证据推理下的化学课堂教学

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摘要：物质性质的教学是初三化学教学内容中的重要部分。以探究二氧化碳性质为例，开展基于证据推理的物质性质教学，阐述了利用客观事实、化学实验等方式进行实证的化学课堂教学，对二氧化碳与水反应的实验进行了较为深入的研究，促进了学生化学学科核心素养的提升。

关键词：二氧化碳的性质；证据推理；化学学科核心素养

一、研究背景

证据推理是化学学科核心素养的重要内容。化学实验是培养学生证据推理意识的重要素材。笔者通过小组合作探究二氧化碳的性质，进行了基于证据推理的教学尝试，使学生对二氧化碳的性质和用途有了科学的认识。通过学习，旨在让学生能从识别物质的阶段(即从混合物中识别出纯净物进行研究)过渡到具体物质的研究阶段，建立多角度认识物质的方法：从组成、构成、用途、制备、性质、转化等角度研究物质。基于此，课堂利用“汽水中的气”创设问题情境，引入本节课的认识对象二氧化碳，然后结合课堂前测，让学生对二氧化碳进行描述，有序梳理，帮助学生建立从多角度认识具体物质的方法，并在二氧化碳的性质和用途之间建立联系，培养学生的证据推理意识。通过问题“为什么可乐被称为碳酸饮料而不被称为二氧化碳饮料？”引发学生思考，明确探究任务：二氧化碳溶于水的过程是否发生了化学反应？学生通过猜想、设计方案并实验验证，最后得出结论：二氧化碳与水生成了酸性物质。学生在解决问题过程中不断为自己的猜想或结论寻找证据，从而推动探究活动顺利进行。本节课系统学习了二氧化碳的知识，锻炼了实验探究能力，重点培养了学生证据推理的化学学科核心素养。

二、基于证据推理的主要教学环节

1.环节一：从真实情境出发展示打开可乐瓶盖冒出大量泡沫的图片，提出驱动性问题：汽水饮料中冒出来的气体主要成分是什么？接着通过问题链，引发学生猜想并寻找证据支持，为后续二氧化碳性质的探究学习提供了基本思路和方法。问题1：你猜想它是什么？问题2：选择什么试剂能证明它？问题3：其中发生的化学反应是什么？设计意图：以学生熟悉的真实情境“汽水中的气”设计问题，引发学生思考。搭建问题阶梯，开展探究二氧化碳性质的课堂教学，引导学生初步建立猜想—方案—证据—结论之间的关联认识。在通过实验寻找证据的过程中，提高学生解决实际问题的兴趣和能力。

2.环节二：梳理前测建立严谨的科学认识投影展示课堂前测中学生对二氧化碳的各种描述，然后师生一起从二氧化碳的组成、构成、用途、制备、物理性质、化学性质等角度有序整理归类，通过不断追问“依据是什么？”引导学生进行证据推理，在二氧化碳的性质和用途之间建立关联。设计意图：通过处理前测问卷，把学生脑海中无序凌乱的物质性质知识进行有序组织和整理，避免了填空式的物质性质教学，帮助学生建立多角度认识具体物质的思路和方法。学生虽然能从生活中了解二氧化碳的性质和用途，但要在性质和用途之间建立科学严谨的关联，还有一定难度。将二氧化碳性质、用途等知识与有趣、生动的问题情境相结合，可拓展学生思维的深度、广度，同时也培养学生的证据推理意识。

3.环节三：实验探究寻找实证(1)巧妙设问引发思维冲突通过设问“为什么可乐被称为碳酸饮料而不被称为二氧化碳饮料？”引发学生思考和猜测：可能是二氧化碳和水反应生成了碳酸。接着教师演示实验：向紫色石蕊干花上滴加稀醋酸溶液，紫色石蕊干花变红。然后，学生进行分组实验，向装有二氧化碳水溶液的塑料瓶中滴加紫色石蕊试液，可观察到溶液变为红色。继续设问：二氧化碳水溶液中哪种物质使紫色石蕊试液变成红色？并指出“无明显现象化学反应”发生的判断思路和方法：一是证明反应物的减少或消失；二是证明生成物的增加或出现，即如果反应物减少或消失、新物质生成，就可以证明反应发生了。学生由此意识到，要从证明新物质产生的角度证明二氧化碳和水发生了化学反应。设计意图：通过把气泡饮料称为碳酸饮料这一情境，引发认知冲突，让学生思考“二氧化碳是否与水反应了？”引起学生的注意力，接着提出一系列问题，让学生思考“无明显现象化学反应”发生的判断方法。设计的问题既有一定的开放性，又指向学生最容易产生困惑的地方，引导学生深度思考和寻找反应发生的证据。(2)探究实验：干花实验在教师的指导下，学生开始思考：使紫色石蕊变红的物质是二氧化碳、水，还是二氧化碳和水生成的新物质？教师介绍紫色石蕊试液中含有水，紫色石蕊干花中没有水。学生很快意识到：二氧化碳和紫色石蕊试液接触会引起二氧化碳和水反应，但是用紫色石蕊干花就能避免这一问题。于是学生设计的实验方案如下。第一步，把紫色石蕊干花放入二氧化碳集气瓶中，观察现象。第二步，把紫色石蕊干花用水喷湿，观察现象。第三步，把喷湿的紫色石蕊干花放入二氧化碳集气瓶中，观察现象。接下来，学生分组实验，观察到二氧化碳不能使紫色石蕊干花变红，水也不能使紫色石蕊干花变红，而二氧化碳和水共同作用可使紫色石蕊干花变红。实验过程中发现一个意外现象：个别小组的二氧化碳集气瓶中的紫色石蕊干花花瓣上有一小块变红，其他部分仍为紫色，经过小组学生反思实验操作，发现原来是实验过程中用湿镊子夹取了干花造成的。小组讨论、学生的分组实验，以及出现的意外现象都能证明：是二氧化碳和水生成的新物质使紫色石蕊变成红色，由此证明了二氧化碳和水发生化学反应并生成了酸性物质。教师提供资料：二氧化碳和水反应生成了碳酸。教师继续进行演示实验：将变红的石蕊干花用吹风机烘干，可观察到干花的颜色由红色变回紫色。学生猜测是碳酸不稳定，加热后分解了。师生共同分析，得出结论：碳酸加热分解生成了二氧化碳和水。设计意图：在探究二氧化碳和水反应的过程中，引导学生猜想假设—设计实验—实验验证—讨论交流—反思总结—寻找证据—形成结论，通过分析推理并加以证实或证伪，建立猜想(观点)、结论和证据之间的逻辑关系。学生从只关注实验现象，到通过实验探究认识化学反应的发生，深层次理解了“无明显现象化学反应”发生的判断方法，提高了学生设计对比实验时控制变量的能力。

4.环节四：归纳整理引导总结通过设问，师生一起总结。问题1：本节课学习了二氧化碳的哪些性质？哪些是可观察到的？哪些是通过用途可以推测的？问题2：通过这节课的学习，你获得了哪些启示？总结二氧化碳的物理性质、化学性质和检验方法，并引导学生为自己的认识寻找科学依据，培养学生的证据推理意识。方法小结：对于无明显现象的化学反应，可以从检验生成物的角度证明其发生，验证的时候需关注原混合体系中是否有干扰，如果有，则应注意通过对比实验控制变量，排除干扰。设计意图：加强学生自我总结的能力，区分知识的小结和方法的小结。在总结过程中，继续强调如何结合已有的知识进行分析、解释和推理，如何完善分析推理路径，从而不断提高基于实验事实或实验证据的分析推理能力，提高证据推理意识。“为感性认识和结论寻找实证”的思想，是学生学习物质性质过程中一种重要的思想方法和能力，这种能力将在之后的学习中继续发展和深化。

三、结语

初三化学新授课二氧化碳性质的教学中，将知识认知与寻求实证相融合，有利于唤醒学生通过已有经验对问题进行分析推理的意识；在设计实验的过程中，让学生充分表达自己的推理过程有利于发展学生的思维能力；在完成设计实验的任务中，教师适时搭建阶梯，让学生逐步突破障碍，最终建构起思维模型，有利于学生学习方法的建立。从感知到理解，再从理解到设计，基于证据推理的课堂教学，引导学生由浅入深、循序渐进地掌握知识，有利于发展学生的各方面能力，培养学生的化学观念、化学思维，真正使化学学科核心素养落地生根。

参考文献

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[2]王磊.基于学生核心素养的化学学科能力研究[M].北京:北京师范大学出版社,2017.

[3]郑玉海.基于“化学核心素养”视域下的教学实践:以高三一轮复习课《难溶电解质的溶解平衡》为例[J].实验教学与仪器,2019(6):6-10.

作者：陈莉莉 单位：北京市一零一中学