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88化学教学基于“证据推理”的中考试题分析及教学建议陈笑，李小敏（伊犁师范大学化学与环境科学学院，新疆伊宁835000)摘要：通过分析“证据推理”核心素养在2 0 2 2 年全国十一个统考地区的中考化学试题中的呈现形式及素养水平，考察“证据推理”核心素养背后所运用的具体内容、基本要求和表现策略，总结归纳其运行规律和外显特点，并基于试卷分析的结果提出若干教学建议。关键词：中考化学；证据推理；核心素养；化学教学文章编号：10 0 5-6 6 2 9(2 0 2 3)0 6-0 0 8 8-0 5中图分类号：G633.8文献标识码：B教育部2 0 2 2 年4月2 1日颁布的义务教育化学课程标准（2 0 2 2 年版）提出，要培养学生的科学思维，其中基于实验事实进行证据推理，建构模型并推测物质及其变化的思维能力是学生的高阶思维之一。这不仅顺应了时代对人才培养的要求，也与我国在2 0 17 年版高中化学课标中所提到的发展“证据推理与模型认知 核心素养，形成了呼应和衔接 2 。通过对2 0 2 2 年全国十一个统考省份、自治区、直辖市的中考化学试题编码、分析及考察其“证据推理”核心素养背后所运用的具体内容、基本要求、表现策略，汇总研究其特征以及背后的逻辑规则，以主观评论学习过程的视野来反向观察教学内容，在逆向反思过程中改变教学方式，从而促进教学改革，提高教育质量 3。O1课程标准对”证据推理”的要求普通高中化学课程标准（2 0 17 年版）明确规定“证据推理与模型认知”是化学学科核心素养五个方面之一。“证据推理”作为其组成部分，要求学生具有证据意识，可以根据具体的论证点来合理假设物质的内部构成、表面结构和变化方式，在不断分解推论的基础上辅佐证明过程，最终建成论点、论据以及结果三者间的逻辑关系【4。2 0 17 年版高中新课标对证据推理能力的各水平要求如表1所示。对于义务教育阶段而言，2022年版义务教育新课标虽然没有明确提出“证据推理”核心素养的要求，但多处都有涉及。例如，在学业质量描述中添加了能对观察、记载的实验展示情况和出现的相关数据作合理思考和问题解决，对实验过程中出现的论据进行合理的思考分析，最终获取合理结果；在试题命制中明确指出要基于情境设计任务，注意设问点对核心素养考察的进阶性，设计考察包括辨识记忆、概括关联、综合问题解决等多种任务类型的试题。其中分析解释、推理预测就要求学生从题目中先对证据进行识别，然后将证据与所学习过的化学原理进行关联，解释相关的现象或者论证相关的结论。表12 0 17 年版高中新课标对证据推理能力的各水平要求水平层级水平要求能从物质及其变化的事实中提取证据，对有关化学水平1问题提出假设，能依据证据证明或者证伪能从宏观和微观结合上收集证据，能依据证据从不水平2同的视角分析问题，推出合理的结论能从定性与定量结合上收集证据，能通过定性分析水平3与定量计算推出合理结论能依据各类物质及其反应的不同特征寻找充分的证水平4据，能解释证据与结论之间的关系2基于“证据推理”核心素养的试题分析思路证据在新华字典中用作名词，指帮助断定事理的东西：证据、凭证。推理的出发点是证据，而终点是结论，推理就是从证据抵达结论的桥梁，执行证据推理就892023年第6 期考试评析测量评价是建立两者之间的逻辑关系，可见，“证据推理”由“证据”和“推理”两个要素组成 5 。通过对历年中考化学试题的研究发现，“证据”通常和问题情境结合在一起，以表格、文字、图片以及数据等方式考察学生对证据的辨辩识能力、提取能力、筛选能力和处理能力。“推理”包含了“直接推理”和“间接推理”，情境越复杂，推理所要运用的“证据”越多，难度就越大 6 。显然，“证据推理”核心素养考察的是学生高阶思维能力，这种形式的命题为素养立意的命题，对学生能力的要求高于知识的要求，因此有别于以往对知识点辨识、理解以及简单的逻辑推理的考察。通过对2 0 2 2 年全国十一个统考省份、自治区、直辖市的中考化学试题梳理，发现考察“证据推理”的题型大致可以分为：科普型阅读、实验数据、实验方案设计与评价、工艺流程这四大类（具体见表2）。上述“证据推理”水平和四种呈现形式构成了试题编码的框架。本研究的“证据推理”是指在陌生情境下基于实验数据、图形、模型等实验事实，结合已学习过的知识点形成解决问题的证据，进而解决问题，完成任务。表2 证证据呈现的形式及内涵证据呈现形式内涵主要以日常生活、生产以及现代科技中的某个事件、相关信息作为素材，让学生通过阅读、理解、科普型阅读思考和分析，正确提取证据、并将证据与所学知识进行关联，推理出结论主要是微观结构示意图、标签信息类、坐标图像实验数据类、与实验事实相应的数据表、实验装置图等信息实验方案的设实验过程所涉及的实验装置、实验方法、实验操计与评价作等信息用文字、符号及流程框图表示的从原料投人到产工艺流程品获得整个阶段的操作（包含支撑操作实现的所有给定的信息）3“证据推理”核心素养在中考化学中的分析结果3.1“证据推理”核心素养在中考化学试题中的分布2022年十一个统考地区的11份中考卷全部涉及“证据推理”内容，进一步对中考试卷中“证据推理”素养试题的分值和分类进行统计，具体如图1所示。由图1可知，“证据推理”核心素养的考察在各地区中考试卷中均有出现但所占比例不同，分值比例50%的地区有福建、宁夏、安徽；分值比例在30%4 0%60504030-20100福建江西山西安徽河北宁夏北京海南陕西西藏河南实验方案的设计与评价科普型阅读工艺流程口实验数据图1中考化学试卷中“证据推理”素养试题相关信息的地区有山西、江西、河北、海南；4 0%分值比例 5 0%的地区有北京、陕西、西藏；分值比例 30%的地区有河南。“证据推理”核心素养在中考试题中主要以实验方案的设计与评价和实验数据两种呈现形式来考察，二者在11份试卷中均有出现且分值占比较高。其次是工艺流程题，除了安徽、宁夏、海南、西藏没有出现，其他地区均有涉及。除此之外，科普型阅读题这种新式题型在近年来的中考卷中纷纷登场，科普阅读的材料鲜活且富有实践性，主要从生活情景、生产实践以及科技探索中选取，学生在阅读过程中，需要结合所学知识理解文本主旨、把握材料细节、思考所设问题、分析现有前提，正确提取证据而进行解答。科普阅读题2 0 2 2 年在山西、安徽、河北、宁夏、北京五个地区的中考卷中出现,虽然出现的频次不高，但该题型的考察方式将是中考化学的一种趋势。3.2证据推理”核心素养在中考化学试题中的考察水平2017年版高中新课标对证据推理能力划分为四个水平（见表1），水平1到水平4 表示对能力要求的逐渐递增，体现了不同层次的学科素养，学生“证据推理”的发展阶段由低层次向高层次不断加强。2 0 2 2 年十一个地区中考“证据推理”核心素养能力水平的考察情况如图2 所示。6050403020100福建江西山西安徽河北宁夏北京海南陕西西藏河南水平1水平22水平33口水平4图2中考化学试卷中证据推理”素养能力水平的相关信息90化学教学考试评析测量评价从图2 可以看出，初中生“证据推理”核心素养能力水平的考察主要以水平1为主，要求学生能够辨识宏观证据，对相应的题目做出解答；从图2 还可以看出十一个地区均有涉及水平3，且比值仅次于水平1，这说明在初三启蒙阶段除了要求学生从定性的层面去认识物质及其变化外，也要注重“定量”思想的培养，使得认识物质及其变化的角度更加全面；水平2 要求学生能从宏观和微观的结合中去提取证据，从图2 中可以看出十一个地区也均有涉及，说明即使在初中启蒙阶段仍需要注重“宏一微一符”三重表征思想；水平4 要求学生能从不同的方面去收集证据，从而从物质及其变化的不同角度去论证结论，对间接推理能力要求很高，从图2 可以看出，水平4 的考察比例相对较小，仅在福建、江西、河北、宁夏、北京、河南这些地区有占比，说明初中阶段考虑到学生化学知识储备量少，推理方式更多应考察的是直接推理，但水平4 是最能体现学生高阶思维发展情况的标准之一。上述“证据推理”的四种呈现形式和“证据推理”的4个考察水平构成了试题的编码框架，表3是以2 0 2 2年福建中考第17 题为例呈现的编码结果。表32 0 2 2 年福建中考卷第17 题的编码结果题号“证据”所呈现的形式“证据推理”核心素养的考察水平从物质及其变化的事实中提取证17-1实验数据据一水平1实验方案的设计与从定性定量方法的结合找到证17-2评价据一水平3可以根据各种物质和物质之间不同特点的反应中，找到充足证据，17-3实验数据可以用来解释证据与结论的逻辑关系一水平4从定性定量方法的结合找到证17-4实验数据据一水平3可从各类物质间不同特点的反实验方案的设计与17-5应，找到证据和结果间的逻评价辑一水平4注：题号中17-1表示第17 题第1小题。ZB是常用的阻燃剂。已知：I用硼酸（H,BO，）与ZnO、H,O 可合成ZB,ZB的组成会受温度等合成条件的影响。I.ZB受热，先释放出水；当温度高于35 0，生成ZnO和B,0，固体；继续升温到4 0 0 以上，B,0，熔化为玻璃态物质。（1）ZB能起阻燃作用的原因是（写一种）。（2）为研究温度对合成的ZB组成的影响，研究小组在不同温度下制取ZB。实验如下：m(H,BO,)/gm(Zno)/gV(H,0)/mLt/实验1281010094实验2X1010098实验328y100102x、y 分别为和（3）为检测10 2 时合成的ZB含水的质量分数，某同学使用了如图3所示的装置进行实验。ZB样品干燥的干燥剂空气玻璃直管干燥管图3加热ZB样品装置图需要不断通入干燥空气的目的是实验时，需要称量获得的数据有：ZB样品的质量、的质量。（4）为评估10 2 时合成的ZB的阻燃性能，进行木材粉末灼烧残重实验：某温度下，灼烧质量相同的两份干燥的木材粉末（一份经ZB处理）30 min，测量残留固体质量：实验结果如下（见图4）。W/100%10080604020a0100200300400500t/图4木材粉末灼烧后固体残留率（w）随温度变化关系残留固体质量(注：W=x100%；残留固体质量已扣除ZB木材粉末质量的残余质量）912023年第6 期考试评析测量评价低于2 0 0 时，两份木材粉末质量均保持不变的原因是图中曲线（填“a”或“b”）对应的木材粉末是经ZB处理的，判断的理由是O（5）为寻找阻燃性能最佳的ZB的合成温度，应开展的实验是4基于试卷分析结果的教学建议4.1怡恰当变换“证据”的呈现形式，提升学生的数据思维。化学数据反映化学实验事实，关于物质的组成、结构、性质特征的数字化表述是化学家进行探知、控制量化数据，不断试验的成果和劳动智慧的结晶 7 。在中考试题中，它们以“证据”的形式出现，在化学教学中，它们类属于化学表征。教师可以将化学信息转化成数据和图像，将“数据思维”在日常教学中渗透，提高学生对“证据”的解读能力，培养学生的数据思维18 10)。这样不仅可以培养学生基于证据进行归纳论证的科学思维，还可学会运用定性和定量相结合的方式推理出更加精确的科学结论。4.2注重基于真实情境教学素材的开发与课堂教学的构建真实的问题情境是思维的起点，也是化学学科核心素养培养的载体 ，比起枯燥的理论它更具有鲜活性、更能激发学生的问题意识。2 0 2 2 年版义务教育新课标指出，教师在教学中应积极创设真实的问题情境，注重建构模型和培养推测物质及其变化的思维能力，在解决与化学相关的真实问题情境中形成质疑能力、批判能力和创新意识 12 。在化学的启蒙阶段，教师利用化学史料、中国优秀传统文化、传统化学工艺、现代科技成果等真实且有意义的问题情境作为素材，让学生感受到化学知识在解决人类健康、改善人类生活条件、促进社会进步等方面的关键作用，促进化学学科核心素养的培养。4.3复习课要加强内容的整合力度，丰富证据到结论的推理过程教材中呈现的知识大都是结论，缺乏对知识获得过程的描述。因此从证据到结论的过程是需要教师在日常教学中不断去丰富的内容。而从证据到结论的推理过程，是要建立起证据和结论的逻辑关系，明确推理的几种形式 13。例如教师在讲Ca(OH)，这类碱能和非金属氧化物CO，反应生成盐和水，也要试着让学生分析同类型物质NaOH与CO的反应的产物以及NaOH与SO2反应的产物，这就用到了类比推理；教师在讲如何证明NaOH与CO,发生化学反应时，利用两只装满CO，的试管分别倒扣在装有水和氢氧化钠溶液的水槽中，一段时间后发现两试管液面均上升，且装有水的水槽中液面上升比装有NaOH溶液中的液面上升低，从而推理出CO2能与NaOH发生化学反应,这就运用到了演绎推理；在探究NaOH与CO，是否发生化学反应时，实验的过程没有明显的证据帮助学生判断，教师可以引导学生多层次分析证据，由此教师可引导学生得出对于没有明显现象反应的探究思路 14 参考文献：112 中华人民共和国教育部制定义务教育化学课程标准（2 0 2 2 年版）【S.北京：北京师范大学出版社，2 0 2 2：3，5,3739,42.【2】缪徐由一道化学中考试题引发的教学反思J化学教学，2 0 2 1，（9)：4 1 4 4.3白云，李娜娜，邓阳“证据推理”在高考化学试题（全国卷）中的考查特点J化学教育（中英文），2 0 2 2，4 3(15):19 25.4 中华人民共和国教育部制定普通高中化学课程标准（2 0 17 年版2 0 2 0 年修订）S北京：人民教育出版社，2020:6,31.【5 江文君促进证据推理素养发展的初中化学教学设计与实施 D烟台：鲁东大学硕士学位论文，2 0 2 0.【6 方弯弯，龚正元关于化学学科证据推理能力及评价的思考 J化学教学，2 0 19，（12）：15 2 0.【7 靳莹，超越器物层面思想创新先行化学教学2013年实验类论文综述 J化学教学，2 0 14，（2）：7 11.【8 王寿红基于数字化手持技术的化学教学创新设计一一以空气中氧气含量测定实验为例 J中国现代教育装备,2 0 2 2,38 8(12)：33 35.【9 王振，张明月，胡志刚浅谈学习进阶视域下的实验教92化学教学（上接第39 页）考试评析测量评价学一一以“空气中氧气含量的测定”为例 J化学教学，2018,(4):5056.10 胡巢生中学生化学“数据素养”的内涵与培养 J教学与管理，2 0 2 2，8 9 6(31）：6 1 6 3.11跃广，周健基于“科学探究”培养“证据推理”化学核心素养一一以“探究久置NaOH固体变质”为例 J化学教与学，2 0 2 1，5 6 0(16)：6 0-6 2.虚拟仿真实验进行教学设计和实践，促进了学生从微观到宏观的角度对化学反应速率概念及影响因素的认识。UbD逆向设计使预期结果、关键表现以及教与学体验之间产生更大的一致性，从而使学生有更深刻的理解。PhET作为一个开源平台，拥有丰富的主题模拟实验、教学案例，在化学教学中有较高的适配性、有效性和实用性。经教学实践，学生基于PhET虚拟仿真平台利用碰撞理论解释影响化学反应速率因素的原理比传统课堂教学效果更佳，对学习目标的达成起到了正向作用。笔者使用PhET虚拟仿真平台中的“Reactions&Rates”模型融人“化学反应速率”课堂教学，旨在建构碰撞理论并运用该理论解释影响化学反应速率的因素，因此在教学设计时采用了模型中的一部分交互内容。学生在使用“Reactions&Rates”模型时可能会发现反应是可逆的，产物可能会通过碰撞生成反应物，这与本活动的学习目标未能达成一致性，作为后续研究，拟在此基础上针对化学平衡做深入的研究和探讨。通过初步研究和总结，认为基于PhET平台设计学习活动有下列经验：（1）融合虚拟仿真实验模型的活动设计最好是一个相对开放的探索活动。（2）要求设计的活动简短、开放、灵活且带有开放性的问题。（3）在学生体验主题模拟实验时，可以提供简单的支架说明，如设计观察表格、记录数据等。【13邓衍民在初中化学深度学习中发展学生化学核心素养一一以优质课“认识两种抗酸胃药”为例 J化学教与学，2020,(5):3337.【14 于美爱基于“证据推理”的中学化学探究性实验教学案例设计与实施【D安徽：合肥师范学院硕士学位论文,2 0 2 1.参考文献：1 Nuraida O.,Akbar G.S.,Farida I.,et al.Using PhETsimulation to learning the concept of acid-base J.Journal ofPhysics:Conference Series,2021,1869(1):1742.2倪胜军，付绍武，艾进达逆向、整体、可操作：UbD理论视角下化学单元教学设计一一以九年级“化学方程式”为例 J.化学教学，2 0 2 1，（12）：4 8 5 1,6 4.3周洁基于UbD理论的初中化学教学设计初探以“燃烧与灭火”为例 J化学教与学，2 0 2 0，（6）：6 0 6 3.【4 周才萍.UbD导引下的自主学习任务单设计一以沪教版九年级化学教学为例 J化学教与学，2 0 2 1，（9）：2 4 26,32.5 陈嘉欣，占小红，杨笑国内外VR/AR技术在化学教育的应用研究述评一基于可视化的共词分析 J化学教学，2 0 2 2，（1)：8 13,2 0.6 郑倩，撒安娜，李慧艳，李冰.试误技能在NOBOOK虚拟实验中的应用一以“高锰酸钾制取氧气”为例 J中国教育技术装备，2 0 2 0，（17）：32 33,36.7 胡博凯，胡宝川，薛松，赵雷洪基于PhET虚拟仿真实验的中学化学教学设计一一以“饱和溶液”为例 J化学教育（中英文），2 0 2 2，4 3（17）：114 118.【8 赵蕊，陈东平，初庆钊虚拟现实技术在高等化学教育中的应用和探索 J.大学化学，2 0 2 2，37（4）：14 5 15 1.9 M o o r e E.B.,C h a m b e r la in J.M.,Pa r s o n R.,e t a l.Role-Playing meets Polymer Chemistry:An engaging way to teachmacromolecules J.Journal of Chemical Education,2014,91(8):1191 1197.10 顾莹，陈凯，孙红淼。PhET在化学教学中的应用述评J化学教学，2 0 18，（3)：2 4 2 9,4 6.