批判与循证：元素化合物教学设计的策略研究

法浩

摘要：自然科学研究的问题解决中，“批判与循证”的重要性体现在其既是理念和视角，也是思维和方法。用“批判与循证”进行物质客观存在与内在理性的互相推理，通过情境创设产生高质量问题，在科学探究中训练思维张力、逻辑推演及辩证思维，以内容结构化为教学的重要目标，对元素化合物实施“素养为本”的教学。

关键词：批判;循证;情境创设;科学探究;内容结构化

文章编号：1008-0546（ 2019）07-0022-05

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.07.006

一、问题的提出

近日，笔者受邀参加江苏省前瞻性项目“普通高中基于‘互联网+的个性化学习的实践”活动，并开设主题为“二氧化硫”的实践研讨课。关于此主题，在中国知网搜索到2010-2017年间的教学设计与研究有40余篇，江苏省“教学新时空”名师课堂2012-2017年间先后有五位教师执教该课，在各级各类公开课活动中更是屡见不鲜。可见，化学教师普遍认同二氧化硫内容在元素化合物教学中的典型性，愿意选择二氧化硫内容作为阐述和实践自身教学理念的载体。

然而，大多数关于二氧化硫的教学设计存在“千课一面”的现象，教学框架、流程、情境、素材、资源、活动、实验等环节趋同，使教学设计缺乏个性;部分教学设计仍习惯于对知识的传授甚至灌输，教学活动缺乏全面系统、层层深入的思维架构，缺乏解决真问题、经历真探究的活动空间，很难调动学生深度参与学习的积极性和主动性，致使教学设计的深度、广度和温度缺失。

基于此，笔者认为有必要从培养学生批判性思维能力、证据搜集能力和逻辑推演能力的视角，从落实核心素养的视角，从认识物质的“合理和价值”的视角，进行二氧化硫教学设计的深度反思和再造。

二、批判与循证是元素化合物教学设计的重要起点

元素化合物教学是落实化学学科五大核心素养的重要载体，特别在落实“证据推理”“变化观念”“宏观辨识”等方面有其独特之处。从学科观念的培养看，由于每种物质一般从属于某物质大类，因而具有同类物质的相似性质;同时，每种物质又具有特立独行的一面。这就使得元素化合物教学中，更应具有“批判与循证”的思维意识，让学生在批判性思考中增强思维张力，更能在寻找证据中丰富逻辑推演能力。特别值得一提的是，物质在自然界中能够存在.就一定合乎其理，也一定有其理性的应用价值，正如黑格尔在1820年《法哲学原理》的序言中有这样一句话（德语）： Was vernueftig ist， das ist wirklich; und waswirklich ist.das ist vemueftig.通常被翻译成“存在即合理”，可能更为准确的翻译为：凡是出于理性的，就会在客观中存在;凡是真实的客观存在，就会是符合理性的。

批判性一词源自希腊，包含“有眼力的判断”、“标准”的意义，批判性思维即相应理解为“运用恰当的评价标准，进行有意识的思考，并作出有充分依据的判断”（ Paul&Elder.2006）。孟凡菊教授指出：“批判性思维是有目的的、自我校准的判断，这种判断表现为解释、分析、评价、推断以及对判断赖以生存的论据、概念、方法、标准或语境的说明。”[1]‘批判”所得结论是否合理有效需要“充分依据”，因此“批判”与“循证”密不可分。“循证”是自然科学的基本理念，是重要的科学方法，是自然科学理论研究与实践活动之间相互统一、相互转化的核心依据[2]，其本质是以证据为本的实证研究[3]。在自然科学研究的理性认知中，“批判与循证”既是发现问题的理念和视角，也是解决问题的思维和方法，其作用体现如图l所示。

元素化合物的学习以物质及其转化为视角，通过以实验为主的实践活动和对应用价值的思辨活动，探究物质性质及变化规律，认识物质间内在联系，实现物质客观存在与内在理性之间的互相转化。在元素化合物知识不断探索的历史和逐步完善的过程中不难发现，通过物质客观存在推理其内在理性，或通过内在理性预测其客观存在，均是在发现问题、提出猜想并解释论证中完成，其实质是“批判与循证”的过程。元素化合物学习中的“批判与循证”，既是对认知规律的传承，也是后续创新的思维和方法基础。

三、基于“批判与循证”的二氧化硫教学设计

2017年版《普通高中化学课程标准》（以下简称“2017版课标”）提出“素养为本”的教学，这种素养若从方法论视角审视，更应关注“批判与循证”，具体表现为：“倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力[4]。”可见，教师对情境创设、探究活动、内容结构化的设计与实施，是培养学生学习兴趣、方法和能力的有效策略。情境、探究、知识结构并非新鲜事物，但三者如何和谐融合、深度开发，就必须借助“问题”“批判”“循证”从中串联。

笔者选取南京江老师（案例1[5]）和苏州曹老师（案例2[6]）两节教学案例，并将自己的教学设计（案例3）与之进行共性研究，解析其中所蕴含“批判与循证”的情境创设、探究活动和教学内容结构化策略，以期初步认知元素化合物教学设计的一般规律。

1.三种教学设计的基本框架（表1）（表2）（表3）

2.情境创设应服务于高质量问题的产生

2017版课标要求教师在教学中应重视创设真实且富有价值的问题情境，真实的STSE问题和化学史实等，都是有价值的情境素材。杜威指出，有关引起学习的情境的最重要的问题，就是这个情境所包含的问题属于什么性质[7]。情境创设中产生问题的性质及价值判断，需要正确的批判。

案例l、案例3关注的酸雨是与S02知识关联、亟需研究应对的重大环境及社会问题，案例2则以S02在葡萄酒生產中所发挥的独有优势为情境，体现物质研究对生活质量提升的重要意义。物质正面作用的发挥或负面作用的遏制是元素化合物学习常见的情境问题，有研究必要且贴近学生生活体验，能引发学生强烈的情感共鸣与学习愿望，彰显情境问题的社会价值与情意价值;三案例分别以S02的危害、应用及硫酸制备为研究主线，研究过程指向物质的性质、转化及应用的认知，实现情境问题解析与元素化合物知识的密切关联，体现问题情境的教学价值。

解决或解释情境问题的思路决定教学设计的整体框架，需要合理的批判。从表l一表3可见三案例的教学设计均对各自情境问题进行多角度思辨，将解析思路转化分解为若干子问题，通过问题解决或解释的逻辑引领探究，在探究中完成知识建构，使教学活动成为系统、深度、流畅、科学的情境问题探究活动，从而确定教学设计的总体架构。

在情境中发现问题并有效解析，使问题的蕴含价值、解析思路、探究活动与学生切身体验、元素化合物知识建构密切联系，是成功教学设计的起点。

3.活动设计和循证推演应合乎逻辑

2017版课标指出，科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动[4]。

科学探究的“批判与循证”思路、取证及推理活动均合乎逻辑，才可使探究结论科学有效。学生在探究实践中体验思维的过程、领会思维的规则，对探究活动不仅知其然、也知其所以然，更不断了解探究的一般思维与实践方法，逐渐敢于探究、善于探究，从而有力保障学生核心素养的逐步发展。

（1）以证据推理活动培养逻辑思维

证据推理与逻辑思维密不可分，常通过概念、判断、推理等思维方式，运用比较、归类、分析、综合、抽象、概括等方法，或归纳或演绎的进行个别性知识与一般性知识互相转化，最终达成对物质及转化学习的结构化、观念化。

问题解析的逻辑决定取证的视角与方向，因此其是否科学直接决定了证据推理是否有效。从实践或已被广泛证明的客观规律中获取信息、提取证据，可以有效保障证据的事实性与可信度。化学实验是对物质及转化认知的最常见信息资源，此外文献、史实、影像、数据、图线等也是重要的信息来源，顾泠沅先生指出，学习活动中的证据是“量化数据、叙事材料、理性思辨等多元互證的结果”。

对来源于生产生活实际的不同形式信息素材的分析、提炼与加工，亦可引发成功的证据推理活动。如案例1中油漆部分崭新但龙头锈迹斑驳的自行车照片帮助学生体验酸雨极具危害且就在自己身边;包含“烟雾”、“烟囱”的绘画作品引导学生感悟电气化和工业化的发展并非只是沉重话题，其深刻地改变和影响着人类的生活。案例2中由红葡萄酒的原料标识、二氧化硫浓度在葡萄酒发酵过程中的变化图、查阅资料等认知二氧化硫在葡萄酒生产中所发挥的作用;欧盟、世卫组织等对葡萄酒中二氧化硫含量和成人每天二氧化硫吸入量的数据，推理成人每天葡萄酒摄入量的控制范围。案例3通过互联网获取镇江近六年酸雨发生率数据变化，形成对当地酸雨状况及防控成效的总体认识等。通过信息提取证据并获得认知的推理不仅存在于体系完整的探究活动，也随时扎根在学生形成观点、获得结论的学习过程任意角落。从实验、生产、生活实际信息中产生的证据推理，是化学学习的学科价值、社会价值的综合体现。

（2）以多元思辨活动培养辩证思维

“批判与循证”使认知去粗取精、去伪存真，通过抽象概括认知事物内在的本质规律，实现由表及里、循序渐进的深度认知。在实现对事物某一方面属性深度理解的基础上，引导学生用辩证的观念与方法继续批判，从而全方位、多维度、不断发展优化的全面认知事物，可从以下视角进行。

一是多元认知视角（如表5）。全面看待物质及其转化，从不同主体、不同层面认识问题，或从多个视角进行解析，或转换视角进行论证，是辩证思维的重要特征。

同是案例1论证亚硫酸被氧化是否得到硫酸时，通过检测溶液pH的变化证明产物酸性显著增强，进而转换视角验证产物中是否存在SO2-，这与上述寻求铁粉与酸反应证据的逻辑基本一致，都是通过更换认知角度探寻同一变化过程的本质。

二是辩证评价视角（如表6）。从正反两方面对事物进行分析，创造条件充分发挥正面价值且有效抑制负面价值;认识事物两面性的客观存在，自觉运用辩证的方法思考问题，形成对立统一的观念。

此外，案例2中分别对S02的吸收方法——氨酸法、石灰一石膏法、钠碱法等进行优缺点全面评价，也是辩证思维的常见策略。

三是调控条件的视角（如表7）。用变化发展的思想看待事物，在多元认知、辩证评价的基础上，逐渐认识到研究过程的局限与不足，关注条件变化对事物发展趋势的影响，尝试通过控制条件不断优化完善方案，有效调节事物的发展方向，是辩证思维的价值追求。

4.内容结构化是元素化合物教学设计的重要目标

2017版课标指出，教学内容的结构化主要有三种形式——基于知识关联的结构化、基于认识思路的结构化、基于核心观念的结构化[4]。知识关联一认识思路一核心观念进阶是学习的发展路径，内容结构化则是学习的重要目标。

元素化合物内容以物质认知为主线。从一种物质视角，以“结构一性质一用途”的认识思路与“结构决定性质，性质决定用途”的学科观念实现内容结构化;从多种物质的视角，则以“分类”和“转化”的观念构建物质间相互关联并实现内容结构化。

（1）分类观。“分类”与“类比”的方法结合，建立相似物质间联系并深度认识物质。酸性物质或碱性物质、氧化剂或还原剂是物质化学性质常见、主要的分类视角。S02在反应中有无元素化合价变化决定了其类别研究取向，若无变化即研究酸性氧化物属性，若有则研究还原剂、氧化剂属性。认知S02的酸性氧化物属性可类比与其组成相似的另一同类物质C02。案例3通过“求同”参照CO2的性质推理S02与水、碱反应原理及生成盐的组成（Na2S03、NaHS03组成与相应碳酸盐极为类似），并完成相关反应的符号表征。案例1则通过“求异”对比SO2与C02在溶解性、水溶液酸性方面的差异，认知S02的溶解性及水溶液酸性更强。通过类比明晰SO2与C02之间的联系与区别，形成二者（乃至更多酸性氧化物）之间的逻辑关联和关系网络，构建酸性氧化物认知的一般模型。认知S02的还原性，三案例均依据氧化还原反应的原理，推理S02与H2O2溶液、碘水、KMn04酸性溶液、O2等氧化剂反应的产物并通过实验验证，可见对物质还原性（或氧化性）的认知策略已形成一般共识。但如使用类比方法，将S02与C02、H2S03、S03-盐等相关物质进行是否有还原性、还原性强弱及氧化产物等横向比较，将使学生深度理解还原性的判断、原理、影响因素，从而构建物质还原性的认知模型。

值得注意的是，三案例均未过多涉及S02刺激性气味、漂白性等性质的介绍，并非认为这些性质可以忽略，而是由于上述具有高辨识度的SO2特性，是对SO2进行宏观辨识的重要视角。之所以三案例中均如此设计，应是为保障课堂内探究学习活动的时间及空间，从而更加彰显S02酸性氧化物、还原剂方面性质的重要性，使上述两方面认知融合更为紧凑和谐的缘故。同理，在有限的课堂时间里，S02氧化性的研究也暂时搁置，过于追求教学的面面俱到反而会冲淡主题。

（2）转化观。物质间的转化研究体现在：①实现物质转化所需条件及原理分析，并通过控制条件有目的、有意识地得到所需产物。如案例l根据强酸制弱酸的原理，选择合适的反應物实现由H2S03向H2C03的转化，从而证明H2S03的酸性强于H2C03。因02对H2S03溶液氧化过程过于缓慢而选择H202溶液代替02，是H2S03向H2S04转化条件的优化选择。案例3则通过SO2分别向S03、H2S04转化的研究，揭示反应物及反应条件选择对所得产物的影响;②构建元素各重要物质间转化关系。案例2、案例3均引导学生形成SO2分别向H2S03、SOj-盐（正盐及酸式盐）、S03、H2S04及SO2-盐等的转化关系图，不仅是对S02性质的小结，也是对含硫物质转化的结构化加工。

元素化合物教学设计，应重视情境创设，起于问题，重视循证，合“理”批判，建立结构，理解价值;应重视核心素养的落地研究，引导学生合逻辑的推演，有价值的质疑，重实践的思考。

参考文献

[1]孙天山，批判性思维的学理旨归与实践价值[J].教育研究与评论：课堂观察，2016（7）：16-18

[2]杨文登，叶浩生.社会科学的三次“科学化”浪潮：从实证研究、社会技术到循证实践[J].社会科学，2012（8）：107-116

[3]钱洪良，论循证视角下的证据科学[J]证据科学，2013（5）：566-573

[4] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2017：4

[5] 江敏，学科思维与社会生活的融合——“二氧化硫的性质与酸雨”教学案例[J]中学化学教学参考，2016（5）：1-5

[6] 曹旭琴.二氧化硫复习课教学设计[J]化学教学，2014（4）：41-44

[7]约翰·杜威，民主主义与教育[M].北京：人民教育出版社，2001：169