石灰水，摇晃。观察到浑浊现象。

[提出问题]实验室制二氧化碳发生装置与哪一种制氧气的装置相同？又如何给发生装置分类？

[学生讨论交流]这采用的是固液常温制气法，和之前学过的过氧化氢制氧气相同，发生装置还有固固（固）加热法。

[提出问题]发生装置的选取原则？

[学生交流]反应物条件和产生反应所需要的条件。

[提出问题]收集装置如何分类？收集装置的选取原则？

[学生交流]收集装置有三种类型，分别是排气密集法、上和下排空气法。讨论气体是否溶于水、是否与水反应以及对比其与空气的密度，来决定应该选择哪种收集装置。

三、结语

教师在教学过程中，要根据学生的特点去选择与之相适应的方法，更有针对性地将教学内容授予学生。所以，教师要有意识地减少机械的复述，灵活运用教学方法。教师要适切地结合化学复习的内涵和外延，向学生示范证据推理的过程，使论证过程全面而深刻，帮助学生形成证据推理的逻辑化角度，使化学复习课教学充满辩证思维的力量。