王增荣
（太原市第十八中学 山西太原 030000）
摘要：“证据推理与模型认知”做为高中化学核心素养的思维核心，既是对化学学科核心思想的概括，也是衡量学生学习化学知识、解决化学问题综合能力的重要标准。本文结合高中化学教学实践，阐释了发展学生证据推理意识、培养建模能力的重要性，分析了基于“证据推理与模型认知”的教学要点，探讨了如何针对高中化学知识体系的特点优化教学策略，通过设计自主探究与实验活动、解题训练培养学生的核心素养。
关键词：证据推理；模型认知；核心素养；高中化学；培养策略
引言：
化学的实质是从微观视角研究物质构成、性质与变化规律，对于学习者或研究者而言，解决一个化学问题首先需要调动已有的认知经验和知识储备，基于对表面现象的观察和理解进行合理的假设，之后依靠科学实验逐步揭示本质和发现规律，才能最终解决问题并获取新的知识和技能。在这一过程中，“证据推理与模型认知”素养起到了决定性作用。因此，在高中化学教学中，必须致力于提升学生的证据推理意识和不同类型、形式化学模型的构建能力。
一、“证据推理与模型认知”的核心地位
（一）“证据推理与模型认知”的内涵
新课标中对高中化学核心素养有五个维度的明确要求，这些内容是根据化学学科的特征和知识体系构成、基本专业思维模式、人才培养目标归纳而成。五项核心素养的内容既相互独立又密不可分，只有让学生这五项素养同时达到一定水平，才标志着实现了育人目标。其中从衡量学生掌握化学知识并运用其解决化学专业问题能力的视角来看，“证据推理与模型认知”是最基础而又最重要的核心素养[1]。证据推理是以对物质的观察和思考、化学现象、实验数据为基础进行逻辑推理和判断，体现的是学生全面细致观察、有效提炼信息，运用已经掌握的化学原理和规律、经过一系列逻辑思考和推演得出结论的能力；而模型认知则是揭示化学物质或现象本质、发现和描述其微观结构特点与变化规律的基本思维模式，也是检验、辨别基于证据推理得出的结论、不断深化认知的重要途径。因此，在高中化学核心素养培养过程中，必须同时锻炼和提升学生这两方面的能力。
（二）“证据推理与模型认知”的重要性
做为核心素养最重要的构成要素，“证据推理与模型认知”的培养既是高中化学教学的主要目标之一，也对教学效率和学生的学习成果起到了决定性作用。首先，在高中化学教学体系中，无论是物质微观结构、典型化学现象的认识，还是探索、掌握物质变化和化学反应规律，都需要引导学生以化学学科专业的思维模式，发挥证据推理能力、运用模型认知经验，才能真正理解、掌握相关知识和科学的逻辑思维方法[2]；其次，只有学生掌握了探究化学问题的基本思路和方法，才能主导自己的学习和研究过程；第三，“证据推理与模型认知”可以树立学生理性思维，使之学会学习、学会研究，适应终身发展。因此，“证据推理与模型认知”素养的渗透和培养也是赋予学生主体地位、培养学习能力、提高课堂教学效率的保障。
二、“证据推理与模型认知”素养培养要点
（一）不断强化学生的证据推理意识
化学学科基本原理、规律和物质本质的探索、认知过程就是一个缜密而复杂的逻辑推理与验证过程，在学生知识体系的构建过程中，同样应当遵循化学学科的基本研究规律和思维模式，日常教学中引导学生科学思考、缜密分析，基于一系列的数据、现象、表观特征、过程等，自主发现、归纳和表述各个环节的核心内容和思想，提升其关于证据的收集和整理能力，进行合理且有效的推理，做出符合逻辑的假设，从而在学习过程中不断强化其证据推理意识。例如在钠、氯气等重要物质的教学中，在实验探究引导学生观察现象的基础上提出合理假设，并且根据已有化学知识分析、推测相关现象的内在联系，找到检验各种可能性真伪的科学路径，实践、推理、判断，对探究对象的性质得出正确结论的同时学科素养渗透于心。
（二）训练学生的逻辑思维能力
化学问题的思考和解答过程要求学生有严谨的逻辑思维能力，能够就已有信息、收集到的数据、观察到的实验现象或物质的表象进行合理假设，并且结合已有认知经验及其所掌握的原理、规律等进行成果的验证，在观点、结论和证据之间建立起逻辑关系，通过严谨的逻辑关系进行模型的推断，从而形成正确的模型认知，找到正确答案。因此，化学教学中任何一个问题的提出和解决都不应局限于知识点传授，而是要将训练学生严谨的逻辑思维能力做为主体目标。即必须选择最有利于提升学生“证据推理与模型认知”素养的方式完成相关环节的教学。
例如在课堂例题示范和习题课反馈环节，教师不仅要引导学生审题、分析、把握题干，更要让学生逻辑清晰、严谨地表述答题思路，理清关联知识点、认知经验的运用过程，促使其形成缜密的化学学科逻辑思维习惯。
（三）着力渗透建模思想
高中化学核心素养所要求的“模型认知”不同于一般的构建数学模型分析和解决问题的能力，而是对研究化学问题所需思维模式、必备专业素养的抽象与概括，是一个对证据推理、分析、证明的总结，是解决化学问题的关键。因此，这方面素养的培养实质上是建模思想的渗透与强化过程，要求高中化学教师要在各个教学环节注重训练建模思维、传授建模方法[3]。首先，教学过程中应注重实物形式化学模型的运用，比如在有机化学部分关于物质结构的教学过程中，可以让学生通过亲自动手制作、拆拼实物模型进行证据推理和探究未知；其次，非实物形式化学模型的应用在高中化学教学中无处不在，无论是基于函数关系构建的化学反应速率等数学模型，还是运用化学反应方程式表达物质变化规律的语义模型，以及根据化学反应过程构建的图像模型等等，都是模型认知素养的体现。将化学过程、规律、原理进行归纳，概括成一个简化的化学模型，通过化学模型再现整个规律或物质的变化等，进一步在大脑内进行模型构建，分析解决问题的方法，揭示出本质，从而提升解决化学问题的能力。因此，教师在各个环节都要渗透和引导学生形成建模思想。
三、实践策略
（一）设计自主探究活动强化“证据推理与模型认知”
“证据推理与模型认知”素养的养成有赖于日常学习过程中实践经验的积累，教学中想方设法给学生提供逻辑推理能力训练和建模思想运用的机会，教师应结合具体单元的教学内容，善于从现实生活和社会焦点问题中选取素材并创设真实情境，以设置高水平的探究任务，让学生运用已有化学知识和“证据推理、模型认知”素养完成学习。例如在《乙醇》的教学过程中，通过设计、完成金属钠与乙醇的定量反应实验，之后根据实验数据推理，可以知道1mol乙醇与过量的金属钠反应只能生成0.5mol的氢气，即只有1mol的氢原子参与了反应，而乙醇中三种氢原子个数比为1：2：3，显然是羟基上的氢参与了反应。由此学生可以根据实验数据这一充足证据构建起醇类物质羟基上的氢可以被钠取代的模型认知，进而深刻认识乙醇分子的结构和其官能团所具有的化学性质。借此训练其证据推理和建模、解决实际问题的能力。
（二）实验设计和实践操作常态化
化学是一门以实验为基础的自然科学，实验是提升学生化学核心素养最有效的途径。鉴于高中生已经具备一定的实验设计能力和操作技能，教学中要竭尽全力、创造性地使其完整体验证据推理和建模过程。教师应结合具体教学内容和探究需求，鼓励其自行设计实验来构建完善的逻辑推理链条，亲自验证各项假设及结论的科学性，在不断的实践探索中形成思维缜密、推理严谨的良好习惯。比如在用价态观设计探究“SO2的氧化性和还原性”实验中，可以引导同学们运用已有的知识储备和经验，推测其可能与哪些物质发生反应，可能的产物是什么，可能有怎样的实验现象，再根据已有模型认知选择一系列的相关仪器和装置，之后追问如何解决SO2的污染问题，训练学生的发散思维，发挥想象力，交流研讨得出结论，本实验可以选择针管、输液袋、西林瓶等完成探究。体现出实验微型化、绿色化，且操作简单、现象明显的特色。在完整的实验设计、创新操作中培养了学生的科学态度、创新意识，发展了“证据推理、模型认知”的核心素养。教学中注意在实验设计探究过程中，要引导同学们能够创造性地优化实验，细致观察和严谨记录实验现象和过程，科学分析实验数据和撰写规范化的实验报告，以便强化核心素养扎实落地。
（三）解题训练中提升学生构建数学模型的能力
为了让学生熟练运用已知数学模型解决化学问题，在解题训练过程中，教师要着重引导学生快速把握问题实质，发现其中的数理关系，从而构建数学模型，并且能够运用其验证、辨析假设和逻辑推理得出的结论[4]。例如在涉及到化学反应的相关计算题中，必须要求学生根据题干描述准确列出其中涉及到的所有化学反应方程式，再通过逻辑推理辨析问题的实质，进而根据参与化学反应各类物质化学性质和相关原理、规律，顺利找到其中的数量关系并列式求得正确答案。通过这一规范化的解题过程训练，可以有效提升学生的模型认知能力，使之养成运用数学模型解答化学运算问题的思维习惯，提高思维的逻辑性和严密性。
四、结束语
随着社会发展和科技的进步，高中化学课程中学生的推理能力与模型认知能力，是自然科学的必需素养，是发展和创新的必备品质，是新时代人才应有的核心能力。在推理过程愈渐复杂、模型愈渐抽象的趋势下，提升学生的“证据推理与模型认知”素养成为了高中化学教学的主要目标。在日常教学中强化证据推理意识、训练建模思维，有利于提高教学效率、学生的自主探究能力并实现化学学科核心素养的有效落实。
参考文献：
[1]吴新建,张贤金.基于化学学科核心素养培养的课堂教学行为分析[J].教学与管理,2017(06)
[2]陆军.化学教学中引领学生模型认知的思考与探索[J].化学教学,2017(09)
[3]陈新华.基于学科核心素养优化高中化学教师的教学认知[J].中小学教师培训,2017(06)
[4]李雪莲.化学教学中提升学生证据推理与模型认知核心素养的实践研究[J].高考,2018(8)