逻辑推理在化学证据推理教学中的应用

程洁銮 李佳 杨诗敏 南俊民

摘要： 基于证据推理观点并结合逻辑学思想，提出融合逻辑学的证据推理化学教学的相关策略与教学案例。在教学策略上，特别指出问题情境、任务目的、过程主体和逻辑学知识渗透是教学实施的核心。根据所提出的教学策略，设计“Na的性质”的课堂教学案例，以期通过日常教学活动，培养学生的化学证据推理素养。

关键词： 证据推理; 逻辑推理; 教学策略; 化学教学; 钠的性质

文章编号： 10056629（2021）07004304

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 前言

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确提出，要培养学生证据推理素养，其关键在于证据间逻辑关系的建立。这就要求学生要具有证据意识，能基于证据对物质的组成、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[1]。具体地说，上述要求可概括为两点，其一要有证据意识，其二要建立观点、结论和证据间的逻辑关系。

教学实践已经表明，在证据推理素养的形成过程中，既要让学生具有证据意识，同时也需要有逻辑推理的能力与方法。目前已有的基于证据推理的化学教学研究，主要集中在证据意识的培养上，对于如何发展逻辑推理形式，却很少受到应有的关注。

鉴于此，参考逻辑推理法，给出适用化学证据推理教学的相应策略，并以“Na的性质”教学为例，探讨培养学生化学证据推理素养的课堂教学设计，以期教师能够认可并重视课堂推理过程，提高学生对推理正误的判断能力，增强他们推理思维的缜密性。

2 结合逻辑推理法提出适用化学证据推理教学的相关策略

2.1 逻辑推理与证据推理

逻辑推理是指基于一定的思维标准，从一个或多个命题有效地推导出新命题的思维过程[2]。推理的对象是命题，在某种意义上，所有的证据都是命题。证据的作用通过命题来实现，而命题则使证据中所蕴含的关于物质及其变化的事实或各类物质及其反映的不同特征得以发现和确立[3]。证据可分为直接证据和间接证据两大类。直接证据是客观存在的事实，如自然现象、实验现象、实验数据等。间接证据是前人已经证实的原理、定律、结论和推论等[4]。

证据推理过程中，除了要明确推理过程中需要具备的前提（证据）外，还需要我们明确推理过程中所要用到的推理形式，建立观点、结论和证据之间逻辑关系的过程就是逻辑推理过程。通过正确推理方法的习得，让我们理清前提（证据）与结论间的逻辑关系，并学会辨别其推理的有效性，从而提高证据推理能力。

2.2 逻辑推理法在化学教学中的体现

逻辑推理可分为类比推理、归纳推理和演绎推理。其中，演绎推理是指从一般性的前提出发，通过推导得出具體陈述或个别结论的过程[5]。演绎推理的基本形式是三段论，是一种以两个包含着一个共同概念的性质判断为前提，推出一个新的性质判断为结论的推理形式[6]。在化学教学中，很多化学知识都涉及到三段论演绎推理。以有机化学反应为例，烯烃类物质在Br2的CCl4溶液中可发生加成反应;丙烯是烯烃类物质，那么丙烯在Br2的CCl4溶液中可发生加成反应。这里，反应物与产物及反应条件的关系，就很好地体现了演绎推理的逻辑。

此外，类比推理和归纳推理等思维方法在化学教学中的体现也比比皆是。譬如，在Na2O的性质学习中，我们会类比CaO与H2O的反应情况，推理得出Na2O与H2O反应的产物;在原电池的学习中，教师往往会选择不同的电极材料，分别与稀硫酸、导线和电流表形成闭合回路，通过电流表指针的变化情况，归纳得出原电池的形成条件之一，即需要有氧化还原反应过程。在这里，可发现不管演绎推理，还是类比推理、归纳推理，其思维方法的使用，都需要以一定的知识为支撑，通过一定的推理形式，才可获得新知。

因此，立足于逻辑推理所衍生出的思考问题的方法，让学生以已有认知为前提，通过推理建构新知，对学生学好化学知识，理解化学物质及其反应的精髓，并合理利用化学物质及其反应，都具有重要的现实意义，也是对目前所倡导的证据推理素养的有效落实。

2.3 证据推理素养培育导向的化学教学策略

证据推理作为一种高阶的思维方式，其培养离不开一个个缜密的逻辑推理过程。推理行为的发生，首先需要问题情境的驱动。要充分挖掘教学情境素材，根据具体的教学内容和目标选择相应的素材并精心设计问题，在情境中涵盖一定量的信息。

在真实、有意义的问题情境下，学生通过对问题的理解、搜寻和获取证据，构建联系，在问题的解决中发展其证据推理能力。比如在进行“Na与H2O的反应”教学片断中，首先，可以“滴水生火”创设情境，并以“Na与H2O发生了什么反应”的真实问题进行驱动，激发学生的求知欲，从而开展证据推理活动。

其次，要制定出合适的推理任务。这是指教师以化学教学为载体，对学生的推理能力进行培养的过程中，对于什么教学内容运用什么推理形式的培养，教师应该作合理选择。不同的教学内容涉及的逻辑推理形式是各不相同的，具体如表1所示。

比如，在Na与H2O反应的学习中，教师可引导学生基于氧化还原反应原理和质量守恒定律对反应产物进行推理预测，这其中就蕴含着许多三段论中第一格的AAA式逻辑推理。由此可见，Na与H2O反应的教学片断是发展学生证据推理素养的好载体。此外，在推理过程中，学生是否具备所需证据或者是否存在获取所需证据的途径，教师应该事先考虑好。若学生缺少获取证据的途径（如未学过的知识），教师应给予一定的信息支撑。

再者，要明确推理过程的主体。在教学的推理过程中，教师要明确推理的主体是学生。教师要利用课堂问答、小组合作以及引导鼓励等方式，让学生积极参与到推理活动中，从而使学生的证据推理素养在自我参与中得到内化。另外，教师要充当好引导者的角色，当学生在探索中遇到困难时，给予适当的提示。

最后，要注意推理知識的渗透和迁移。推理知识的渗透和迁移，是指教师在推理活动后，要注意引导学生利用逻辑学知识，对其推理过程进行审视，以判断推理的正误。通过该过程，除了提高学生对推理的判断力外，还有助于提高学生的反思能力。此外，教师还要注意观察学生的推理活动，利用学生推理过程中出现的问题进行相应的逻辑推理知识的学习，从而提高学生的证据推理能力和判断水平。

3 教学设计示例

以人教版中“Na的性质”教学片断为例。

通过本节课的实验探究可知，Na可与O2、H2O发生反应，Na具有强还原性。

4 结语

基于逻辑推理的思维方法，有助于教师理清意义建构中知识间的逻辑关系，从而开展基于证据推理的化学教学。对于学生而言，有助于学生逻辑思维和推理能力的培养，促进思维的深度加工。学生对于化学的学习不再是纯粹的知识记忆，而是更加注重证据的获得，以及证据与结论之间逻辑关系的建立，从而达成发展高阶思维的学习效果。

证据推理素养的培育，不仅要重证据，也要重逻辑推理形式，这样有助于实现其在日常生活中的可迁移性，更好地帮助学生运用该素养解决生活中的问题。化学教学的特殊性，使得利用逻辑推理开展证据推理的化学教学具有广阔的发展空间，但这还需要广大师生不断地探索和完善。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 3～4.

[2]陈波. 逻辑学导论[M]. 北京： 中国人民大学出版社， 2014： 96～201.

[3][6]程洁銮， 李佳， 李晓燕， 汪朝阳. 浅谈三段论演绎推理法在化学教学中的应用[J]. 化学教学， 2020， （4）： 88～92.

[4]吴克勇， 蔡子华. 证据推理解读及教学思考——以化学学科为例[J]. 教育研究与评论（中学教育教学）， 2018， （1）： 79～83.

[5]Philip E Mason. Coulomb explosion during the early stages of the reaction of alkali metals with water [J]. NatureChemistry， 2016， （7）： 250254.