基于證據(jù)推理的元素化合物教學(xué)設(shè)計(jì)

王久廣+金兢

學(xué)科“核心素養(yǎng)”已經(jīng)得到重視和較為深入的研究，化學(xué)學(xué)科從不同的維度對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)提出了不同的模型和看法，其中比較得到認(rèn)可的是宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任等。不管對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的模型如何見仁見智，都對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有著一致的看法：學(xué)科核心素養(yǎng)主要通過學(xué)科活動(dòng)來體現(xiàn)和養(yǎng)成，化學(xué)課堂是最重要的載體；有意養(yǎng)成比無意熏陶效果更好；不同知識(shí)類型的課應(yīng)該有所側(cè)重。這就要求我們在學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成上要重視化學(xué)課堂，在課堂教學(xué)中將化學(xué)核心素養(yǎng)功能化、具體化。元素化合物的教學(xué)是高中化學(xué)必修一的重要組成部分，是“證據(jù)推理”的使用和養(yǎng)成的重要載體。本文以《硫酸的制備與性質(zhì)》為例探討元素化合物在教學(xué)設(shè)計(jì)中融入“證據(jù)推理”這一化學(xué)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

一、什么是“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)

“證據(jù)推理”是指能初步學(xué)會(huì)收集各種證據(jù)，對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設(shè)；基于證據(jù)進(jìn)行分析推理，證實(shí)或證偽假設(shè)；能解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑。

對(duì)“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)表述進(jìn)行分析，應(yīng)該包含三個(gè)方面的素養(yǎng)或能力。一是“提出假設(shè)的能力”，在學(xué)習(xí)和研究物質(zhì)的性質(zhì)前，學(xué)生應(yīng)該能夠根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)提出物質(zhì)的性質(zhì)和變化的可能假設(shè)，或根據(jù)以前所學(xué)的類似物質(zhì)的性質(zhì)或變化運(yùn)用類比的思想提出物質(zhì)的性質(zhì)和變化的可能假設(shè)。這樣在研究的時(shí)候目標(biāo)才會(huì)明確，證實(shí)或證偽的指向才會(huì)明確。二是“搜集證據(jù)的能力”，搜集的證據(jù)要能充分證實(shí)結(jié)論，要用最便捷的途徑尋找證據(jù)。三是“證實(shí)結(jié)論的能力”，能解釋證據(jù)與結(jié)論的關(guān)系，證實(shí)或證偽結(jié)論?；诖?，“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)可以做如下分解：

二、“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

《硫酸的制備與性質(zhì)》中包含“硫酸的制備”“硫酸的性質(zhì)”以及“硫酸的用途”三部分內(nèi)容?！傲蛩岬挠猛尽弊骱唵瘟私?，圖片展示讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到硫酸制備的重要性就可以了?！傲蛩岬闹苽洹敝卦趯?duì)S元素逐步氧化的認(rèn)識(shí)，了解“三步驟”（）、“三原理”（逆流原理、循環(huán)原理、熱交換原理）、“三設(shè)備”（沸騰爐、接觸室、吸收塔）?！傲蛩岬男再|(zhì)”是重點(diǎn)，包含稀硫酸的性質(zhì)（強(qiáng)酸的通性）和濃硫酸的特性，濃硫酸的特性是本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)和核心。

1.“提出假設(shè)”能力的運(yùn)用和培養(yǎng)

“假設(shè)”是需要在一定的已知基礎(chǔ)上運(yùn)用學(xué)科知識(shí)進(jìn)行“預(yù)測”。在元素化合物的學(xué)習(xí)中，“假設(shè)”主要有兩種形式：一是已知“組成和結(jié)構(gòu)”假設(shè)“性質(zhì)”，二是根據(jù)已知“性質(zhì)”預(yù)測“組成和結(jié)構(gòu)”。

在稀硫酸通性的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過強(qiáng)弱電解質(zhì)的電離和離子反應(yīng)，容易調(diào)用硫酸在稀溶液中的電離知識(shí)判斷稀硫酸中是以H+和SO42-形式存在的，所以稀硫酸的性質(zhì)就是H+的性質(zhì)（酸的通性）和SO42-的性質(zhì)（復(fù)分解生成難溶鹽），或許還有H+和SO42-相互影響的性質(zhì)。在濃硫酸特性的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解濃硫酸的吸水性（用作干燥劑），對(duì)脫水性和強(qiáng)氧化性的實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)和分析也不算困難，在這里遇到的一個(gè)最大的矛盾就是，濃硫酸為什么會(huì)具有和稀硫酸不一樣的性質(zhì)？這一定是組成和結(jié)構(gòu)上有區(qū)別，這是培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)“性質(zhì)”預(yù)測“組成和結(jié)構(gòu)”的一個(gè)很好的契機(jī)。

【教學(xué)片段1】稀硫酸性質(zhì)假設(shè)的提出

三個(gè)“驅(qū)動(dòng)問題”分別從“已知”（組成和結(jié)構(gòu)）、“預(yù)測”（性質(zhì)）和“證實(shí)”（實(shí)驗(yàn)依據(jù)）出發(fā)，符合科學(xué)認(rèn)識(shí)體系，容易為學(xué)生所接受，尤其是驅(qū)動(dòng)問題1和驅(qū)動(dòng)問題2，是中學(xué)化學(xué)“提出假設(shè)”核心素養(yǎng)的最重要的一種假設(shè)形式。

【教學(xué)片段2】濃硫酸組成假設(shè)的提出

濃硫酸組成的教學(xué)設(shè)計(jì)在濃硫酸的特性學(xué)習(xí)后進(jìn)行，也可以設(shè)計(jì)在學(xué)生對(duì)濃硫酸有吸水性而稀硫酸沒有吸水性的認(rèn)識(shí)后進(jìn)行。這就是要讓學(xué)生形成濃硫酸和稀硫酸具有不一樣的性質(zhì)的認(rèn)知沖突。由“性質(zhì)”不同預(yù)測“組成和結(jié)構(gòu)”有區(qū)別，進(jìn)而根據(jù)化學(xué)知識(shí)預(yù)測有什么樣的結(jié)構(gòu)。

2.“搜集證據(jù)”能力的培養(yǎng)

“搜集證據(jù)”首先要清楚什么可以成為證據(jù)，還應(yīng)該明白通過什么途徑尋找證據(jù)。化學(xué)學(xué)科的一般證據(jù)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一般用來證實(shí)“假設(shè)”性質(zhì)的真?zhèn)危@個(gè)在稀硫酸的性質(zhì)學(xué)習(xí)中能夠很輕易地實(shí)現(xiàn)。這里重點(diǎn)討論濃硫酸組成的“證據(jù)搜集”。

【教學(xué)片段3】濃硫酸組成證據(jù)的搜集

上圖為不同溫度下不同濃度H2SO4的電導(dǎo)率。100%后電導(dǎo)率提高應(yīng)該是H2SO4自偶電離的原因。

實(shí)驗(yàn)是證據(jù)，文獻(xiàn)也是證據(jù)，可以自己完成實(shí)驗(yàn)形成直接證據(jù)，也可以借鑒文獻(xiàn)使用間接證據(jù)。

三、結(jié)語

核心素養(yǎng)滲透到學(xué)科教學(xué)中，教師在學(xué)生的學(xué)習(xí)歷程設(shè)計(jì)時(shí)能根據(jù)學(xué)科和課堂知識(shí)載體的特點(diǎn)，有所側(cè)重地、有意識(shí)地進(jìn)行學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能，情感態(tài)度和價(jià)值觀得以熏陶的同時(shí)，能夠培養(yǎng)和提升學(xué)科核心素養(yǎng)。