初中化学证据推理能力的培养探究

杜云

[摘 要] 在化学教学中，培养学生的证据推理能力是发展学生学科核心素养的重要途径。要发展学生的证据推理能力，应当抓住两个关键：一是丰富学生对化学概念与化学规律的认知，二是建立相应的逻辑关系。从知识演绎的层面来看，初中理科知识的学习，一个很重要的目的就是让学生不断掌握自然科学知识，并且在此基础上发展自然科学素养；从教学实践的层面来看，学生证据推理能力的培养，需要具体的教学过程作为支撑。

[关键词] 证据推理；初中化学；核心素养；质量守恒定律

根据《义务教育化学课程标准（2022年版）》，“基于实验事实进行证据推理、建构模型并推测物质及其变化的思维能力”是化学学科核心素养之一——科学思维的组成要素。在笔者看来，之所以将证据推理和建构模型放在一起，是因为它们之间存在着因果关系，即化学模型是证据推理的产物，反映证据推理的过程与结果。在化学教学中，充分培养学生的证据推理能力，是发展学生化学核心素养的重要途径。

“证据推理”是一个组合概念，即证据推理是基于证据的推理，只有掌握了证据，推理才能有效进行。在这里，证据不只是指一个个化学概念或者规律，还包括化学概念与规律所反映出的基本逻辑关系。在初中化学教学中，要发展学生的证据推理能力，应当抓住两个关键：一是丰富学生对化学概念与化学规律的认知，二是建立相应的逻辑关系。需要指出的是，要发展学生的证据推理能力，还离不开教学方式的选择、运用与优化。一般来讲，初中化学教学可以通过问题引领、开展科学探究和关注课堂评价等环节来培养学生证据推理的能力，发展学生的化学学科核心素养，从而高效达成教与学的目标。[1]本文以“质量守恒定律”的教学为例，尝试就面向初中生进行证据推理能力的培养提出可行建议。

一、关于证据推理能力的理论考察

证据推理能力培养在日常的教学中落地，是一个系统性工程。要完成这个工程，首先必须从理论的角度，对其进行梳理与建构。

从知识演绎的层面来看，初中理科知识的学习，一个很重要的目的就是让学生不断掌握自然科学知识，并且在此基础上学会准确表达自然规律。规律是建立在严密的逻辑基础上的，而逻辑关系的建立离不开概念。初中化学学科中的概念，与学生的生活经验有着密切的联系。教师在教学实践中，如果能够在学生的经验系统与认知系统中寻找到相关的元素或事例，去帮助学生建立化学概念与概念之间的逻辑关系，那么化学学科的知识脉络就容易为学生所掌握。此时，如果着力引导学生反思化学知识建构的过程，那么正确的推理过程也就能够为学生所掌握。换句话说，这样的知识演绎过程就是证据推理能力落地的过程。

从教学实践的层面来看，证据推理能力的培养，需要具体的教学过程作为支撑。当前初中化学教学的主要方式之一就是探究性学习，学生科学探究能力的培养也是一项重要的教学任务，培养学生的证据推理能力是学生的科学探究活动得以顺利开展的重要条件。[2]因此，在选择证据推理能力培养途径的时候，应为学生提供更多的探究空间，让学生在探究的过程中建构化学学科知识体系，体验基于证据进行的推理过程。实践表明，只要建立了正确的理论认识，只要学生在学习的过程中有充分的探究活动，证据推理能力的培养就有了可靠的保障。

二、证据推理能力的培养途径

明确上述认识与操作思路后，在教学实践中就要进行合理的教学设计，将证据推理能力的培养作为主要的教学目的，并围绕这个目标选择教学内容和教学素材，精心设计教学过程。有研究者从深度学习的角度出发，提出通过证据推理促进深度学习的教学模式，其包括四个环节：一是创设情境，提出问题；二是设计实验，收集证据；三是不断追问，证据推理；四是延迟评价，形成结论。[3]

在“质量守恒定律”的教学中，让学生发现化学反应的过程中质量是守恒的，并不是一件容易的事情。如果能够充分利用学生已有的经验与知识，就可以开启一个具有深度学习特征的探究过程。具体的教学设计与实施，可以参考以下四个环节。

其一，通过举例，让学生认识到在不同的化学反应中，质量的变化有着多种可能。首先应当让学生认识到“质量是变化的”，其次引导他们认识到质量变化包括“变多”和“变少”两种可能。例如，镁条燃烧生成氧化镁、水电解成氢气和氧气等。在这个过程中，教师所举的例子学生越熟悉，他们后续的探究就越容易展开。

其二，在案例分析中提出问题：在化学反应中，反应物与生成物之间的质量关系是什么？在这个环节，可以对教材中1774年拉瓦锡所设计的实验做后置处理，也就是说不用这个实验来向学生暗示化学反应前后质量是守恒的，这样学生在探究的时候就不会先入为主，探究的味道就会更浓，探究的空间也会更大。

其三，展开探究。既然明确了探究的目的是研究反应物与生成物的质量关系，那么很重要的一点就是对反应前后的质量进行测量与比较。毫不意外，对于镁条的燃烧实验，大多数学生最初想到的就是分别测出镁条的质量和氧化镁的质量。此时的探究就可以借助逻辑推理去进行，教师只要向学生反问：镁条燃烧是镁条与谁的化学反应？那么学生自然就会明白之前的思路是有问题的，于是探究的中心问题就出现了：如何测量参与反应的氧气的质量？这显然是一个具有挑战性的问题，凭学生现有的知识无法解决。在这种情况下，教师可以顺势向学生介绍红磷燃烧实验，并且指出其便于质量测量的关键。

其四，通过分析与综合得出规律。在红磷燃烧的实验中，学生可以发现化学反应前后的质量是不变的——这改变了部分学生大脑中曾经存在的质量变大（源于镁条燃烧的简单分析）或变小（源于水电解的简单分析）的认识。

三、结语

在上面这个例子中，学生的推理过程中有两个环节不可忽视：一是学生通过实验发现“質量不变”，可以让学生经历一个分析与综合的过程，而分析与综合正是逻辑推理的基本方法。二是学生在实验分析与化学史的对比过程中所获得的正确认识，这种对比过程也能够有效发展学生的证据推理能力。当学生经历了这样的探究体验过程之后，教师必须引导学生反思这一过程，并且梳理其中的逻辑链条。应当说，初中生是具备这样的反思意识与梳理能力的。意识的强化与能力的提高，带来的结果就是学生证据推理能力的不断生成、积累与提升。

初中化学教师在日常的教学实践中应当认识到，证据推理作为科学思维的要素，是学生化学学科核心素养的重要组成部分。[4]化学作为一门自然科学，教师在教学中应当充分发挥其培育学生科学素养的作用，要借助每一个重要概念的建构与重要规律的探究，来培养学生的证据推理能力。当学生在学习的过程中有强烈的证据推理意识时，从寻找证据开始，到逻辑关系的发现，再到具体推理过程的体验，都会成为学生的自主需要和自主行为，这样，包括证据推理能力在内的所有化学学科的核心素养，就都能够得到提升。

参考文献

[1]杨林全.初中化学教学中“证据推理”素养的培育——以“酸和碱的中和反应”为例[J].化学教学，2021（6）：49-54.

[2]徐静.探讨初中化学实验教学中学生证据推理能力的培养策略[J].中学生数理化（教与学），2021（3）：6.

[3]陈懋.初中化学证据推理促进深度学习的实验教学探索[J].中学化学教学参考，2020（9）：40-42.

[4]王锋.初中化学“证据推理”教学策略研究[J].中小学教学研究，2021，22（4）：3-8.