证据推理与模型认知:内涵解析及实践策略

“证据推理”与“模型认知”作为重要的化学学科思维方法,是化学学科核心素养的重要组成部分。证据推理贯穿于科学探究的过程,具有假说特性的“模型”,其构建和发展皆必须建立在证据推理的基础上。该核心素养的培育有赖于探究学习的深入开展,需重视证据推理在整个过程中的统摄作用、以模型认知搭建宏微联系以及通过高质量的对话提升论证水平等。     

基于证据推理与模型认知素养及跨学科概念的“原电池”教学

以“原电池”教学为例,通过设置紧密联系的任务,结合手持技术,探究“如何获得稳定工作的电池”和“如何获得高效的电池”的原理。充分运用物理、化学已有的认知模型,进行跨学科概念的教学,培养学生从宏观和微观水平上收集证据、分析证据的能力,发展“证据推理与模型认知”的学科核心素养。     

从化学学科核心素养到学生学习活动*——基于证据推理与模型认知的“空气”教学

以学生活动为载体,借助表现性评价,有助于学生学科核心素养的形成。根据“表现性评价”和“证据推理与模型认知”的内涵,从“获取推理证据”“基于证据推理”“建立认知模型” “基于模型认知”等4个维度提出表现性评价量规,以 “空气”第1课时教学内容为例,设计表现性任务。介绍了在“空气”第1课时的教学中,教师在课堂上基于表现性评价观测学生课堂表现,并根据学生素养达成情况及时调整教学,展开“教、学、评”一体化的教学过程。     

从证据推理视角对“离子反应”教学案例的分析及其启示*

证据推理是学生以其经验为基础、问题为起点,根据教师提供的一个或几个学习材料(已知判断),得出目标概念(新判断)的深度思维过程。通过梳理和界定证据推理的概念、证据类型、证据推理过程及核心要素,建构出实验探究教学中以“问题、解释、假设、证据、推理、结论”为要素及其之间关系的证据推理线形模型和循环模型,以此分析视角及其框架对“离子反应”教学中证据推理的过程进行了分析,并基于证据推理的6要素得出培养学生证据推理能力的启示与建议,达到证据推理过程中基本思想方法的外显,落实证据推理与模型认知的化学学科核心素养,也为今后的教学实践提供核心推理思路及教学建议。     

高中化学线上教学课堂提问与课程标准的一致性分析*——以上海市“空中课堂”为例

以上海市“空中课程”中高中化学X教师的线上课堂教学为例,采用SEC一致性分析模式,从核心素养的“证据推理与模型认知”这一视角,对其课堂提问与课程标准的一致性进行了分析。研究表明:(1)从总体上看,X教师的课堂提问与课程标准中的素养之间具有较好的一致性;(2)X教师的课堂提问在证据推理素养层面上与课程标准一致性程度欠佳,而在模型认知层面上与课程标准具有较好的一致性;X教师的课堂中根据具象证据或模型进行推理论证的问题多于课程标准中的素养要求,根据抽象证据进行推理论证的问题较少;(3)从素养水平维度分析,X教师课堂中低素养水平的问题占较大比例,高素养水平的问题少于课程标准要求;(4)上述偏差的产生主要受线上教学的影响,另外还受到考试要求、教师个人对课程标准的理解等因素的影响。     

高中化学“证据推理”教学评价量表的编制及应用

“证据推理”教学是素养为本的教学,可以通过编制教学评价量表衡量“证据推理”在教学中的实施情况,提升教学改进水平。利用文献法初步搭建框架并结合德尔菲法进行3轮修正,构建科学有效的高中化学“证据推理”教学评价量表。选择高中化学优质课例,用此量表进行测评,测评结果表明量表可行且实用。结合量表编制及应用中反馈的信息,为提高“证据推理”教学水平,提出如下教学建议：深化对“证据推理”的理解,促进教学改进;加强逻辑思维引导,完善推理思路;利用多种证据资源,深化推理角度。     

基于发展高中生化学学科核心素养的教学——以“盖斯定律”为例

以《化学反应原理》中“盖斯定律”这一教学内容为例,基于发展高中生的化学核心素养为目的确立本课时教学目标,将“理解盖斯定律的本质”“应用盖斯定律计算反应热”这2个问题的讨论作为重点,主要从“证据推理与模型认知” “科学态度与社会责任”2个维度,探讨如何在化学课堂上发展高中生的化学核心素养,探索素养为本的有效课堂教学模式。     

2020年高考化学实验题特点分析与启示

针对2020年7套高考试卷中的化学实验题,从题型分值、呈现形式、考查内容、绝对难度、核心素养等多个维度,综合分析试题的特点。研究发现,7套试卷的实验题在阅读量、背景、内容量、推理、数学技能、开放度、阶梯性难度指标上各有侧重;7套试卷的实验题中,针对“证据推理与模型认知”(30次)、“宏观辨识与微观探析”(19次)维度素养的考查频次相对较高,对“变化观念与平衡思想”(6次)维度素养的考查频次相对较低;在素养考查水平方面,对“证据推理与模型认知”的考查整体上集中在较低水平,对“宏观辨识与微观探析”的考查整体上在较低水平和较高水平上分布较为均衡。     

基于化学学科核心素养的初高中衔接教学——初三化学“金属的化学性质”

“金属的化学性质”是初高中化学学习的重要内容,该部分内容涉及到重要的化学观念和化学学科核心素养,如元素观、转化观、微粒观、STS观,以及宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知素养。但是初三学生认知水平受限,在教学中不能深入电子转移的微观角度,不能充分认知模型、应用模型。为弥补这一问题,本研究基于化学学科核心素养,进行“金属的化学性质”的初高中衔接教学研究。     

发展学生化学学科核心素养离不开化学实验

化学实验是化学教学的重要组成部分,不仅具有教育教学功能,而且具有发展学生化学学科核心素养的功能。从认识层面、实践层面和价值追求层面来看,化学实验在发展学生科学本质观、科学实践观和科学价值观方面均发挥着不可替代的功能。教师可以利用化学实验史实呈现真实的科学发现过程,发展学生的科学本质观;可以通过引导学生对化学实验现象的观察和基于实验事实证据的推理发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理和模型认知”素养;可以通过开展化学实验探究,引导学生拓宽认识视角和认识思路,发展学生“科学探究与创新意识”素养;可以通过化学实验评价发展学生的“科学态度和社会责任”素养。     

基于证据推理与模型认知的主题式复习*—以“水的主题式复习”为例

以“水”为载体,引领学生构建判断化合物组成、推断化合物性质、常见气体检验与分离等模型;教学过程中基于证据进行推理、基于模型进行认知,从而提升学生的理性思维,发展学生的核心素养。     

侯氏制碱法中的化学——基于生产实际分析的初中化学溶液主题教学

侯氏制碱法是一个理想的基于生产实际分析的教学素材。本主题教学以“溶液”和“盐”的相关知识为学习内容,通过认识侯氏制碱法的原料,配制侯氏制碱法的原料,探秘侯氏制碱法中的变化,了解侯氏制碱法的生产流程等4个任务,开展主题学习。培养多角度解决真实问题的能力,着重发展“证据推理与模型认知、科学精神与社会责任”等化学学科核心素养。     

利用丰富素材和创新实验发展学生化学学科核心素养* ——以“烷烃”教学为例

结合“烷烃”一课的特点及教学现状,通过丰富情境素材、创新实验设计的方式,进行教学设计。在实际教学中,激发了学生的学习兴趣,丰富了学生的感性认知,提升了学生的理解建构,发展了学生的宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识的核心素养。     

基于数字化实验,落实 “证据推理与模型认知” 学科核心素养——以拓展探究复分解型离子反应发生条件的教学应用为例

本研究利用数字化电导率传感器对离子反应的发生条件实验进行拓展设计,测定常温下,等浓度的CH₃COONH₄溶液分别与蒸馏水、NaCl溶液、HCl、NaOH溶液混合后的电导率变化,以实验的数据和图像为证据,推理部分离子反应的实质和发生条件,促进学生对离子反应内涵的认知,在教学中渗透 “证据推理与模型认知”学科核心素养。本研究是对教材内容的补充和拓展, 为教师进行离子反应的教学实践拓展提供一定参考。     

生活境脉促体验 实验创新助探究—指向核心素养发展的“铁及其化合物的应用”教学实践

有机融合学生生活中的经验与体验和化学学习中的认知与思维,可优化课堂进程,提高学习效率,让化学知识建构的过程同时成为化学学科核心素养发展提升的过程。在“铁及其化合物的应用”的教学中,以“笔·墨”为情境生成真实问题,在互动、探究、体验中整合物质性质,建构思维模型,并应用模型解决问题,发展科学探究、证据推理、模型认知等化学学科核心素养。     

化学学科核心素养为导向的课堂实录——探究原电池的发展

以化学电源的发展历史为线索,通过单液、双液原电池和离子交换膜电池工作效率的实验探究活动来提升学生证据推理和模型认知的核心素养,在观察讨论中体现宏观辨识和微观探析的核心素养,在探寻化学电源发展的过程中培养学生科学态度和社会责任的核心素养。     

“证据推理与模型认知”素养下的主题式复习与反思*——以“二氧化碳的主题式复习”为例

以“草系水族箱内补给的气体”为主线,构建有关二氧化碳的主题式复习;在解决系列问题的过程中,重视围绕证据进行推理、基于模型进行认知,从而发展核心素养,提升复习效益。     

基于证据推理与模型认知的有机物分子结构探究——以“三谱解析阿司匹林”为例

为了反映化学学科发展的特点和趋势,充分突显现代科学技术发展的新成就。以“三谱解析阿司匹林”的4个教学环节为例,着重阐述质谱、红外光谱、核磁共振氢谱在有机物分子结构探究教学中的运用策略,从而建构出探究有机物分子结构的一般模型,培养学生的证据推理与模型认知的化学核心素养。     

VESTA软件在晶体结构教学中的应用

以晶体结构教学为例,引导学生利用VESTA软件搭建典型晶体的晶胞模型可大大激发学习兴趣,降低认知难度。通过金刚石、金属镁、金属铜、氯化钠、萤石等晶胞模型的搭建,空间充填模型的旋转与观察,晶面及配位多面体的插入,帮助学生突破原子分数坐标、空间利用率计算、晶体空隙的洞察等难点,是VESTA支撑下的具体教学策略。学生在体验真实建模的过程中加深了对认识原型的理解,收获了知识与快乐,发展了证据推理与模型认知这一化学学科核心素养。     

选准代表物质 开辟探究路径 培育核心素养——“卤代烃”的创新教学

在卤代烃的课堂教学实践中，选定1-溴丙烷为代表物，依据化学键理论并结合模型认知、实验探究等方式创新设计课堂教学，既规避和弥补按某些教材教学带来的尴尬与不足，又能突破教学难点（卤代烃消去反应原理），更能培育"宏观辨识与微观探析""证据推理与模型认知""科学探究与创新意识""科学态度与社会责任"等学科核心素养。