杜開顏

摘 要 “證據(jù)推理”是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》中提出的核心素養(yǎng)之一。文章探討高中化學(xué)教學(xué)中“證據(jù)推理”的內(nèi) 涵及各年級落實該素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)特點，結(jié)合實例闡述高三化學(xué)教學(xué)中圍繞證據(jù)的收集和整理、問題的邏輯和推理的若 干培養(yǎng)路徑。

關(guān) 鍵 詞 證據(jù)推理;核心素養(yǎng);化學(xué)教學(xué);培養(yǎng)路徑

“證據(jù)推理”是一個專用名詞，又稱登姆普斯特- 謝弗推理方法，是指從不同的數(shù)據(jù)源中獲取信息，用 科學(xué)方法綜合證據(jù)，得出結(jié)論?！白C據(jù)推理”包含兩個 環(huán)節(jié)：尋找有用的事實和縝密的邏輯推理方法?！镀胀?高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中明確提出了高中化 學(xué)學(xué)科的五個方面核心素養(yǎng)，其一是“證據(jù)推理”素 養(yǎng)?！白C據(jù)推理”素養(yǎng)是指學(xué)生能應(yīng)用所學(xué)的物質(zhì)性質(zhì) （有用的事實）、反應(yīng)原理（推理方法），推測新情境中 化學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，使化學(xué)現(xiàn)象得以解釋。這其中 仍然包含上述兩個環(huán)節(jié)。高中三年的化學(xué)教學(xué)，高 一、高二教學(xué)內(nèi)容是“證據(jù)推理”素養(yǎng)培養(yǎng)的準(zhǔn)備階 段，即認(rèn)識“證據(jù)”，學(xué)習(xí)推理方法。高三總復(fù)習(xí)階段， 是學(xué)生將事實，方法綜合起來，最終形成“證據(jù)推理” 素養(yǎng)的關(guān)鍵時刻?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的“證據(jù)”，有 兩個含義：一是高中教材中出現(xiàn)的所有化學(xué)概念和各 類物質(zhì)特征，二是試題中出現(xiàn)的新信息。學(xué)生只有將 二者緊密結(jié)合起來，形成“證據(jù)鏈”且“證據(jù)”之間互相 印證，并應(yīng)用化學(xué)原理和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容（即化學(xué)方 法）進(jìn)行推理，才能很好地解答化學(xué)問題。近幾年的 高考化學(xué)試題，大多需要用到“證據(jù)推理”。

一、抓“證據(jù)意識”培養(yǎng)，建立龐大而有序的“證 據(jù)庫”

高考試題的呈現(xiàn)方式主要是文字、圖形、表格等， 這些都是學(xué)生獲得答案的“證據(jù)”。如何快速、準(zhǔn)確地 識別有用、有效的“證據(jù)”，需要學(xué)生自身的大腦中有 “證據(jù)庫”，才能在遇到新的信息時與大腦中已有的 “證據(jù)”進(jìn)行比對，從而獲得有用的解題“證據(jù)”。因 此，必須幫助學(xué)生建立數(shù)據(jù)龐大的“證據(jù)庫”。

1. 剖析高考試題與教材的關(guān)系，認(rèn)識“證據(jù)”在解 題中的作用

在高三的起始階段，不少教師往往忽視對學(xué)生進(jìn) 行試題與知識之間聯(lián)系的指導(dǎo)，總覺得先掌握基礎(chǔ)知 識才能談得上解題，致使學(xué)生在很長一段時間不明白 高考究竟考什么、怎么考，這種狀態(tài)直接影響學(xué)生最 后的學(xué)習(xí)效果。因此，在高三教學(xué)的各個時期，教師 都要利用高考試題，精心、耐心地設(shè)計教學(xué)，不斷幫助 學(xué)生認(rèn)識高考試題與知識的聯(lián)系，認(rèn)識試題中“證據(jù) 推理”素養(yǎng)的考查方式。

例如，關(guān)于弱酸概念的考查，2014年全國理綜卷 的呈現(xiàn)方式是：次磷酸（H3PO2）是一元中強(qiáng)酸，寫出其 電離方程式，判斷NazHPO？是正鹽還是酸式鹽？在高 三開始的第一節(jié)課，大多數(shù)教師的教學(xué)內(nèi)容是物質(zhì)的 分類，教學(xué)設(shè)計是講解復(fù)習(xí)資料中的分類原則、各類 物質(zhì)的定義。這使學(xué)生感覺這部分內(nèi)容就是背誦，沒 有任何懸念。但是，遇到這樣的高考試題，學(xué)生卻不 見得能做好，甚至不得分。因此 ，像這種基礎(chǔ)概念的 教學(xué)，不能僅停留在要求學(xué)生熟悉概念、背誦概念的 層次，而應(yīng)該深入剖析概念的深層次含義，并列舉實 例，讓學(xué)生明確此類概念的考查方式，如何在題目中 找到已經(jīng)熟悉背誦的文字“證據(jù)”，讓學(xué)生在高三的初 始階段就對應(yīng)用證據(jù)推理方式解題有初步的認(rèn)識。

1. 應(yīng)用查缺補(bǔ)漏的方式，建立基本“證據(jù)庫” 中學(xué) 教 學(xué)內(nèi)容除了常見 的 無機(jī)物 、有機(jī)物的 組 成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)外，像上述“弱酸”這樣的概念有很多， 每一個概念的宏觀表征、微觀表征以及化學(xué)符號的規(guī) 范表達(dá)，都是基本“證據(jù)庫”的內(nèi)容。只有掌握大量的 “證據(jù)”，才能在新的應(yīng)用場景中快速地聯(lián)想并進(jìn)行推 理。因此，高三的第一輪復(fù)習(xí)必須完成高中知識的全 覆蓋，即完成教材中的“證據(jù)”搜集工作。

但是，這樣的全覆蓋復(fù)習(xí)不同于高一高二的新課 教學(xué)，也不是學(xué)過課程的壓縮版，而是應(yīng)該用查缺補(bǔ) 漏的方式，找出高一、高二的知識缺漏并彌補(bǔ)，形成高中化學(xué)的系統(tǒng)化知識，也就是學(xué)生的基礎(chǔ)“證據(jù)”庫。

1. 豐富“證據(jù)”之間的聯(lián)系，形成“證據(jù)鏈” 因為教材編寫思路的原因，高中化學(xué)教材對同一 物質(zhì)不同側(cè)面的介紹經(jīng)常分散在不同章節(jié)。在總復(fù) 習(xí)階段，要將這些知識全部歸攏，形成知識體系。該 知識體系中，每種物質(zhì)需要了解的項目盡可能一致， 做到條目明晰，這樣有助于學(xué)生形成認(rèn)識物質(zhì)的基本 邏輯方法，為形成推理能力打下基礎(chǔ)。如關(guān)于物質(zhì)的 學(xué)習(xí)，邏輯順序是：組成—結(jié)構(gòu)—物理性質(zhì)—化學(xué)性 質(zhì)—制備（工業(yè)制法和實驗室制法）—用途。同時，將 物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)》和《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊對物質(zhì)的 性質(zhì)解釋融入其中，使學(xué)生對常見物質(zhì)的一些性質(zhì)有 深刻的理解，并且嘗試用圖示的方式，表達(dá)出物質(zhì)性 質(zhì)之間、性質(zhì)與結(jié)構(gòu)和原理之間的聯(lián)系，即“證據(jù)”之 間的連接，以便在腦海中形成物質(zhì)的“證據(jù)鏈”。如圖 1是氨的結(jié)構(gòu)與部分性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)。

1. 多角度認(rèn)識“證據(jù)”的各種特征，提高識別有用 證據(jù)的能力

高一高二的教學(xué)，大多只要求學(xué)生從某一側(cè)面認(rèn) 識物質(zhì)性質(zhì)，角度比較單一。高三階段的教學(xué)目標(biāo)就 應(yīng)該是多角度認(rèn)識物質(zhì)，這樣一方面使學(xué)生能立體地 認(rèn)識物質(zhì)，另一方面，促使學(xué)生不斷積累物質(zhì)各種側(cè) 面的“證據(jù)”特征，為在新情境中識別有效“證據(jù)”打下 基礎(chǔ)。

例如，關(guān)于二元弱酸在水中的電離平衡體系，各 種微粒共存并滿足一定的定量關(guān)系。常見的教學(xué)內(nèi) 容是：①K值的表達(dá)一離子與分子數(shù)量的固定比例;② 元素守恒—同一元素的各種形式微粒個數(shù)總和不變 （物料守恒）;③電荷守恒一各種離子的數(shù)量關(guān)系。

上述教學(xué)內(nèi)容從 三個側(cè)面認(rèn)識溶液中各種微粒 存在的關(guān)系，并且都是用代數(shù)形式表達(dá)。但這樣的教 學(xué)內(nèi)容無法達(dá)到2017年高考全國I卷第13題的要求。 該題的題干是：常溫下將NaOH溶液滴加到己二酸 （H2X）溶液中，混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系 如圖2所示。這是用圖像表達(dá)溶液中H⁺與X^2-、HX^-、 H2X的微粒數(shù)量關(guān)系。它是將心1 K表達(dá)式進(jìn)行數(shù)學(xué) 變形，獲得pH與離子濃度的線性方程，H = -1gK?2 + lg "X）和 p^H= ^{- 1}g^K?₁+ ¹g c^（HX）。因此，在教學(xué)中如果能幫助學(xué)生建立該方程并且畫出圖像，了解圖 像中的各種性質(zhì)，學(xué)生掌握這些“證據(jù)”后，就能很好 地完成此題。

二、抓“推理方法”訓(xùn)練，形成縝密的邏輯思維 能力

掌握“證據(jù)”，只是進(jìn)行推理的基礎(chǔ)。推理是依賴 于邏輯的，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力要從培養(yǎng)問題意 識入手，培養(yǎng)學(xué)生用邏輯的觀點看問題、思考問題，并 不斷引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)常見的邏輯推理方法，形成程序性 知識。通過長時間的訓(xùn)練，達(dá)到推理能力的提升。

1. 應(yīng)用問題引導(dǎo)教學(xué)，培養(yǎng)問題意識

應(yīng)用問題引導(dǎo)教學(xué)可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí) 興趣，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的問題意識培養(yǎng)，理解問題與知 識之間的關(guān)聯(lián)。如關(guān)于SO₂的復(fù)習(xí)，這是一個知識性 很強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，將知識設(shè)置成場景中的問題，組織 學(xué)生討論問題，不僅能起到知識的復(fù)習(xí)作用，而且能 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識思考的習(xí)慣。

教學(xué)設(shè)計如下：①如圖3實驗，預(yù)期各個部分可能 產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式，并說明這 些現(xiàn)象體現(xiàn)了 SO2的哪些性質(zhì)？

• 可以將實驗裝置中的哪些試劑藥品更換，體現(xiàn) SO2同樣的性質(zhì)？但產(chǎn)生的現(xiàn)象相同嗎？如果不同， 可能產(chǎn)生哪些現(xiàn)象？
• 討論S02與NaOH溶液反應(yīng)的定量問題，說明尾 氣吸收為什么不用石灰水。

■教學(xué)研究〉 化學(xué)教學(xué)

• 學(xué)生總結(jié)S02的各種性質(zhì)、制備的知識，形成證 據(jù)鏈圖。

高三的每節(jié)課都能做到根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計情境 問題，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識思考問題，而不是簡單 地背誦教材中的知識，有助于學(xué)生形成思考問題的習(xí) 慣，對學(xué)生的能力提升有很大的促進(jìn)作用。

1. 理解問題設(shè)置的邏輯，讀懂新情境

要提高學(xué)生的推理能力，首先要讓學(xué)生明確所要 面對的問題，這是進(jìn)行推理的前提和出發(fā)點?；瘜W(xué)情 境中的問題設(shè)置是有邏輯的，遵循化學(xué)學(xué)科的基本研 究方法和基本思路，有較強(qiáng)的學(xué)科特點，它需要專業(yè)訓(xùn) 練才能夠掌握。因此，在教學(xué)中一定要關(guān)注關(guān)于問題設(shè) 置邏輯框架認(rèn)識的教學(xué)，幫助學(xué)生找到問題的落腳點。

例如， 2019年高考北京卷第 28 題，如果學(xué)生沒有 經(jīng)過訓(xùn)練，是很難讀懂這道題究竟要問什么。此題圍 繞著SO2氣體與AgN03溶液反應(yīng)，進(jìn)行深入的討論，將 討論設(shè)置成問題。像這樣探究物質(zhì)之間的反應(yīng)是經(jīng) 常出現(xiàn)的情境，一般有以下邏輯框架，見圖4。

該試題直接將圖4中的實驗現(xiàn)象和推測生成物兩 個步驟作為已知條件，題中的實驗二就是定性確定生 成物，實驗三就是設(shè)計實驗探究產(chǎn)物的生成原因，理 解了問題的基本思路，再結(jié)合實驗方法和化學(xué)原理， 才能很好地完成此題。

1. 關(guān)注解決問題的邏輯架構(gòu)，訓(xùn)練捕捉有用“證 據(jù)”的能力

化學(xué)問題的解決是有一定規(guī)律和方法的 ，這是可 以進(jìn)行推理的依據(jù)。因此，在教學(xué)中，就要關(guān)注解決 問題規(guī)律的教學(xué)。推理的逐步深入，又和證據(jù)的不斷 補(bǔ)充、豐富相輔相成，新的證據(jù)推動推理的進(jìn)一步進(jìn) 行，直至最后解決問題。所以，學(xué)生能很好地完成證 據(jù)推理，應(yīng)包含下列步驟：讀懂情境—建立解題邏輯 框架—尋找有用的證據(jù)—準(zhǔn)確表達(dá)。

例如，2017高考全國I卷27題（題略）

這道題是新情境中方程式的書寫，看似簡單，其 實是需要建立這樣的邏輯框架 ，一共需要五個步驟 ， 見圖 5。這其中的每一個步驟的推進(jìn)，需要學(xué)生找出 題中的證據(jù)進(jìn)行推理。證據(jù)①是根據(jù)題中信息“鈦主 要以TiOC12^-形式存在”以及后續(xù)的流程，確定需要寫 的方程式是鈦鐵礦的主要成分FeTiOs與鹽酸反應(yīng)，其 他雜質(zhì)不必寫;證據(jù)②是要找出FeTiOs中的鈦和鐵的 化合價與 TiOC1²4^-的化合價（題中找“證據(jù)”），以及鹽 酸是否有氧化性（教材中的“證據(jù)”）等確定該反應(yīng)是 否是氧化還原反應(yīng)。證據(jù)③是根據(jù)題中的信息是礦 石，推測主要成分FeTiOs應(yīng)是不溶于水，在離子方程 式中應(yīng)寫分子式 ，題中 已經(jīng)給出 生成物鈦元素的形 式，這樣就可以表達(dá)出反應(yīng)物、生成物;證據(jù)④是根據(jù) 學(xué)習(xí)過的方程式配平方法配平。

由此可見，要完成一道小題，也是由諸多的邏輯 推理和有效證據(jù)相結(jié)合才能完成，任何一個環(huán)節(jié)出問 題，可能學(xué)生就不能得分。因此，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會建立 正確的解決問題邏輯框架，并尋找有用的證據(jù)是教學(xué) 的重要內(nèi)容。

1. 總結(jié)問題類型和相應(yīng)的推理思路與方法，形成 解決問題的程序性知識

不同的問題有不同的邏輯推理思路，問題與解決 方案是一一對應(yīng)的。因此教學(xué)時要適時提煉問題類 型，將問題、解決方案的思路結(jié)合起來教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生 掌握推理方法。同時，要將推理方法作為重要的程序 性知識，要求學(xué)生掌握，并且多次重復(fù)出現(xiàn)，讓學(xué)生反 復(fù)訓(xùn)練，才能習(xí)得這些程序性知識。

例如，上例談到的關(guān)于離子（化學(xué)）方程式書寫 ， 一般都要經(jīng)歷五個步驟，每個步驟繼續(xù)推理時需要的 證據(jù)及其尋找方法都是相近的。根據(jù)這幾個步驟，通 過一段時間的不斷練習(xí)，學(xué)生是可以掌握新情境中化 學(xué)方程式的書寫的。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：張賢金）