基于证据推理的高中化学实验探究教学

化学实验是学生客观、系统认知化学知识的重要途径，而证据推理则是学生转变自身学习思维、拓展理论知识视野以及强化实验技能的有效方式。教师应结合学生的化学实验基础，立足课本教材内容并对实验进行进一步深入探究，以切实提高学生的实验兴趣、激发其创新思考的意识。同时针对学生在化学学习过程中存在的疑问，教师可以用证据推理的方式帮助学生逐步形成自我分析、共同讨论、实验总结的学习方式，以提高学生的化学综合素养。一、基于证据推理的高中化学实验探究意义1.深挖化学教材内容，培养学生的证据收集意识。基于证据推理的高中化学实验需要教师引导学生从不同的角度出发深入研究，同时结合素质化教学要求来转变化学基础知识教学策略。比如在学生学习“从实验学化学”这部分知识时，应从化学实验安全、化学实验基本方法以及结合化学基础知识内容进行合理推理的层面入手，引导学生快速掌握相关实验技巧。学生在进行化学实验的过程中需要清晰的实验思路、辩证的化学思维以及细致入微的观察能力，这样才能让学生掌握化学实验证据推理式的学习技巧。同时教师应鼓励学生大胆思考并设计相应的实验流程，并根据自己的猜想来进一步搜集相应的理论、证据支撑，进而让学生养成合作学习、互动交流、总结归纳的学习习惯，切实提升学生的创新学习意识。教师应遵循学生的学习特点，实施互动式化学教学方式，鼓励学生大胆思考、创新实践，以切实突出学生的学习主体地位。例如：在“钠”相关知识的讲解中，教师可以先通过“滴水生火”这样反常规的标题来吸引学生的注意力，再通过信息化教学工具为学生展示为什么钠需要保存在煤油之中。然后再通过课堂实验来让学生观察“滴水生火”的原理是什么，并大胆思考为什么把钠放入水中会燃烧。实验完的钠能否再放入原试剂瓶中？通过这些问题的指引来让学生进入到课堂案例之中。通过实验案例来为学生介绍钠作为一种强还原剂为什么不能直接用手去拿，以及钠在生活中常见的用途有哪些等，以此来引导学生形成正确的认知、科学的学习观念与积极的学习态度。2.营造浓厚的化学实验氛围，强化学生自主思考、辩证推理的能力。高中化学实验教学的目的不仅仅是让学生掌握标准化实验流程，更重要的是让学生能够通过实验养成严谨思考、细致观察、仔细推理的学习习惯。同时针对学生在实际生活中常见的化学现象，引导学生更科学地去分析其中的化学原理。例如：让学生思考在实际生活中如果不小心把油污溅到衣服上，能用哪些方法快速去除？让学生运用自己所学的化学知识来进行实验验证，并总结相应的原理。有的学生提出了用洗衣液去除，有的提出用汽油去洗衣服，还有的想到用热水把衣服泡一段时间后再用肥皂去洗……教师可以根据学生的不同思维，来帮助学生设计相关的化学实验，并让学生学会设计化学实验对照组，从而让学生循序渐进地找到证据推理式化学实验的乐趣，帮助学生转变化学学习思维，注重理论知识与实践探索之间的内在联系，学会根据线索高效实验。再如：教师在给学生讲述“化学反应的速率与限度”相关知识时，可以从生活中常见的案例入手，来帮助学生找到本章内容的切入点。如在许多食品包装上都标有的具体储存条件、保质期以及食用方法，教师可以从这三个角度出发，来帮助学生理解其与化学反应速率之间的关系。再如让学生观察自己家中的牛奶在冰箱里与常温下储存有何区别，并探讨牛奶变质与温度之间的联系。这样学生能够通过对比分析把自己的化学思维转化为化学实验，同时把自己的猜想通过化学实验来搜集相关猜想依据，把证实与证伪思维运用到化学实验之中。另外，教师应帮助学生养成“现象观察→提出质疑→讨论分析→设计实验→归纳总结”的学习习惯，这样才能有效培养学生的化学自主思考意识、创新学习理念。3.利用教材实验丰富教学内容，提高学生的化学综合素养。高中化学教材中设计了丰富的化学实验，其中包括化学演示实验、学生亲自动手实验以及科学探究实验。这些实验正是培养学生化学学习兴趣、突出学生自主学习意识的重要影响因素。教师把证据推理教学理念融入到化学猜想验证、现象探索之中，让学生感受通过“猜想、验证、认知”的化学学习快乐。例如：学生在学习盐酸与碳酸盐能够发生化学反应，可以运用家中常见的碎大理石来设计相关的化学实验，验证大理石中是否具有二氧化碳分子。这就需要学生通过搜集相关化学资料，确定化学实验所需要的实验药品，并结合实验安全性设计简易的化学实验进行验证。同时教师可以结合学生的实验提出科学的建议，把证据推理式实验理念自然地融入到学生的实验，并让学生做好实验笔记，逐步积累化学实验经验以培养自身证据推理式化学思维。再如：在“弱电解质的电离”这部分内容的讲解过程中，首先帮助学生确定“以化学平衡理论来解释电解质在水溶液中的电离平衡过程”；其次让学生对相关内容的化学表达式进行系统了解，并通过实验来理解强弱电解质的异同点；最终以科学探究的方式来验证弱电解质在不同条件下电离程度不同的结论。同时教师应从多元化的视角帮助学生找到创新学习、灵活思考的方法，逐步引导学生探索化学知识的趣味。如让学生分别通过实验来验证“石蕊与浓盐酸”“酚酞与浓氨水”“酚酞与NaOH溶液”以及“石蕊与浓硫酸”之间发生化学反应会出现怎样的颜色变化，进而帮助学生掌握一般情况下化学证据推理的依据。通过循序渐进的练习，帮助学生掌握化学实验的设计原则。二、基于证据推理的高中化学实验探究方法1.结合思维导图教学法，培养高中生的化学证据推理意识。化学是一门综合性、探索性以及实践性较强的学科，各个化学知识点之间有着十分紧密的联系。因此教师在运用证据推理教学法时，可以从思维导图的构建入手，帮助学生系统、全面、直观地感知化学知识之间的相互联系。这样能够让学生进行化学实验时，思维角度更宽、探索意识更强、辩证学习思路更清晰。例如：以实验室制氨为实验课题，教师分别给学生提供四种不同的制氨思路：①在烧瓶中将氯化铵、熟石灰混合在一起，加水和成泥状之后加热。②在试管中放入氯化铵固体，然后加热。③将浓氨水倒入烧瓶之中，然后加热。④先将生石灰放到烧瓶之中，然后利用分液漏斗去把浓氨水滴入烧瓶。这样先让学生从理论上思考：这四种方法是否能制取氨气？是否能够通过实验来顺利制出氨气？其次再利用化学实验思维导图亲自动手实践，利用证据推理验证自己的观点。再如：教师在学生学习“金属化合物”这部分知识时，很多学生在初次接触这部分知识时不能快速理解相关内容。教师可以根据学生的课堂学习情况，来引导学生通过合理的学习方法去掌握金属化合物的分子结构特点。再如教师根据“金属化合物在生活中广泛应用”的实质，利用多媒体教学工具来帮助学生通过直观、形象的动画，来帮助学生快速理解。并根据学生在自己画金属化合物分子结构图时容易出现错误的地方，设计差异化教学方案提升学生对化学实验的理解能力。另外，教师应结合化学试题中对于金属化合物的考查侧重点，通过搜集、整合、归纳相关的化学资料拓展学生的有机物知识视野。教师带领学生通过自己的学习思维，更自主绘制化学知识结构图，让学生理清学习目标、拓宽知识视野，进而把化学证据推理与化学实验有机结合。2.做好教学前的学情分析，明确实验目标、确定实验流程。教师在运用证据推理式化学教学方法时，应注重培养学生积极、自主的学习理念，并通过系统、专业化的学习方法来引导学生找到化学学习规律。首先教师应针对学生的实际学习情况制定科学的教学方案，并鼓励学生养成大胆思考、敢于质疑的化学学习习惯。其次，再根据化学课本教材内容为学生理清化学学习目标，根据学生对化学反应、化学概念的理解程度，灵活运用证据推理的教学方法。最后让学生结合自身在化学实验反应中的学习感受，掌握化学证据推理的逻辑思维。例如：教师采取分析、类比的方式，让学生系统地认识到化学“分离和提纯”“过滤和蒸发”以及“蒸馏和萃取”的不同适用范围，并让学生结合课本实验内容来自我总结相应规律。这样让学生在接触到新题型时，能够从化学实验反应的本质出发，提高学生的想象空间与逻辑思维。比如：在例题“已知混合物中可能包含可溶性硝酸盐、碳酸盐以及硫酸盐。为了证明该混合物中是否含有硫酸盐，有的学生把少量该混合物溶在水中，之后再向该溶液中加入氯化钡溶液。他们发现其中有白色沉淀产生，并据此得出生该混合物中含有硫酸盐的结论”。教师让学生通过证据推理式实验探究来判断该结论是否正确。首先教师应引导学生通过已学知识、课外资料讨论分析白色沉淀都有哪些。进而根据不同的化学沉淀反向思考其形成的过程，从而初步判断该题目中通过白色沉淀直接得出含有硫酸盐是否正确。第三步，让学生结合自己的思维来设计相应的化学实验对照组，并通过加入不同的化学试剂观察相应的现象。这样才能让学生逐步掌握化学证据推论式学习方式，切实提升自身化学综合素养。再如：如在学习“酯类的水解”相关知识时，为学生总结常见可变形的推理题型，即“如果一个有机物分子C4H8O2在稀酸的作用下，能水解成甲和乙，其中甲可以被氧化成乙，求C4H8O2的简式”，其解题突破口在水解成酸和醇，而醇又可氧化成酸，只需要满足醇与酸中C链形状相同。3.精心设计教学情境，科学引导学生实验。对于学生而言如何让其快速融入到化学教学实验之中，并把自己化学思维及时转变成实践应用，已成为教师需要重点研究的课题。对此，教师应结合教材内容为学生创设生动的化学教学情境，并鼓励学生学会根据证据推理从正反两个方向去思考问题。例如：学生在学习“氧化还原反应”之后，教师可以针对学生的化学知识掌握情况来设计相应的证据推理式例题。如“把下列物质放到空气中一段时间之后，会发生不同的变化，请分析其中哪些发生了氧化还原反应？①浓硫酸久置入空气之后体积变大。②铝的表面生成一层薄膜。③澄清的石灰水变得较为浑浊。④氢氧化钠的表面发生潮解。教师应带领学生从证据推理的角度出发，结合氧化还原反应的本质“反应中有电子的得失或偏移”来进行初步判断。之后教师再根据学生的不同结论，帮助学生利用证据推理来设计相应的实验方案，逐一验证学生的猜想。再如：教师结合课后习题的讲解为学生设计证据推理式化学实验方案，帮助学生逐步掌握相应的实验方式方法。如在习题“有一些白色粉末，其中有可能包含硝酸钡、氯化钙以及碳酸钾，现在按照以下步骤操作：①取少量粉末置入水中，摇晃烧杯之后有白色沉淀产生；②向步骤一的烧杯中逐步加入过量的稀硝酸，白色沉淀逐渐消失不见并伴随着气泡的产生；③把步骤中溶液中滴入硝酸银，出现白色沉淀。结合上述反应判断白色粉末中所含有的物质”。首先教师应根据实验步骤，思考自己所学化学知识并从“溶于水中产生白色沉淀、加入硝酸银产生白色沉淀以及沉淀与稀硝酸反应产生气泡”这三个现象，对可能涉及的化学反应进行分析，并结合三个步骤之间的操作顺序来确定肯定包含化学反应。其次，再结合自己的猜