论化学核心素养中证据推理素养的培养

论化学核心素养中“证据推理”素养的培养

——以“氯水成分和性质”教学为例

宁波市镇海中学 吴京谷 315200

摘 要 培养学生的化学核心素养已成为我国教育改革的目标和热点。探讨如何立足于高中化学

课堂，培养学生的化学核心素养，使学生能够适应未来社会、促进终身学习，实现全面发展有着重要的理论价值和实际意义。以苏教版《化学1》专题2“氯水成分和性质”的教学为例，探析如何培养学核心素养中的“证据推理”素养。

关键词 化学核心素养 证据推理 化学教学 1 背景

纵览全世界，进入21世纪以来，许多国家和地区都把核心素养视为课程设计的DNA，以核心素养为统领进行教育和课程改革[1]。随着浙江省不断地深化新课程改革、高考制度的改革，新的教育教学方式也在这种转型中不断发展，在新一轮课程改革发展中，存在着理念超前、部分理念不完善、新课改理念实施艰难，各地对新课改理念的学习程度和接受程度不一等问题[2]，学生核心素养体系的提出便是尝试从顶层设计解决这些问题的。以学生发展为本，关注学生素养培养的理念，正在不断优化着我们的日常教学，力求使学生在接受相应教育的过程中逐步形成发展自我、融入社会所必备的品质、知识、技能、才干、精神风貌等的集合。

2 化学核心素养及其内涵

化学核心素养是一个人能从化学的知识、方法、思维和角度来认识事物和解决问题的素质、品质和涵养，它包含化学学科素养、化学信息素养、化学能力、合作能力和语言素养、化学思维素养和跨学科综合创新素养以及情感、态度和价值观等。化学核心素养是学习者通过化学学习形成的重要观念、关键能力与必备品格，这一素养能从化学学科角度促进学生终身发展、成功生活和对社会、时代发展的适应。

3 “证据推理”与化学核心素养的内在联系

化学核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是高中生综合素质的具体体现，它包括“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”5个维度。“证据推理”要求学生能初步学会收集各种证据，对物质的性质及其变化提出可能的假设，基于证据进行分析推理，加以证实或证伪；建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径；知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系。5项素养立足高中生的化学学习过程，各有侧重，“证据推理”体现了具有化学学科特质的思想和方法。它们相辅相成，将化学知识与技能的学习、化学思想观念的建构、科学探究与解决问题能力的发展、创新意识和社会责任感的形成等方面的要求融为一体，形成完整的化学学科核心素养体系。

4 教学实践

下面以苏教版《化学（必修1） 》专题2第一单元“氯水成分和性质”为例，从突出“证据推理”这一维度设计教学过程，就如何实现学生化学核心素养的培养作简要阐述。 4.1 创设情境，提出问题和假设

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学生只有在一定的背景和情境中才能提出一系列逻辑性强的问题和假设，这是构成证据推理的第一环节。

教学片断1：自来水厂自来水中加液氯是简单的溶解还是反应

［新闻］“在2016年9月，宁波市自来水厂的消毒方式由原来的加液氯消毒改造为加次氯酸钠。” ［教师］1.液氯是怎么消毒的？2.次氯酸钠消毒原理是什么？ ［教师］液氯加到自来水中是简单的溶解还是反应？ ［学生讨论］猜想提出三种假设 表1 三种假设

假设 假设一：简单溶解 假设二：既溶解又反应

假设三：全反应

微粒成分 Cl2、H2O Cl2、H2O、新物质 H2O、新物质

假设是运用思维、想象，对所研究的事物的本质或规律的初步设想或推测，是对所研究的问题提出的可能的答案或尝试性理解。该教学环节通过原有知识基础，依据事实和科学对未知的氯水溶液作有规律地推测，为后续实验等有力证据的开展和求证过程做好了铺垫。 4.2 实验证据是化学课堂高效教学的保证

实验即事实，化学课堂离不开实验证据，如氯水呈浅黄绿色的事实就说明了氯气在水中不是全部反应的，从而否定了第三种假设。化学课堂离不开科学探究，探究是一个“大胆假设，小心求证”的过程，在这一过程中，学生会经历“发现问题——提出假设——制定计划——收集证据——处理信息——表达与交流”等过程。其中“收集证据、处理信息”即证据支持假设的过程，是学生将探究过程中得到的各种证据进行甄别，并与假设进行关联，用来解释问题或是论证假设正确与否的过程。做好“证据支持假设”过程，可以顺畅学生的思维，让其在获取科学知识的同时，学会证据支持假设的科学方法，也形成尊重事实，善于质疑的科学态度。因此，课堂上落实好证据与假设的关联，是提升科学探究有效性的核心，也是培养学生化学核心素养中“证据推理”素养的重要环节。

表2 实验证据与假设关联设计

问题情境

氯气溶于水是简单溶解还是反应

实验设计

学生实验1：用小针筒往装有高锰酸钾粉末的密封输液袋中注射5ml的浓盐酸，再用100ml玻璃大针筒抽取80ml氯气和20ml水，针头塞上橡皮塞振荡观察现象

若与水反应，猜想有盐酸

学生实验2：挤出少量针筒内的氯水于点滴板上实验

检验H+，发现pH试纸一圈红中间白 演示实验1：抽取输液袋中Cl2通过浓硫酸干燥，注入装有一张

半干半湿红纸的硬质试管中，并用浸有NaOH的棉花处理尾气

当然在实验证据设计过程中一定伴随着逻辑性问题的设计，通过问题推理和分析把实验的现象和结论进行串联，通过具有逻辑性的问题链形成具有可推敲的证据链。

教学片断2：实验证据设计过程中的问题链设计 ［教师追问1］若反应，产物中可能有什么？

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［学生］盐酸

［教师追问2］如何证明产物中有盐酸？

［学生］取少量水溶液于试管中，滴加足量的稀硝酸和少量的硝酸银溶液，若出现白色沉淀则有Cl-；取少量水溶液于试管中， 滴加少量紫色石蕊溶液或用紫色石蕊试纸检验，出现红色，则证明有H+；从而证明有盐酸。

［实验现象］紫色石蕊溶液先变红后褪色，pH试纸一圈红中间白。 ［学生质疑］氯水中的某种成分可能具有漂白性？该成分是什么？ ［学生猜想］可能是氯气或者可能生成了具有漂白性的新物质？

设计意图：该片断从“产物可能有什么的”问题出发，学生从元素守恒的角度分析产物中可能有盐酸，并设计了检验盐酸的实验，在收集证据检验H+过程中意外发现新的证据氯水中有漂白性。学生分析氯水目前成分，首先排除水和盐酸有漂白性的可能，并又通过氧化还原反应化合价有降必有升的特点进一步猜想可能生成了新物质，并进一步猜测溶解的Cl2或新生成物可能具有漂白性。这样的严密的问题分析推理过程不仅证明了前面的假设，而且发现了新的线索和证据。这样的教学过程有利于培养学生敢于提出问题、大胆猜想的思维品质，促进学生养成勇于探索真理、创新的科学素养。 4.3 质疑是对证据的再认识再思考，是培养“证据推理”核心素养的必要环节

科学研究需要实事求是、敢于质疑的实证精神。质疑做出的猜想并不一定都是科学的，需要有科学事实和理论作为依据，更要用系统的科学现象和实验来验证[3]。

教学片断3：新制氯水逐滴滴入到含酚酞的NaOH稀溶液后褪色原因的研究

［学生质疑］新制的饱和氯水逐滴滴入到含酚酞的NaOH稀溶液中褪色的原因不一定是酸性，可能是新制氯水的漂白性？

［学生］设计对照实验，对照组（1份加水，1份加NaOH溶液）

［学生］假设加NaOH溶液恢复红色，则是因为氯水的酸性造成的；反之则是氯水的漂白性。 ［结论］加NaOH溶液并未恢复红色，从而说明酚酞已被新制氯水氧化，证明了褪色主要是氯水的漂白性引起的。从而回应了质疑。

由思辨性的质疑做出的猜想并不一定都是科学的，质疑需要实验证据来佐证。实验的功能不知是操作方案、验证结果，更要注意收集证据、提出假设并作出分析推理，通过质疑来再认识再分析进而建立认知模型，形成预测或解释化学现象，解决复杂问题的素养和能力。 4.4 学生通过课外创新实验提高化学核心素养中“证据推理”素养的培养

通过本课的课堂教学，学生不仅学习了氯水的成分和性质，还了解了次氯酸钠消毒液的作用原理。这时有学生提出了想自制家用的次氯酸钠消毒液，并围绕“如何做到电解中不让Cl2逸出来？”对电解饱和食盐水装置进行创造性的改进并设计了装置图，两位学生还在课外做了研究性实验。学生经历了理清实验原理→设计装置草图→组装实验装置→不断改进实验→制取消毒液→使用消毒液→录制实验视频→添加解说词等后续视频制作这样一系列的课外实验及录像过程。在这一过程，学生至少不断的修正和改进了不下十遍，不仅强化了知识、提高了实验能力，而且学以致用——把所学迁移到生活中来。在这一过程中不仅通过观察、分析、比较、分类、归纳、概括和推理、猜想、假设、验证等能力形成了化学逻辑思维素养和“证据推理”素养，而且提高了动手、合作互助、自主学习探究、竞争和创新等化学能力

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素养和与人沟通等化学语言素养的培养。 4.5 课堂设计的整体思路和流程

一个核心：围绕“氯水成分和性质”的探究活动，培养学生“证据推理”等的化学核心素养。 两大部分：第一部分通过“氯气是简单溶解？反应生成什么？漂白性物质？”等三个问题解决了“液氯是怎样消毒？”的问题。同时发现光照下久置氯水没有黄绿色，并通过数字化实验证明了次氯酸的不稳定性，从而进一步提出第四个问题“如何提高消毒剂稳定性”并过渡到了氯气与碱的反应。第二部分教师联系生产生活介绍了漂白粉和84消毒液的制备原理和使用方法，学生讨论了次氯酸钠作为消毒剂的优点，从而解决“为何改用次氯酸钠消毒？”的问题。

三组实验：通过绿色简单的氯水系列实验、直观的数字化实验、学生创新课外实验，不仅体会知识的来龙去脉，还培养了学生的问题意识、合作意识、环保意识、创新意识和动手能力，还了解了实验设计的基本步骤和实验探究的基本方法。通过实验现象的再分析再探究，培养求真务实、敢于质疑的科学精神。通过问题情境和实验探究，激发了学习兴趣，形成学以致用、理论联系实际的思想。

四条线索：通过系列问题和实验解决了本课的知识重点，更重要的是让学生充分体验了“发现问题推测验证→再发现问题再推测验证”的探索乐趣，增强了证据推理分析的意识，提升化学核心素养。具体如图1所示。

5 教学反思和展望

综上，笔者在“氯水成分和性质”一课的教学过程中，关注的不只是学科知识，更在于学生能否通过本课建立科学的认识并形成分析问题和解决问题的思路。基于这样的考虑，将学生学习认识物质及其变化作为教学的出发点，以化学事实为支撑，以学以致用的化学思想为载体展开教学，将化学观念转化为一些较为具体的概念，培养学生在新情境中解决实际问题的能力，从而提高自身的化学核心素养。

问题探究和实验探究是培养化学核心素养中“证据推理”素养的主要教学手段。真实的情境、精心设计的问题、富有张力的实验探究过程以及对某些现象和事实的质疑都会调动学生的兴趣，提高学生的学习效果。通过“提出问题→化学假说→实验确证→科学结论→交流应用”的基本模式，既有利于培养学

图1 教学流程 4

生的知识迁移能力和实验探究能力，又有利于“证据推理”等化学核心素养的培养，还有利于提高他们的科学探究与创新意识，并最终形成团结互助的合作精神和实事求是的科学态度。

总之，培养学生的化学核心素养是社会发展的需要，学校和课堂是培养核心素养的主阵地。我们在开展教学实施时应紧紧围绕化学核心素养这一主旨，有目的、有计划地进行指向核心素养发展的教学设计，转变教学方式，引导学生学习方式的转变，不断促进具有化学特质的核心素养的发展，培育“全面发展的人”。

参考文献

[1] 朱鹏飞, 徐 惠.核心素养的研究进展及对化学核心素养构建的启示［J］.化学教学，2016 (7): 3～7 [2] 纪德奎.新课改十年：争鸣与反思——兼论新课改如何穿新鞋走出老路［J］.课程·教材·教法，2011 (3):

18～24.

[3] 胡久华.化学课程与学生认知素养发展［M］.北京：北京师范大学出版社，2011:148-150.

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