高中化学学科核心素养“证据推理与模型认知”的培养-文档资料.pdfVIP

高中化学学科核心素养“证据推理与模型认知”的

培养

“证据推理与模型认知”的内涵包括具有证据意识，能基于

证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理

加以证实或证伪；建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道

可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素

及其相互关系，建立模型；能运用模型解释化学现象，解释现象

的本质和规律。

一、证据推理能力的培养

“证据推理”又称登姆普斯特.谢弗推理法，指对从不同性

质的数据源中提取的证据，利用正交求和方法综合证据，通过证

据的积累缩小集合，从而获得问题的解。

化学是一门以实验为基础的自然科学，其理论体系是科学家

对无数事实材料概括的基础上，进行严密的逻辑推理而形成的。

在化学学科背景中，“证据推理”对应的学科素养就表现为依据

有关事实或材料推出新的判断或结论，从而实现问题的解决或获

得新的知识。如根据钠与水反应时“浮、熔、游、响、红”等实

验现象和已有知识进行有关推理，对钠的密度、熔点等物理性质，

钠与水反应时的速率、产物以及能量变化形成相应的判断，获得

钠的有关知识；根据乙醇的分子式及各原子的成键特点进行推理

乙醇可能的结构为CH3―CH2―OH或CH3―O―CH3，然后通过乙

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醇与水反应的实验对上述推理进行证实或证伪，从而得出乙醇含

有羟基的结论。

化学教学活动中的“证据推理”是基于基本理论和化学实

践的推理，具有很高的科学性和趣味性，对于激发学生的学习兴

趣、拓展学生的思维、提升教学质量都有极大的促进作用。

二、模型认知能力的培养

“模型”包括实物模型和非实物的形式模型两类，形式模型

又包括数学模型、图像模型和语义模型等。

实物模型主要有比例模型和球棍模型等以实物形态展示的

模型；形式模型中的数学模型是用公式或方程等数学语言描述的

模型，如平衡常数表达式、化学反应速率方程；图像模型是用二

维或三维坐标系中的数学图像描述的模型，如反应速率与时间关

系的曲线；语义模型是用词语描述的模型，如教材中的阿伏加德

罗定律、元素周期律、盖斯定律等概念、原理、规律都属于语义

模型。

与“模型认知”相对应的W科素养可以表现为通过观察分

子或晶胞等结构模型直观形象地认识有关物质的组成和结构，也

可以表现为《课程标准》所描述的那样“运用模型解释化学现象，

解释现象的本质和规律”，如用电子云的模型理解原子核外电子

运动规律或解释原子之间的成键方式，根据有效碰撞与活化分子

模型理解影响化学反应速率的因素并能选择适宜的条件控制化

学反应发生的速率。

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模型认知能力主要包括“建立模型（建模）”和“运用模型

（用模）”两个方面，建模是用模的前提，用模是建模的目标和

归宿。建模过程要充分尊重学生在学习中的主体地位，教师要鼓

励学生大胆尝试，勇敢地动口表达、动手操作、动脑思考，鼓励

学生多想、多读、多议、多讲、多练、多听，让学生始终处于主

动参与、主动探索的积极状态。如在《原电池》教学中，可让学

生自己做铜锌原电池实验，自己比较导线连接前后反应现象的差

异，分析现象背后所涉及的反应原理，教师不断启发、引导，渗

透建模的思想，最终由师生共同探讨，建立起原电池的构成模型，

为电解池模型的学习奠定基础。

化学学习始终离不开模型，能否熟练地建立或运用模型直接

影响着学习的效率，所以化学教学要引导学生进行模型认知，教

师在进行教学时，要为有关的学科方法和思维方法选择适当的模

型，引导学生通过分析、综合、抽象、概括、比较、判断、假设、

推理等方法从已有模型到建立起新的模型，如在学习同分异构

时，可以从碳的原子结构模型入手，学习碳原子的成键特点，再

让学生利用实物模型进行拼插和同分异构体的书写，进而建立起

同分异构的相关模型，为进一步学习其他类别的同分异构打下基

础。在此过程中，教师要为建模环节预留充足的时间，同时，考

虑到不同个体之间认识水平的可能差异，教师应指导学生用自己

的方式进行表达，这样才能让学生乐于接受模型，从而增强学生

建模和用模的意识与能力。这样经过一定时间的训练，学生就能

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体会到模型在学习活动中的应用价值，从而树立起模型意识，并

将模型认知固化为自己学习的一种重要方式。