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基于科学推理与论证的初中化学教学实践

摘要：以人教版“酸和碱的中和反应”为例，从“依据已有事实，初步论证酸与碱的反应→利用建构模型，论证盐酸与氢氧化钠的反应→辨识微粒变化，推理酸与碱的反应”三个环节具体阐述如何引导学生从素材收集、实验事实、宏观微观等视角对酸碱中和反应进行推理论证。围绕酸和碱之间能否发生反应进行分析，发展学生的学科思维，通过氢氧化钠与稀盐酸反应的个例论证，推理酸和碱之间发生反应的普遍规律，帮助学生建构化学观念，培育学生的核心素养。

关键词：初中化学；科学论证；证据推理；模型建构；教学案例

推理是以已有经验或已知素材为前提，通过大脑对信息的提取、加工处理、转化为对未知的判断或决策的一种思维［1］。科学推理的前身是皮亚杰提出的形式推理，当儿童认知发展到一定程度时才具有的思维，是有依据、有规则、高层次的推理，属于高阶思维范畴，较多的研究中将科学推理简称为推理［2］。论证是像科学家们一样基于已有知识、事实证据通过逻辑思考与不同观点或证据进行辩论反驳最终得到结论的过程［3］。《义务教育化学课程标准（2022年版）》强调要培养学生的科学思维，培养学生的证据推理能力是培养学生科学思维的重要内容［4］。本文以人教版九年级《化学（下册）》“酸和碱的中和反应”（第一课时）为例，具体阐述科学推理与论证在教学过程中的渗透与培育。

1教学主题内容与教学现状分析

本课例选自人教版九年级《化学（下册）》第十单元课题2“酸和碱的中和反应”（第一课时）新授课内容，本课以探究酸和碱的反应为重点内容，要求学生能从物质类别角度完善酸类、碱类物质的性质，能从微观角度解释酸与碱反应的实质，能对生产生活中酸碱中和反应的应用进行解释。难点在于学生对酸碱反应的实验方案设计原理理解不清，缺乏证据收集与推理过程意识［5］。

通过查阅该课例相关文献，发现目前设计较好的课例主要有：（1）从调整课堂结构视角设计，先呈现酸和碱的微观粒子构成，再分析酸碱反应的微粒变化，通过问题链启发学生认识酸碱发生中和反应［6］。（2）从科学探究视角设计，对比多种酸与碱之间的反应，利用固体草酸与固体氢氧化钠反应生成水，或借助遇水变色硅胶验证水的生成，证明酸与碱之间发生了中和反应［7］。（3）从手持技术视角设计利用传感器测定酸与碱反应溶液中pH、温度、电导率的变化，证明酸与碱之间发生了中和反应等［8］。目前还鲜有从科学推理与论证的视角对该主题内容进行教学设计的报道，笔者认为从该视角出发进行设计，有助于酸碱中和反应知识生活化、判断化学反应方法化、证据推理过程精细化，有利于培养和发展学生的科学思维。

2教学思路

借鉴已有的科学推理与论证相关课例，创设酸碱中和反应的科学推理与论证课堂，和以往的教学课堂相比更注重学生证据的收集与思辨推理过程。教学设计思路为：提出问题→提供事实证据→思辨推理→实验论证→得出结论；整个教学过程包含三个主要环节：依据已有事实，初步论证酸与碱的反应；利用建构模型，论证HCl与NaOH的反应；辨识微粒变化，推理酸与碱的反应。教学过程中，基于原有知识、事实证据和实验证据的基础上进行推理与论证，通过思辨推理达到实验方案或思路方法的优化，进一步利用实验论证得到相关结论，促进学生的科学思维在科学推理与思辨论证过程中得到发展。

3教学目标

（1）根据已有知识体系和实验事实进行推理论证，建构无明显现象实验的验证模型，形成反应物消耗或生成物生成的视角判断化学反应的思路与方法。

（2）设计实验方案验证稀盐酸与氢氧化钠的反应，通过各组收集的信息展开讨论、辩析与反驳，对设计方案进行可行性论证，选取最优方案来验证反应的发生，在推理论证中形成思维碰撞，发展科学思维。

（3）通过传感器技术测定氢氧化钠与稀盐酸的反应过程，进一步推理论证反应的实质，得出酸与碱发生中和反应，形成从单一物质到一类物质的研究思路。

（4）认识生活中某些酸性物质和碱性物质的用途，体会中和反应在生活中的广泛应用，形成合理利用资源的意识。

4教学流程

教学流程見表1。

5教学实录

5.1依据已有事实，初步论证酸与碱的反应

本环节主要引导学生根据事先收集到的生活实例对酸与碱能否反应进行论证。

［教师］请同学们结合所学知识和生活经验论证酸和碱之间能否发生反应。

［学生提供事实1］我认为酸类物质和碱类物质能反应，胃酸过多时我们会吃些含有碱性物质的药物，如胃舒平，其主要成分为Al（OH）3，可以缓解我们胃酸过多，所以酸与碱之间能够发生反应。

［学生提供事实2］我们山上的土大部分都是黄色的酸性土壤，每次我家在播种植物之前，都会购买一些熟石灰粉撒在酸性的土壤里，减小土壤酸度，使植物生长得更好，所以酸与碱之间能够发生反应。

［学生提供事实3］我认为应该是部分的酸和碱之间能发生反应，有一些就不能反应，如氢氧化钠和稀盐