王琪琪 戴 雯

(河北省固安第一中学 河北 廊坊 065500)

引言

随着国家教育改革在高中教育领域中的不断渗透，高中教育者的教学观念也发生了转变，更加注重对学生核心素养和思维方式的培养。为了能够更好地帮助学生完成化学知识技能的学习，教师应落实证据推理思维以及模型认知核心素养的教育培训工作，以此来迎合目前高考选拔人才的发展趋势。基于此，笔者将从证据推理思维以及模型认知能力两个角度对高中化学课程中核心素养教育策略深入讨论，以期对从事化学教育管理工作的有关老师略陈管见。

1.课标解读

1.1 证据推理。“证据”通常是指客观存在的事实，常被用于表明某个主张或者观点是真实有效的。证据信息大致可分为两类，一是数据，即参数值，其主要来源于实验数据、生活现象、调查资料、实验现象、科学史实等等。二是知识，即对抽象概念或者客观真实事物的一种理解，其主要建立在化学规律、概念以及原理等抽象水平上。而“推理”则是指由已知命题经过推理演绎得出全新命题的一种思维模式，如归纳推理等。推理过程的关键要素主要涵盖两点：其一，推理需要具备强逻辑性，其二，推理需要对客观事实加以尊重。在满足这两点推理要素后所得到的命题才更具可靠性。从化学学科的角度上来看，很多理论体系均是建立在大量的化学实验基础上，当学生遇到陌生的化学问题时，教师便可引导其结合已知命题通过找出证据、提出假设以及逻辑推理来解决新问题。证据推理的具体流程如图1所示。证据推理核心素养的培养要点在于让学生对自身的证据意识有一定的认知，使其能够基于对现有化学知识证据来验证和推理所提假设的真伪，从而理清观点、证据以及结论的内在逻辑，提高证据推理的质量。

图1 证据推理过程图示

1.2 模型认知。由于化学学科涉及到很多分子层和原子层等人们难以用肉眼去察觉的物质，并且有很多化学研究都是针对微观世界所开展的，因此在化学实验中，研究人员经常会遇到不能直接对研究对象进行实验的情况。针对该类情况，研究人员便会以想象、类比或抽象等方式创建一个能够放映研究对象本质、形态及特征的简化模型。而认知则是指向比较、抽象、概括、分析、综合等思维活动。我们可以将“模型认知”理解为学生在化学模型的辅助下进行思维的方式。简而言之，便是以近乎理想化的化学思维对微观世界中的化学分子结构进行简化构建，用以更直观的揭示化学规律或化学本质的抽象方法。如构建“水分子电离结构”来研究电离平衡本质的本质[1]。如图2所示。引导学生积极参与化学建模活动是高中化学教育工作中非常重要的内容，其不仅可以帮助学生更好地理解化学结构本质，同时也有利于激发学生对化学学科中未知事物的探索热情，使其能够切身体会到化学的魅力。

图2 水分子电离模型

1.3 证据推理与模型认知的内在关联。《新课标》中明确指出，“证据推理与模型认知”的教学实质及目标主要包含以下内容：具有基本的证据思维意识；可熟练运用模型来解释特定的化学现象及其本质规律等等。此外，教师还应结合学生的真实水平对其进行合理划分，并针对不同水平的学生制定不同的教学方案。

以“证据推理与模型认知”为例，教师可按照以下标准来对学生进行水平划分。水平1：能从物质变化中提取证据，能识别常见的化学反应模型，能将理论模型与化学事实进行关联匹配。水平2：能从微观和宏观不同视角去收集证据并推断出合理结论，能对无纸模型进行描述和理解，能指出模型的内涵。水平3：能通过定性与定量相结合的方式收集证据并推断出结论，能基于物质变化找出研究对象和理论模型之间的异同点，能说明模型的适用范围及使用条件。水平4：能根据各类物质及反应的差异性特征找出充分的证据，能分析复杂的化学问题并构建相应模型。

2.培养策略及要点

随着新课改理念在高中教育领域中的渗透，教师在落实对学生知识技能培养的同时也逐渐意识到核心素养教育的重要性。对此教师应从课前准备和课堂活动两个层面上制定符合当前学生发展需求的教学方案，为帮助学生培养证据推理思维、提升模型认知能力创造条件。

2.1 课前准备。做好充分的课前准备工作是培养学生核心素养的重要前提。在课前准备阶段，教师需做好以下工作：第一，明确培养目标。对班内学生的整体水平进行综合考察，以此来制定具有较强针对性的方案。第二，对教材内容进行有效分析，并在此基础上制定科学的培养方案。第三，因材施教。针对不同学生自身所表现出的个体差异性在基础教学方案中进行优化，确保每一位学生都能积极参与到教学活动中。此外，教师还应为学生布置简单的课前作业，使其在课前对化学知识有大致的了解，并找出其中的问题，以此来锻炼学生的证据推理思维。例如，在讲解“卤代烃”章节内容之前，教师可引导学生在课前对乙烷和溴乙烷等与之相关的概念加以熟悉，通过了解卤素代替乙烷中的氢原子，以证据推理的方式可以判断出C-H键的键能应大于C-Br键的键能，因此当发生取代反应后，C-Br键会发生断裂，而C的非金属性则不如Br[2]。

2.2 课堂活动。为了赋予课堂活动更多趣味性，调动学生对化学知识的探索热情。教师可在课堂上积极引入一些丰富的教学元素。如翻转课堂、趣味实验、小组活动、情境教学、竞技游戏等等。这些教学元素均能在课堂活动中充分活跃学生的学习状态，实现化学课堂的高效性。证据推理思维的培养可从化学理论知识入手。例如通过定性与定量相结合的方式，收集不同证据，以此来证明溶液发生离子反应或处于离子平衡状态。而模型认知能力的培养则可以将抽象化学模型作为切入点。例如建立离子反应平衡模型，简单设计化学实验，以此来探究电解质强弱以及沉淀的转化、影响平衡的因素等问题。

3.教学实例分析

以《水溶液中的离子反应与平衡》这一章节内容为例，教师可以在该课程的实践授课中潜移默化地培养学生们证据推理的思维以及模型认知的能力。

3.1 教研讨论，明确重点。定期参与教学研讨活动有利于帮助教师更高效地完成化学教学工作。在教研讨论中，教师可结合自身的教育经验，以“离子反应与平衡”为核心，同其他教师共同探究“如何通过证据推理的方式来加深学生对化学概念的理解，同时再借助化学模型来提高学生对离子反应本质的认知，最大程度上强化对学生化学思维的培养”这一重要课题。

3.2 提出疑问，搜集证据。化学教学中教师应当积极鼓励学生在化学探究过程中善于发现问题，并且针对问题提出合理的假设，再通过搜集证据辨别假设的合理性，最终得出新结论。以提出疑问或假设的方式可以有效地激发学生的探索心理，引导其通过收集证据来反向推理得出结论，从而潜移默化地培养其证据推理能力。

例如，在学习强、弱电解质的化学概念时，教师可以先讲解强电解质的概念，即在水溶液中可完全电离的电介质。如强酸、强碱等。此时教师可以向学生提问，弱电解质概念以及常见的弱电解质有哪些？在该问题的导向下，学生会根据采用类比推理的方式以强电解质概念为指引，搜集相关化学理论，如电介质概念。并通过电介质化学概念将弱电解质的范围进行划分，再结合强电解质的相关理论缩小范围，最终明确弱电解质的本质，即在水溶液中发生部分电离的电介质。具体包括弱酸、弱碱、水等。

3.3 数据论证，创建模型。模型认知主要是由两部分内容组成，一是构建模型，二是使用模型。从教学实践的层面上来看，二者存在较强的关联性。而创建模型作为模型认知的基础，其重要性不言而喻。

例如，教师可以引导学生针对电离平衡中的离子构建相应的结构模型。以纯水为例，纯水中氢氧根离子的浓度与氢离子的浓度处于平衡状态，因此，纯水呈电中性。此时教师可向学生展示氢离子模型以及氢氧根离子的结构模，同时进一步对延伸水的电离平衡知识内容。如在纯水中加入酸或碱会打破纯水中原有的电离平衡状态，使电离方向出现正向或逆向的移动。温度变化也会影响电离平衡，温度降低会抑制水的电离，反之亦然。水解盐也可促进水的电离[3]。在展示这些电离平衡的移动时，教师可用动画的方式来演示氢离子模型以及氢氧根离子模型受到其他外界因素的影响而产生的变化，以此来培养学生的化学结构模型的认知能力，使其能够更加深刻地理解电离平衡的本质。

3.4 及时测评，提升素养。在培养学生证据推理思维和模型认知能力的过程中，为了能够更好地了解学生综合素养的培养情况，教师可按照特定指标对学生的思维能力水平进行测试。在《水溶液中的离子反应与平衡》课程中，教师可将测评标准分为三部分内容：第一，学习理解。其可进一步细分为辨识记忆等。第二，应用实践。其可进一步细分为分析解释等。第三，迁移创新。其可进一步细分为复杂推理等。以辨识记忆为例，教师需保障学生在该课程中能够能依据事实证据，正确识别常见的强电解质以及弱电解质，并且熟练掌握电离平衡常数、pH的定义式、溶度积常数等表达式，最终能够使用正确的化学用语来表达离子反应平衡的状态[4]。通过测评指标可以有效判断学生的推理思维和模型认知能力的真实水平，教师可以此为依据对后续的教学方案进行及时地调整，力求能够切实有效地提高核心素养培养工作的实效性。

4.核心素养教学研究

4.1 基于“证据推理与模型认知”核心素养培养的教学步骤。对于高中阶段的学生而言，其在学习不同的学科知识时，所运用的思维方式也会略有不同。在初中化学课程内容的基础上，学生逐渐学会了如何通过对不同教育阶段化学知识的学习来建立起从化学视角来看待问题、理解问题、解决问题的思维方式。站在化学视角的高度去看待化学问题，通常可以借助化学实验来辅助解题，结合化学实验结果以及相关数据信息来反向推证所提假设是否正确，这种解题思路是在原有的知识基础上所进行的再度升华，同时也是化学核心素养所需重点培养的思维能力。作为化学核心素养中的重要因素，“证据推理与模型认知”主要是指通过化学实验来积极探究和培养学生对信息的收集、整合以及自主分析等相关能力。其主要教育目标是帮助学生树立独立分析问题思维能的同时还要培养学生之间的协助能力。对此，教育者需理清“证据推理与模型认知”教育理念下各教学步骤的要点，以期能够在化学课堂的综合实践应用中充分发挥“证据推理与模型认知”的实效性。

首先，教师要引导学生学会收集各种实证并对其做出相应的假设。其目的是将“证据推理与模型认知”教育理念深入贯彻落实到学习过程中，以此来提高学生的综合素质水平。单从字面上来看，“证据推理”便是要求学生在进行化学知识推理与验证的过程中应当有理可依，而非引个人主观臆测推理结果。在证据收集的环节中，学生可以通过查阅文献、书籍等资料来获取与需解决的化学问题相关资料，熟练掌握与之相关的基本技能，完成证据收集完工作后，学生可在整合好的证据基础上针对发生化学物质性质变化提出有探究价值的化学实验假设。

其次，学生还应学会自主推理分析、验证及推理的全过程。学生在查阅文献、书籍等资料后，对其所研究的物质性质变化规律便也有所了解。化学教师可进一步开拓学生的化学思维，同时还可将班级内的学生合理地组成多个合作学习小组，小组人数可控制在四到五名左右，小组内的每一位学生均可负责的实验探究工作内容中的某一项任务，例如负责记录实验资料、对化学实验数据进行整理、结论汇报等等。虽然学生之间的分工存在差异性，但是在进行实验过程中每一位学生都应积极参与其中，且每一次合作探究活动小组，小组成员每一位学生所对应的工作任务可进行互换，通过这种方式可以有效地避免某一名学生长时间负责一项工作所导致教学效果不佳。

最后，教师还应教导学生学会自主建立化学模型。化学模型是其目的在于验证之前针对化学问题所提出的假设是否正确，需由学生自主要建立相应的化学模型来加以分析，化学模型的建构过程通常按照“提出问题”、“创建化学模型”、“解决问题”三个关键步骤。教育者在选择模型的选择中，首先要以化学教材内容为核心，将模型与化学问题进行有机结合，以化学课程为起点积极创建模型，再利用模型解决化学问题。在整个解题过程中，模型可以起到针对理论基础与实践学习的衔接作用。从理论基础的层面上来看，教育者可以引导学生在学习化学理论知识基础上，需通过分析、概括等一系列计算方案来建立起相应的化学模型，但是此时所建立的模型只是一种假设并非客观事实，因此需经过验证，才能将其作为理论进行使用。从实践学习的层面上来看，而言，在实践学习的过程中，学生需根据已经熟练掌握的化学模型原理，建立全新的化学模型。比如教师在讲解有机化学课程内容时，便可使用化学模型的方式来向其他人来展示有机物，而学生也会在通过模仿和学习球棍模型的解题思路在脑海里存留。随着教师在化学教学活动中对各种化学模型应用数理的不断增加，就会在学生脑海中留下越多的化学模型思想，以此来提高其解决化学问题的能力，强化对学生核心素养的培养效果。

4.2 基于“证据推理与模型认知”核心素养培养的教学策略。高中化学的知识体系复杂程度及难度均有着显著提升，且所涉及到的知识面范围较广，无形中便会增加学生的学习难度，使学生丧失对化学知识学习和探究的兴趣。教育者要想有效改善这一现状，需积极在平时的教学工作中融入模型教学的基本理念，并利用化学模型来辅助学生们更加高效率、高质量的解决化学难题。与此同时，教育者还应在备课时针对构建模型这一环节预留出充分的时间，并且结合课程进展情况来进行适当调整。通常情况下，学生在刚开始建立模型时常常会出现一些问题，随着建模次数的不断增加，学生也会逐渐培养出建模思维，并逐渐掌握模型构建的要点，有利于培养学生的核心素养能力。化学教师在课堂组织活动中开展模型教学时的教学要点主要体现在以下三个方面。

首先是以实验探究为导向所构建的化学模型。化学实验是化学学科中不可或缺的重要组成部分，高中化学课程中化学实验出现的频率很高，教师可通过化学实验的方式向学生讲解各种物质所体现出的化学性质。从某种程度上而言，化学实验是培养学生“证据推理与模型认知”核心素养的重要路径。学生可以在化学实验的过程中建立正确的化学思维，锻炼其自身的动手实践能力。化学教师还可在实验进行的过程中，有目的性地引导学生去针对所探究和实验的物质去构建相应的化学模型，以此来进一步加深学生对该物质化学特性的理解和认知。

其次是以便捷为导向所构建的理想化模型。构建模型的本质是将所研究的化学问题进行简单化，大多数化学模型的构建均与原型之间存在着一定的相似性，比如物质结构之间的数量关系。但又不是所有模型均与原型存在共同点，例如元素与元素符号。从某种角度上来看，即便是存在相似性的结构，其最多也只是模拟原型中相对比较突出的特征而已，即便可以无限接近于原型，但却不可能与原型完全相同。对此教师可引导学生在解决化学问题的过程中可通过构建理想化模型的方式来拓展解题思路，从而更好地提高解题效率，有利于培养学生在“推理与模型认知”理念下的核心素养，使学生能够熟练掌握理想化模型的应用方法，提高解决化学问题的正确率。

最后是以选择为导向所构建的最佳模型。针对同一化学问题通常可以创建多种化学模型，对此教师需引导学生在多种化学模型中选择最佳模型作为模板，开展相应的解题流程，从而帮助学生更加综合、全面且深入的理解化学题目的内在含义，以此来有效增强学生对建立模型所体现出的化学思维以及使用模型解决实际问题时的能力，强化对“证据推理与模型认知”核心素养能力的培养成效。

结束语

证据推理思维以及模型认知能力的培养是一个循序渐进的过程，不能一蹴而就。因此教师需由足够的耐心，在日常的教学实践中潜移默化地向学生渗透证据推理的思维方式，同时充分利用化学结构模型来辅助教学，强化学生的模型认知能力。长此以往，笔者相信学生定能形成科学的学习思维和习惯，以证据推理思维以及模型认知能力为浆，驾驶核心素养的这艘帆船在化学海洋中翱游。