浅谈高中化学证据推理与模型认知

浅谈高中化学证据推理与模型认知

柯 小 君

浙江省苍南县灵溪中学（ 苍南县三禾高级中学 )325800

摘要：高中化学教学要以培养学生的学科核心素养为目标，注重培养学生的证据推理与模型认知能力，在学习活动中，鼓励学生提出观点，做出假设，分析推理，证实论点，建构模型，强化应用，明确证据、假设、结论之间的联系，形成模型认知，从而利用模型解决化学问题，在实践中不断提升分析问题和解决问题的能力。

关键词：高中化学; 核心素养; 证据推理; 模型认知;

证据推理与模型认知是高中化学学科核心素养培养的重点，学生就自己观察到的现象或遇到的问题，从化学角度提出个人观点，收集证据，并有逻辑性地进行层层推理和证实。通过建立模型的方式，对得出的内容进行归纳，待遇到类似问题时，就可以解释类似现象发生的本质和规律。因此，证据推理与模型认知对学生的影响重大。

一、提出假设，搜集证据

在化学学习过程中，教师应鼓励学生善于发现问题，如遇到问题时，可以做出假设，并主动寻求证据。教师应引导学生做出假设，让学生搜集证据并得出新结论。

例如，在学习“C₂H₅OH的分子式机结构式”时，我就乙醇的分子式及其判断以及各原子成键特点，让学生对C₂H₅OH的分子结构式做出假设。学生在分析C2H5OH这种有机物的特性后，猜想乙醇的分子结构组成可能是CH₃-CH₂-OH或CH₃-O-CH₃。之后，我引导学生就猜想的两种情况来搜集信息并加以证实。学生在查阅过程中发现，乙醇可以与Na发生反应：2Na+2C₂H₅OH=2C₂H₅ONa+H₂↑，羟基中的键断裂，Na置换出其中的氢原子，生成氢气，属于典型的置换反应，这说明乙醇中含有羟基，因此，学生便得出乙醇分子的结构式。在搜集证据的过程中，学生还能认识到为什么在与Na的反应过程中是羟基中的键断裂，而非C-H键断裂。因为O-H中的键的极性更强，且C₂H₅OH可以与水任意比例互溶，而水（H₂O）中是含有羟基的，根据相似相溶原理，也能证实学生得出的结论，为同分异构体奠定基础。

在学习过程中，教师应鼓励学生提出假设，搜集证据，提升学生探索问题的兴趣和解决问题的能力，这对发展学生的推理能力和化学核心素养有很大帮助。

二、动手操作，分析推理

化学作为一门实验性学科，在学习过程中，动手操作比教师言传身教的效果更佳，对培养学生的证据推理与模型认知能力也有促进作用。在实际授课过程中，我会让学生通过动手操作来分析和推理问题，让学生从中得出结论。

例如，学习在“金属Na”的过程中，我会引导学生通过实验来获取信息。学生观察Na在水中的反应，并总结出：Na浮在水面上，Na在水面上迅速游动，并有轻微的“嘶”声，Na融为一个小球。之后，滴入酚酞溶液，变为红色，产生的气体可以点燃。因此，我便引导学生观察现象，分析问题：Na浮在水面，说明Na的密度小于水；Na发生了化学反应，且试管壁变热，说明该反应是放热反应2Na+2H₂O=2Na OH+H₂↑，滴入酚酞溶液变红（学生认为，产物中生成了碱性物质，并证实了上面的化学方程式）；融为一个小球，说明Na的熔点较低；反应产生的气体可燃，说明生成的气体为氢气。学生通过动手操作，观察到了现象，锻炼了分析推理能力，得出了金属Na的密度、熔点等物理性质以及化学性质。学生将Na在水中产生的现象生动地总结为“浮、熔、游、响、红”。

动手操作和分析推理，可以有效帮助学生掌握知识，学习效果也好于教师讲解。这种方式能有效地发展和培养学生的化学核心素养。

三、数据证实，建构模型

模型认知主要包括两个方面，即建立模型和使用模型。两者之间是相辅相成的关系，建立模型是使用模型的前提，使用模型是建立模型的目标。因此，两者之间是触类旁通的，而建立模型则需要通过证据推理来证实，才可以使之成为模型，便于日后使用。我认为，在这个过程中，教师尊重和认可学生的主体地位是很重要的。

四、结合例题，强化应用

学习化学，讲求“学以致用”。因此，在培养学生证据推理与模型认知的核心素养时，教师要结合例题，强化知识应用，让学生将证据推理与模型认知紧密地结合起来，并掌握这种方法，以更好地解决实际问题。

例如，在学习“卤代烃”这一章节时，我会就乙烷和溴乙烷知识来强化学生的应用能力。学生了解到卤素可以取代乙烷中的H原子，使乙烷中的C-H键断裂，并取代上面的H原子。因此，我便引导学生思考：溴乙烷中的C-Br键能否发生断裂。学生大胆假设，C-Br键可以发生断裂，被其他的原子或原子团取代该卤素原子。学生开始寻找证据，当找到C-H键和C-Br键的键能时，学生根据已有认知推断，共价键的键能越大，该共价键就越稳定，而C-H键的键能大于C-Br的键能，所以，溴乙烷发生取代反应时，断裂的应该为C-Br键，而Br的非金属性强于C原子，因而共价电子对会发生偏移，因此，在溴乙烷中，Br原子应该显电负性。我引导学生操作溴乙烷与强碱水溶液加热的化学实践，在生成物中先用HNO

₃酸化，排除氢氧根离子的干扰，然后加入Ag NO=，产生浅黄色的沉淀，学生断定，该生成物溶液中还有Br-，这样就证实了CH₃CH₂Br+H₂O=CH₃CH₂OH+HBr的反应。

学生总结得出卤代烃发生水解反应的模型和Br-的检验方式模型，待遇到类似的问题时可以应用该模型。我引导学生解决了一些类似的问题，学生基本掌握了该模型的使用方法，有效地培养了学生的证据推理与模型认知化学核心素养。

证据推理与模型认知是相辅相成的，有助于发展学生的思维，这也是学生在解决问题时所表现出来的关键素养。教师要帮助学生协调好这两者之间的关系，让学生考虑其所代表的问题，并在教学中引导学生提出假设，进行分析推理，建构模型，应用模型，这种能力的提升对学生的学习有很大帮助。因此，教师应在教学活动中培养学生的证据推理与模型认知化学核心素养。

参考文献

[1]何融寒.基于核心素养的化学实践能力培养策略研究[J].教育现代化,2019(1).

[2]王兰.发展核心素养聚焦课堂效率——基于模型认知能力培养的高三化学复习[J].中学化学教学参考,2018(9).