王秀英 余曉鐘

根據(jù)化學(xué)課程對(duì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的貢獻(xiàn)以及化學(xué)課程的特點(diǎn)，高中化學(xué)核心素養(yǎng)概括為五個(gè)方面。其中，“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)是化學(xué)特征的思維方法，特別是“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)在必修2化學(xué)反應(yīng)原理部分的教學(xué)中有非常普遍和至關(guān)重要的體現(xiàn)。

一、什么是化學(xué)學(xué)科“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)

“證據(jù)推理”簡單講就是根據(jù)原有認(rèn)知，對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設(shè)，再尋找證據(jù)并基于所有證據(jù)進(jìn)行分析推理，對(duì)假設(shè)進(jìn)行證實(shí)或證偽。化學(xué)科學(xué)中許多理論的建立，特別是中學(xué)化學(xué)課程中所涉及的化學(xué)理論和原理，都是建立在對(duì)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)、生活真實(shí)情景、資料文獻(xiàn)記載等方面獲取的信息基礎(chǔ)上，展開比較分析、歸納概括以及邏輯推理進(jìn)而形成科學(xué)結(jié)論的，其運(yùn)用的主要探索模式就是“證據(jù)推理”。

以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的化學(xué)學(xué)科具有獨(dú)特的學(xué)科特色，含有很多事實(shí)性化學(xué)知識(shí)和真實(shí)性化學(xué)情景，如果在課堂教學(xué)中，能將這些知識(shí)和情景上升為化學(xué)問題解決式教與學(xué)，不僅能在解決真實(shí)情境的問題中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任感，還能更好的體現(xiàn)化學(xué)科學(xué)自身的內(nèi)容邏輯主線。同時(shí)，化學(xué)問題解決式學(xué)習(xí)是一種體驗(yàn)性的學(xué)習(xí)過程，需要學(xué)生通過閱讀、查閱資料、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等途徑獲取和處理有關(guān)信息，進(jìn)而通過自身的體驗(yàn)去感受和領(lǐng)悟數(shù)據(jù)推理等重要的科學(xué)方法。

二、“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)在高中化學(xué)課堂教學(xué)中的探索實(shí)踐

《化學(xué)反應(yīng)的速率和限度》該節(jié)案例教學(xué)內(nèi)容選自蘇教版化學(xué)2專題2，教學(xué)設(shè)計(jì)定位在高一學(xué)考前復(fù)習(xí)課。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容屬于必修階段，課程標(biāo)準(zhǔn)中明確要求，通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率，了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用；通過實(shí)驗(yàn)探究濃度、催化劑等對(duì)過氧化氫分解反應(yīng)速率的影響。綜合考慮課程要求，內(nèi)容量和重難點(diǎn)，確定本節(jié)復(fù)習(xí)課主要目標(biāo)為回顧化學(xué)反應(yīng)速率的概念，能準(zhǔn)確進(jìn)行簡單計(jì)算，更清楚地了解影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素及化學(xué)平衡狀態(tài)的基本特征。在對(duì)教材反復(fù)研讀和對(duì)學(xué)生學(xué)情仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上，確定本節(jié)課以問題解決為引領(lǐng)，以“證據(jù)推理”為主要核心素養(yǎng)養(yǎng)成基調(diào)，通過真實(shí)情景、數(shù)據(jù)處理、科學(xué)歸納等方法的應(yīng)用，教會(huì)學(xué)生運(yùn)用史實(shí)和事實(shí)手段尋找證據(jù)并進(jìn)行合理的推理論證，最終建構(gòu)研究化學(xué)反應(yīng)速率及限度的思維模型。

本節(jié)以“工業(yè)煉鐵”為依托，貫穿課堂始終并逐漸展開，從生產(chǎn)實(shí)際發(fā)展歷程的真實(shí)情景出發(fā)，結(jié)合模擬生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用問題引領(lǐng)的教學(xué)方式展開。鞏固落實(shí)雙基的同時(shí)，重視培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理核心素養(yǎng)，最終設(shè)計(jì)成了基于證據(jù)推理的高中化學(xué)課堂教學(xué)案例。

[教學(xué)環(huán)節(jié)1]展示煉鐵工業(yè)發(fā)展歷史過程圖，以事實(shí)為依據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

教師(問題解決)：隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷完善和改進(jìn)，由最初的直接自然通風(fēng)到手動(dòng)鼓風(fēng)，再到自然通風(fēng)燃燒，如今現(xiàn)代工業(yè)煉鐵多數(shù)采用高爐煉鐵裝置，自然通風(fēng)燃燒還原制得鐵。分組討論，以工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際為載體，總結(jié)歸納所學(xué)化學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

學(xué)生：4人為一小組，從影響化學(xué)反應(yīng)速率角度討論：高爐煉鐵工業(yè)中有哪些措施可以提高該化學(xué)反應(yīng)速率？

總結(jié)(教學(xué)目標(biāo))：影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

(以真實(shí)歷史進(jìn)程為情景，為證據(jù)，進(jìn)行逐步分析推理)

[教學(xué)環(huán)節(jié)2]以模擬數(shù)據(jù)為載體，再現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法。

教師(問題解決)：為了進(jìn)一步探究冶煉鐵的反應(yīng)過程，在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)煉鐵，在1100℃下，將Fe2O3與3molCO置于2L的密閉恒容容器中反應(yīng)：

學(xué)生：根據(jù)表格數(shù)據(jù)計(jì)算0～3h用CO2表示的平均反應(yīng)速率

總結(jié)(教學(xué)目標(biāo))：化學(xué)反應(yīng)速率的意義及簡單計(jì)算方法，認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)習(xí)的社會(huì)價(jià)值。(學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)或?qū)ι磉吺挛锏挠^察為出發(fā)點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)處理獲取化學(xué)知識(shí)，認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)有快慢之分且可定量研究)

[教學(xué)環(huán)節(jié)3]根據(jù)煉鐵史實(shí)，結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行證偽。

教師(問題解決)：技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)在工業(yè)煉鐵過程中，煉鐵爐排出的尾氣中含有一定量的CO，并認(rèn)為是CO與原料接觸時(shí)間不夠?qū)е?，為此耗巨資增加高爐的高度來解決問題，但事實(shí)上并未減少高爐中CO的含量？

學(xué)生：分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的真正原因是什么？

結(jié)論(教學(xué)目標(biāo))：該反應(yīng)是有限度的，建立化學(xué)平衡狀態(tài)后，各物質(zhì)的濃度不隨接觸時(shí)間延長而變化。(培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，有理有據(jù)，尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度)

[教學(xué)環(huán)節(jié)4]以模擬數(shù)據(jù)形式進(jìn)行計(jì)算推理，進(jìn)一步體會(huì)化學(xué)反應(yīng)限度的存在

教師(問題解決)：為了探究該反應(yīng)過程出現(xiàn)的情況，在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)煉鐵，在1100℃下，將Fe2O3與3molCO置于2L的密閉恒容容器中反應(yīng)，反應(yīng)數(shù)據(jù)見下表：

學(xué)生：思考1：根據(jù)表格數(shù)據(jù)，如何說明該反應(yīng)是有限度的？

思考2：根據(jù)表格數(shù)據(jù)大致繪制反應(yīng)體系中CO、CO2濃度隨時(shí)間變化的坐標(biāo)圖。

思考3：當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，為什么反應(yīng)物CO濃度保持不變？請(qǐng)同學(xué)們大致畫出CO消耗速率、CO生成速率隨時(shí)間變化的坐標(biāo)圖。

結(jié)論(教學(xué)目標(biāo))：化學(xué)平衡狀態(tài)的概念及特征(數(shù)形結(jié)合，分析推理)

[教學(xué)環(huán)節(jié)5]反饋練習(xí)，鞏固應(yīng)用

教師(問題解決)：對(duì)于密閉體系中的反應(yīng)Fe2O3(s)+3CO==2Fe(s)+3CO2判斷下列說法能否證明反應(yīng)一定處于化學(xué)平衡狀態(tài)：

①單位時(shí)間內(nèi)消耗3mol CO2同時(shí)生成3mol CO。②CO的消耗速率與CO2的生成速率之比為1∶1。③CO、CO2的濃度相等。④Fe2O3的物質(zhì)的量不再變化。⑤條件一定時(shí)，體系中壓強(qiáng)不再變化。⑥條件一定時(shí)，混合氣體的平均分子量不再變化。

學(xué)生：思考，回答

結(jié)論(教學(xué)目標(biāo))：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷(教，學(xué)，評(píng)一致性反饋練習(xí))

[教學(xué)環(huán)節(jié)6]發(fā)展性思維訓(xùn)練

教師(問題解決)：根據(jù)所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容能否繼續(xù)從化學(xué)反應(yīng)速率和限度的角度出發(fā)對(duì)高爐煉鐵工藝Fe2O3(s)+3CO==2Fe(s)+3CO2進(jìn)行改進(jìn)，你能想到哪些需要改進(jìn)嗎？

學(xué)生：思考，討論……

結(jié)論(教學(xué)目標(biāo))：思維拓展

(學(xué)生未來生活中所要面對(duì)的問題往往是復(fù)雜的，甚至是不可預(yù)測的，具有體系開放、結(jié)果不確定等特點(diǎn)，需要學(xué)生對(duì)信息進(jìn)行處理和對(duì)證據(jù)進(jìn)行選擇，最終做出評(píng)價(jià)和決策。經(jīng)常性地進(jìn)行化學(xué)問題解決學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的最有效途徑。)

三、基于化學(xué)學(xué)科數(shù)據(jù)推理核心素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)反思

對(duì)于證據(jù)推理核心素養(yǎng)可大體分為三部分，一是搜集證據(jù)，二是演繹推理，三是證實(shí)或證偽。首先要明白的是哪些可以成為證據(jù)，實(shí)驗(yàn)是證據(jù)，數(shù)據(jù)是證據(jù)，文獻(xiàn)等也是證據(jù)。接著要考慮通過什么途徑尋找證據(jù)更有力有效，比如自己完成實(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)。而如何合理利用證據(jù)，要遵循學(xué)科邏輯關(guān)系，進(jìn)行最有說服力，學(xué)生最容易接受的方式逐一展開證據(jù)推理。最后要以事實(shí)為依據(jù)，尊重科學(xué)結(jié)論，相信物質(zhì)世界的存在都存在科學(xué)和理性。

各種核心素養(yǎng)在學(xué)科教學(xué)中是相輔相成的，不能完全割裂。教師在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)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)科多種核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)各種基礎(chǔ)知識(shí)、掌握各種基本技能的同時(shí)，逐步形成未來自身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需的必備品格和關(guān)鍵能力。