马炜
北京工业大学附属中学 100022
论文摘要：“证据推理与模型认知”是化学学科核心素养之一，也是核心素养的思维核心。我们要将“证据推理”的科学思想融入课堂教学中，突出实验事实的地位和作用，展开证据推理，有效提高学生的思辨能力；结合构成要素建立认知模型，并能运用模型解释现象，揭示反应的本质和规律。本文结合平时教学中的实例，对培养“证据推理与模型认知”素养的方法提出了自己的见解和看法。
关键词：证据推理 模型认知 核心素养
《普通高中化学课程标准（2017版）》为化学教学树立了新理念，提出了新要求。新的课程改革内涵十分丰富，充满了创新精神，它标志着我国中学课程改革与建设进入了一个新时期。证据推理是化学学科重要的科学研究视角和思维方式。在化学科学发展的历史进程中，化学领域每一个重大理论进展、每一个重要的发明和发现，都是基于实验研究，尊重事实和证据、基于证据推理形成结论。【1】所以《普通高中化学课程标准》指出“证据推理与模型认知”是化学学科核心素养之一，也是核心素养的思维核心。要求学生“具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过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。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，建立认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律”。【2】我们要将“证据推理”的科学思想融入课堂教学中，做到言必有据，用事实说话，让证据发言。现结合平时教学实例，简述“证据推理与模型认知”素养的培养，有效提高学生的思辨能力。
一、基于实验现象分析，提取证据，与理论模型进行关联匹配
教学案例1：《基于物质性质分析的实验探究方法》
1.教学环节：
.png)
2. 第二环节和第三环节的教学片段
环节二：研究FeCl3和NaHSO3的反应
【教师】【问题1】FeCl3和NaHSO3可能发生什么反应?
【学生】聆听、思考，在学案上写出自己的观点。
.png)
【问题2】由给定物质来预测发生的反应应该从哪入手分析？
.png)
【学生】同学展示分析过程, 通过几个同学的对比,发现思维过程中缺失的内容。
【实验验证】实验操作，记录实验现象并从原理角度加以解释。
.png)
【教师】展示资料信息
.png)
【问题3】平衡常数大却没有出现浅绿色的原因？
【学生】思考，结合文献资料进行原理解释。二者发生氧化还原的速率慢。
【问题4】如何加快反应速率？
【学生】加热或者增强酸性。
【问题5】红棕色液体产生的原因？（结合文献资料）
【学生】总结归纳
.png)
【设计意图】完善学生对分析化学反应的思路。复习氧化还原反应和离子反应规律，培养学生的微粒观。从反应环境、速率、限度等多个角度认识化学反应。
环节三：总结提升：初步形成基于物质性质分析的实验探究方法
研究物质的性质从分类和氧还两个角度扩展到四个角度。增加周期律和资料文献两个方面。
.png)
3.课后反思
本节课找准了学生认识上的障碍点，帮助学生形成了基于物质性质分析的实验探究方法。 通过课后学生的访谈，感受到了学生有不同程度的收获。他们完善了认识物质性质的角度，对分析实验探究问题有了初步的思维程序。通过学生实验，切实体会了基于实验现象分析，提取证据，提升了学生的思维能力，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。
二、基于“宏观和微观结合”，收集证据，用理论模型解释、推测
教学案例2：《酯的性质再认识》
1.教学环节：
.png)
2. 第二环节和第三环节的教学片段
环节二：酯的性质延展
【例1】聚碳酸酯的制备
回归课本p116聚碳酸酯
.png)
的透光率良好，可制作车船飞机的挡风玻璃，以及眼镜镜片、光盘唱片等。
写出生成该物质的反应方程式
【学生】分析并回答。
.png)
【设计意图】 1.当醇羟基变成酚羟基时，学生还能否顺利的进行迁移。当由小分子物质变成高分子的时，学生要能正确找到成断键位置，给高聚物结构要会分析单体。2.还要联系社会生产实际，注意酯交换反应在聚碳酸酯制备时的应用。体现“科学态度与社会责任”这一学科核心素养。
【例2】酯的氨解
.png)
【设计意图】 1.回归课本让学生重视108页尿素中氨基中的活泼氢参与反应的问题。2.巧妙引出丙二酸二乙酯这种物质，引导学生发现了这些物质易断键的相似性，层层递进，逐步铺垫把可以提供活泼氢的物质展示出来。
【例3】2017年高考题最后两问的突破。
.png)
【解题策略】
1. 理解克莱森酯缩合反应的原理。通过前几个例题的训练，学生明确了酯发生反应的断键位置，两分子乙酸乙酯反应时，一分子酯基的酰氧键断裂，另一分子提供碳上活泼氢，复杂的反应，立刻迎刃而解。
2.最后一问的三步反应，对于普通班的学生难度较大。但是通过前面的教学，学生明白了信息1就是酚羟基所连碳的邻位碳上的活泼氢与羰基的加成。信息2就是酯交换信息的应用。
【设计意图】逐题进行总结和提升。培养学生分析、观察、表达能力。要学会正逆推相结合，对信息的理解和应用要到位，并且落实有机方程式的规范书写。节选的17北京高考的最后两问，学生能不能快速解答不在于他知不知道克莱森酯缩合反应，而是他对羟甲香豆素最终这个物质结构中哪些化学键可能是在前面三步反应中生成的敏感度快慢有关。
环节三：总结提升
酯的取代反应实质
.png)
【教师】哪些物质可以提供活泼氢？继续完善。
【学生】分析并回答。水中羟基上的氢，醇羟基上的氢，氨基上的氢，这些氢都是比较外显的，容易找到。但是醛、酮、酯、酸酐中的
α碳上活泼氢是隐藏的，不容易发现。
.png)
【设计意图】最后对活泼H的总结提升了学生对化学键的认识，注重学生学法指导，有机信息的解读和使用方法。
3.课后反思
本节课充分体现了高三有机一轮复习既要基于基础知识的落实，更要注重基础知识的迁移。从学生熟悉酯的性质引出酯的醇解、酯的氨解、酯的缩合等高考中经常出现的信息，从化学键的角度将陌生信息中的知识与学生熟悉的知识对比、关联、概括，不仅让学生对物质性质和化学键的认识不断深入，而且通过不断抛出陌生信息抓住了学生的视线和思维，避免了一轮复习因简单重复而枯燥带来学生专注力低下的现象。本节课通过对信息的深度挖掘为我们展示了高三有机复习如何突破重点难点的策略。对陌生信息的认识不仅要关注整体官能团的变化，更关注官能团的内部结构（包括键的饱和性和极性），同时还关注基团之间的相互影响，抓住键的断裂和形成；能从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的联系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念，能根据物质的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质和可能发生的变化。
三、基于“定性和定量相结合”，收集证据，对模型进行评价和改进
教学案例3：《原电池》
1.教学环节：
.png)
2.第三环节的教学片段
【问题】依据原电池的思维模型，探究双液电池哪些部分可替换？
继续追问：1.当硫酸锌溶液换成氯化钠溶液后为何电流数值变大？
2.当把铜片换成碳棒后，为何电流数值变大？
3.为何双液电池电流稳定，但数值上比単液电池的数值小呢？
【设计意图】基于传感器显示的不同数据，让学生对电流的变化进行理性的分析（结合物理知识），定性与定量相结合，并引发思考，对电池进行选择和改进（如何提高电压，如何减小电阻），提升学生的思维能力。
3.课后反思
本节课尝试用沉积溶解平衡来分析电压形成的原因，更令学生信服。发展学生对于电池动力的认识，对电池有系统的分析和说明论证的能力，建立原电池的各个认识角度，并发展各个角度之间的概括关联能力，让学生在分析实用电池时能主动的调用这些认识角度，用化学的视角来看电池。依托实验数据，探究原理真谛。
四、基于“证据推理与模型认知”素养教学的思考
1.使化学课堂更加理性，师生共同成长
目前仍有很多学生对化学的学习依靠机械记忆，而基于“证据推理与模型认知”素养的教学就是一个科学论证推理的过程，学生从被动的接受知识，变成主动地构建学习的过程，这种课堂活动锻炼了学生的分析和解决问题的能力，学生逐步形成了搜集证据、解释证据、证据推理的思维方法。对教师的教学设计能力，也提出了更高的要求。
2. 教学设计时要注重证据推理的角度和深度
《普通高中化学课程标准（2017版）》中明确了“证据推理与模型认知”素养的四个水平层次。教学中教师应设计具有清晰层次化的科学探究活动，既能有效引导学生的证据推理水平逐步由宏观证据向微观证据过渡，又能有效帮助学生搜集证据的种类，采用不同的证明方式直接或间接证明，从而挖掘证据推理的深度，不断提高学生运用证据推理的水平。【3】
总之，在化学教学中培养和提高学生的“证据推理与模型认知”素养是时代的要求，是教师的责任。但“证据推理与模型认知”素养的培养、提高并非易事，而是一项长期而艰巨的工程。我们只有不畏艰辛，勇于创新，在教学过程中，注重与教学内容的有机融合，注意方法上的灵活性，形式上的多样性，这样才有助于培养和提高学生的科学素质和科学素养。
参考文献：
[1]杨晓东.基于“证据推理”的“化学平衡的移动”教学[J].化学教与学，2020（8）:31-34.
[2]普通中学化学课程标准（2017版）[S] .北京：人民教育出版社，2020:4
[3]王春.证据推理视域下的化学实验教学研究[J].化学教与学，2020（7）:35-37.