证据推理与模型认知素养在高中化学教学中的有效落实

魏德生

摘  要：核心素养视域下，培养学生证据推理与模型认知素养是高中化学教学中非常重要的目标之一，教师要对此展开精心的设计与规划。在教学过程中落实证据推理与模型认知素养，要求教师对其含义有精准全面的把控，以便寻求有效的切入点开展教学，启发学生的智慧与思维，本文对此提出了一些可行性的实践措施以供参考，希望对相关教师有所助益。

关键词：高中化学;证据推理与模型认知;核心素养;培养

一、对证据推理与认知素养的解读

证据推理与模型认知是化学核心素养的要素之一，其决定着学生综合素质的发展水平，是新时期下教师需要在化学课程实施过程中有效落实的一项重要目标。基于眼下证据推理与模型认知素养的培养要求，教師首先要了解其内涵及特征，以便寻求科学的切入点渗透核心素养教育理念。

证据推理是在D-S理论的基础上发展演变而来的，其指的是立足于不同角度描述和判断命题的不确定性，在大量数据源中收集有价值的证据信息，然后通过正交求和方法将得到的所有证据信息综合起来，以缩小集合，最终解决问题。证据推理素养在高中化学学科中的落实，同样需要学生基于D-S推理理论挖掘问题的关键信息，厘清理论与问题之间存在的逻辑关联，再逐步寻找证据用来验证自己的猜想和假设，从而逐渐完成推理和解决问题的过程。

模型认知从根本意义上讲，指的是通过建立立体化、具象化的模型，将抽象的化学概念呈现为更容易理解的微观世界及图像，由此反映化学物质的本质。根据眼下化学模型认知素养的应用及发展来看，当前教师在施教过程中一般会采用两类化学模型，即实物模型和程序化模型。相对而言，前者更强调一种固定化的解题模式，但后者并非如此，如我们在实际教学阶段涉及的电子云模型便具有较强的灵活性。对学生模型认知素养的培养是一个循序渐进的过程，教师先要引导学生联系题意或者具体的学习目标构建模型，通过进行详细的分析和推理挖掘物质的本质，总结归纳出研究对象的特点，这样才能真正发挥出化学模型在高中化学学习中的实际价值。期间教师需要给学生提供标准的示范，要先加深学生的理解，让他们充分掌握构建模型的步骤和方法，再鼓励他们亲自动手建立模型，以此训练他们的逻辑思维，让他们今后能够从更加科学理性的角度和以更严谨清晰的思维进行化学现象的解释和实际问题的分析。

二、证据推理与认知素养在高中化学教学中的有效落实

（一）课前准备真实有效

化学核心素养在高中化学课堂上的落实成功与否，在很大程度上取决于教师是否发挥出了自己作为连接学科知识与学生之间的媒介作用、是否全面认识到了学生在教学课堂上的主体地位以及能否根据具体的教学需要进行一系列充分的课前准备。从教师的角度分析，首先要明确通过化学教学培养学生成为一个什么样的人，然后才是逐步确定教学过程中需要采用怎样的思维和方法、如何最大程度挖掘化学教材的实用价值。根据眼下对证据推理与模型认知素养的了解，新课标将这一化学素养划分成了四个阶段，相应地，教师在教学期间要掌握学生目前所处的素养发展水平，再联系他们的个性化需求践行因材施教的教育理念。

在课前准备环节，真实有效的课前预习对提升课堂质量、促进学生化学核心素养的形成是非常有帮助的，但考虑到每名学生对化学课程的学习态度和学习水平有所差异，此时教师就需要对学生进行分别指导。比如班级里不可避免会有一部分没有养成良好课前预习习惯的学生，或者说对课前预习不喜欢、不感兴趣，对此教师应该为他们提供一些趣味性更强的预习内容及任务，让他们从中体会到成就感和趣味。而针对班级里那些不知道如何预习、不会预习的学生，教师要做的就是帮助他们找到适合自己的学习方法，以达到事半功倍的效果。经过这一过程，学生便进一步明确了自己在本次学习中遇到的难题和困惑，从而带着问题进入到正式的课堂学习阶段，方便教师开展针对性教学，同时也为学生证据推理与模型认知素养的发展打下了良好基础。

（二）课堂教学高效自主

对学生证据推理和模型认知素养的培养，需要教师对学生进行科学正确的指导，一方面要牢牢把控课堂节奏，另一方面要提供给学生足够自由和自主的学习空间，这样既能确保课堂效率，也不会对学生思维及想法造成限制，保证他们化学核心素养得以逐渐养成。在实际教学环节，教师可基于翻转课堂模式在教学过程中实施“三疑三探”的策略，利用有限的时间实现教学效果的最大化，为学生化学核心素养的形成与发展创造充分必要条件。在此期间，教师可通过真实的教学情境或者实践性极强的小组实验活动来激活全班学生的课堂体验感，使他们的证据推理与模型认知素养从一系列的实践活动中得到训练与培养。

以原电池教学为例，教师分别在课堂上引入了三个实验：第一个实验是将Cu片插入稀硫酸溶液，第二个实验是将Cu片换成Zn片插入稀硫酸溶液，第三个实验是将铜片与锌片用导线连接起来，然后插入稀硫酸溶液，同时在导线上连接一个电流表装置，要求学生分别观察这三个实验现象。在开展实验教学的同时，教师要根据实验原理以及真实呈现在学生面前的实验现象提出一些问题，比如针对实验二：当实验发生时，学生会发现插入稀硫酸溶液中的Zn片表面有气泡产生，那么就可针对这一现象让学生思考“这些气泡可能是什么气体？”或者，针对实验三：导线上连接的电流表指针会随着实验的发展而发生一定的偏转，那么“为什么会出现指针偏转的现象？”根据教师提出的这些问题，学生纷纷有了自己的猜想和假设，其中第一个和第三个实验比较好理解，但第二个实验学生会花费一定的时间理解，这里我们重点围绕教师提出的问题展开介绍。

针对教师提出的第一个问题，有的学生猜想：Cu片表面产生气泡可能是由氮气所导致的，但这一实验中气体明显不是氮气，那么教师就需要引导学生回顾以往学过的知识，分析这里的气体为什么不可能是氮气。当然，班级里还有一部分学生发出了不同的声音，他们认为：产生的气体很大可能是氢气与氧气，学生的这种推测同样需要有真实可靠的根据来证明。在解决这一问题的过程中，教师为学生大致提供了两个方向：一是将气体收集起来，然后进一步验证气体种类;二是通过元素化合价升降来推断气体种类。前者需要教师辅助学生进行实验方案设计，确保整个实验的安全性和可行性，后者则需要学生以氧化还原反应知识理论为基础，对推测进行逐步验证，通过小组合作学习模式逐步理清问题。在本次课堂教学中，整个教学过程是以教师构建的问题链串联起来的，其间学生的证据意识充分激活，并且显而易见。在这样的课堂环境中，学生有了更多独立思考和自主解决问题的时间与空间，他们或通过独立思考、或通过小组合作等方式进行了假设和验证，不仅大大提高了课堂效率，还在很大程度上增强了学生的团队协作能力，进一步完善了他们的语言思维和逻辑思维。

经过科学的推动和分析，学生逐渐得出了电极产物。之后教师在板书上规范地列出了实验对应的电极方程式，有意识地从微观角度带领学生分析电子与离子的移动方向。根据以往高中化学原电池部分的教学案例，发现很多学生在这一阶段存在一种思维误区，即能够做正负极的只有金属材料，还有一点就是学生认为正负极材料均参与化学反应的发生。而此时，教师从微观角度展开教学就是为了改进学生的这种错误认知，帮助他们逐步建立正确的系统化的化学观念，其间主要通过微粒观、变化观和能量观建立基于“原电池”的认知模型，先帮助学生了解模型、掌握建立模型的步骤和方法，再鼓励他们从正确的认知角度构建模型，如此便有效提高了他们的模型认知能力。总而言之，证据推理与模型认知素养的培养是一个循序渐进的过程，教师要善于从学生角度思考应该如何规划教学、怎样的教学节奏最为合理、什么样的教学活动最能启发学生的思维与智慧、怎样建立化学理论与证据链和认知模型之间的逻辑关联性，以加快目标圆满达成。

（三）课后巩固，布置个性、开放作业

课后巩固有助于证据推理与模型认知素养的深化，因而教师要格外重视课后作业的科学布置，帮助学生利用好课余时间。根据以往教学经验发现，不少学生在课后巩固环节的学习自主性和积极性较差，所以教师不仅要为他们设置趣味性和实践性较强的课后学习任务，还应该指导他们采用高效率的学习方法完成课后作业。比如，对学生在课堂上没有完全理解的逻辑关系，教师可指导他们通过绘制思维导图的方式加强理解，将各个知识点之间的内在关联以更加直观形象的方式展现出来，既能提高他们的复习效率，也能有效培养他们的逻辑思维，促进他们证据推理与模型认知素养的强化;或者要求学生利用一些日常生活中的材料进行微型实验的设计，带领他们步入到科学知识的探索和验证中，协调好他们思维能力和实践综合能力的发展，让他们站在科学角度解释化学现象，培养他们形成严谨的思维和求真的态度;还可借助信息技术以及其他一些信息化软件来考查学生化学核心素养的发展水平，具体可通过习题测试、模型练习等方式，让他们的思维变得更加灵活，以便在后续化学学习中迅速找到问题的解决办法，建立清晰的解题思路和推理过程。与传统课后复习模式相比，教师设置的这种更加个性化、开放化的特色课后作业，更能提高学生的学习兴趣，促使他们利用课余时间实现证据推理与模型认知素养的进一步发展。

（四）认识模型架构促进学生知识及思维系统化

在教学过程中离不开对化学模型的运用，高中生能否熟练地运用相关模型对学生的学习效率有着直接的影响。首先需要对相关的模型架构进行了解，所以教学的过程中教师要逐步引导学生对相应的模型进行了解，教师可以采用类比、分析等方法对相关模型架构进行讲解，以便学生能够快速理解。也可以拿较为简单的化学模型进行教学，帮助学生理解物质的化学性质以及物理性质，通过模型教学，加强学生的空间想象力，为日后的同分异构体的教学创造有利条件。

以《物质结构》的教学为例，对化学学科的相关内容，经常涉及物质结构，所以教师可以先以常见的碳原子结构为基础，让同学们进行了解，同时在此过程中，教师对相关的物质结构概念进行相应的讲解，激发学生的空间想象力。在这个过程中，教师可以对物质的相关性质进行假设，猜测同位素之间的相同点与不同点，不断将物质结构的相关知识进行系统规划，同时对学生的逻辑思维能力加以锻炼，通过演示物质内部结构在加热条件下的相关变化，检验在这一过程中产生断键反应，对相关的化学反应机理进行探究，进一步了解相关性质。同时，教师还应鼓励学生尝试初步建立检验相关元素的模型，通过实验探究，了解相关性质，并对相关模型进一步完善，达到能够熟练运用模型的目的。在这个过程中，教师应该首先对相应物质的物理性质进行讲解，同时还可以进行适当的拓展，如同分异构体的概念、支链，再比如卤代烃的沸点与相应的卤族元素关系，为学生在进行实验探究和知识系统规划时提供便利。同时教师还要对如何检验物质性质进行讲解，为便于学生理解，教师可以借助相关模型进行讲解，也可以借助多媒体手段播放相关视频，展现反应过程，为学生进行模型运用提供便利条件。

三、结语

综上所述，根据眼下高中化学教学发展要求，教师要尝试有效的方法及策略落实对学生证据推理与模型认知素养的培养，为学生综合素质提升打好基础。在具体实施阶段，要充分联系学生化学核心素养发展水平，深入分析学生在高中化学学习中的个性化需求，据此调整当下的教学模式和教学方法，以实现证据推理与模型认知素养在高中化学教学过程中的具体化。

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（责任编辑：邹宇铭）