法浩

摘要：自然科學(xué)研究的問題解決中，“批判與循證”的重要性體現(xiàn)在其既是理念和視角，也是思維和方法。用“批判與循證”進行物質(zhì)客觀存在與內(nèi)在理性的互相推理，通過情境創(chuàng)設(shè)產(chǎn)生高質(zhì)量問題，在科學(xué)探究中訓(xùn)練思維張力、邏輯推演及辯證思維，以內(nèi)容結(jié)構(gòu)化為教學(xué)的重要目標(biāo)，對元素化合物實施“素養(yǎng)為本”的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：批判;循證;情境創(chuàng)設(shè);科學(xué)探究;內(nèi)容結(jié)構(gòu)化

文章編號：1008-0546（ 2019）07-0022-05

中圖分類號：G632.41

文獻標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.07.006

一、問題的提出

近日，筆者受邀參加江蘇省前瞻性項目“普通高中基于‘互聯(lián)網(wǎng)+的個性化學(xué)習(xí)的實踐”活動，并開設(shè)主題為“二氧化硫”的實踐研討課。關(guān)于此主題，在中國知網(wǎng)搜索到2010-2017年間的教學(xué)設(shè)計與研究有40余篇，江蘇省“教學(xué)新時空”名師課堂2012-2017年間先后有五位教師執(zhí)教該課，在各級各類公開課活動中更是屢見不鮮。可見，化學(xué)教師普遍認(rèn)同二氧化硫內(nèi)容在元素化合物教學(xué)中的典型性，愿意選擇二氧化硫內(nèi)容作為闡述和實踐自身教學(xué)理念的載體。

然而，大多數(shù)關(guān)于二氧化硫的教學(xué)設(shè)計存在“千課一面”的現(xiàn)象，教學(xué)框架、流程、情境、素材、資源、活動、實驗等環(huán)節(jié)趨同，使教學(xué)設(shè)計缺乏個性;部分教學(xué)設(shè)計仍習(xí)慣于對知識的傳授甚至灌輸，教學(xué)活動缺乏全面系統(tǒng)、層層深入的思維架構(gòu)，缺乏解決真問題、經(jīng)歷真探究的活動空間，很難調(diào)動學(xué)生深度參與學(xué)習(xí)的積極性和主動性，致使教學(xué)設(shè)計的深度、廣度和溫度缺失。

基于此，筆者認(rèn)為有必要從培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力、證據(jù)搜集能力和邏輯推演能力的視角，從落實核心素養(yǎng)的視角，從認(rèn)識物質(zhì)的“合理和價值”的視角，進行二氧化硫教學(xué)設(shè)計的深度反思和再造。

二、批判與循證是元素化合物教學(xué)設(shè)計的重要起點

元素化合物教學(xué)是落實化學(xué)學(xué)科五大核心素養(yǎng)的重要載體，特別在落實“證據(jù)推理”“變化觀念”“宏觀辨識”等方面有其獨特之處。從學(xué)科觀念的培養(yǎng)看，由于每種物質(zhì)一般從屬于某物質(zhì)大類，因而具有同類物質(zhì)的相似性質(zhì);同時，每種物質(zhì)又具有特立獨行的一面。這就使得元素化合物教學(xué)中，更應(yīng)具有“批判與循證”的思維意識，讓學(xué)生在批判性思考中增強思維張力，更能在尋找證據(jù)中豐富邏輯推演能力。特別值得一提的是，物質(zhì)在自然界中能夠存在.就一定合乎其理，也一定有其理性的應(yīng)用價值，正如黑格爾在1820年《法哲學(xué)原理》的序言中有這樣一句話（德語）： Was vernueftig ist， das ist wirklich; und waswirklich ist.das ist vemueftig.通常被翻譯成“存在即合理”，可能更為準(zhǔn)確的翻譯為：凡是出于理性的，就會在客觀中存在;凡是真實的客觀存在，就會是符合理性的。

批判性一詞源自希臘，包含“有眼力的判斷”、“標(biāo)準(zhǔn)”的意義，批判性思維即相應(yīng)理解為“運用恰當(dāng)?shù)脑u價標(biāo)準(zhǔn)，進行有意識的思考，并作出有充分依據(jù)的判斷”（ Paul&Elder.2006）。孟凡菊教授指出：“批判性思維是有目的的、自我校準(zhǔn)的判斷，這種判斷表現(xiàn)為解釋、分析、評價、推斷以及對判斷賴以生存的論據(jù)、概念、方法、標(biāo)準(zhǔn)或語境的說明?！盵1]‘批判”所得結(jié)論是否合理有效需要“充分依據(jù)”，因此“批判”與“循證”密不可分?！把C”是自然科學(xué)的基本理念，是重要的科學(xué)方法，是自然科學(xué)理論研究與實踐活動之間相互統(tǒng)一、相互轉(zhuǎn)化的核心依據(jù)[2]，其本質(zhì)是以證據(jù)為本的實證研究[3]。在自然科學(xué)研究的理性認(rèn)知中，“批判與循證”既是發(fā)現(xiàn)問題的理念和視角，也是解決問題的思維和方法，其作用體現(xiàn)如圖l所示。

元素化合物的學(xué)習(xí)以物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化為視角，通過以實驗為主的實踐活動和對應(yīng)用價值的思辨活動，探究物質(zhì)性質(zhì)及變化規(guī)律，認(rèn)識物質(zhì)間內(nèi)在聯(lián)系，實現(xiàn)物質(zhì)客觀存在與內(nèi)在理性之間的互相轉(zhuǎn)化。在元素化合物知識不斷探索的歷史和逐步完善的過程中不難發(fā)現(xiàn)，通過物質(zhì)客觀存在推理其內(nèi)在理性，或通過內(nèi)在理性預(yù)測其客觀存在，均是在發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想并解釋論證中完成，其實質(zhì)是“批判與循證”的過程。元素化合物學(xué)習(xí)中的“批判與循證”，既是對認(rèn)知規(guī)律的傳承，也是后續(xù)創(chuàng)新的思維和方法基礎(chǔ)。

三、基于“批判與循證”的二氧化硫教學(xué)設(shè)計

2017年版《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱“2017版課標(biāo)”）提出“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，這種素養(yǎng)若從方法論視角審視，更應(yīng)關(guān)注“批判與循證”，具體表現(xiàn)為：“倡導(dǎo)真實問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實驗為主的多種探究活動，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力[4]?！笨梢姡處煂η榫硠?chuàng)設(shè)、探究活動、內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的設(shè)計與實施，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、方法和能力的有效策略。情境、探究、知識結(jié)構(gòu)并非新鮮事物，但三者如何和諧融合、深度開發(fā)，就必須借助“問題”“批判”“循證”從中串聯(lián)。

筆者選取南京江老師（案例1[5]）和蘇州曹老師（案例2[6]）兩節(jié)教學(xué)案例，并將自己的教學(xué)設(shè)計（案例3）與之進行共性研究，解析其中所蘊含“批判與循證”的情境創(chuàng)設(shè)、探究活動和教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化策略，以期初步認(rèn)知元素化合物教學(xué)設(shè)計的一般規(guī)律。

1.三種教學(xué)設(shè)計的基本框架（表1）（表2）（表3）

2.情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)服務(wù)于高質(zhì)量問題的產(chǎn)生

2017版課標(biāo)要求教師在教學(xué)中應(yīng)重視創(chuàng)設(shè)真實且富有價值的問題情境，真實的STSE問題和化學(xué)史實等，都是有價值的情境素材。杜威指出，有關(guān)引起學(xué)習(xí)的情境的最重要的問題，就是這個情境所包含的問題屬于什么性質(zhì)[7]。情境創(chuàng)設(shè)中產(chǎn)生問題的性質(zhì)及價值判斷，需要正確的批判。

案例l、案例3關(guān)注的酸雨是與S02知識關(guān)聯(lián)、亟需研究應(yīng)對的重大環(huán)境及社會問題，案例2則以S02在葡萄酒生產(chǎn)中所發(fā)揮的獨有優(yōu)勢為情境，體現(xiàn)物質(zhì)研究對生活質(zhì)量提升的重要意義。物質(zhì)正面作用的發(fā)揮或負(fù)面作用的遏制是元素化合物學(xué)習(xí)常見的情境問題，有研究必要且貼近學(xué)生生活體驗，能引發(fā)學(xué)生強烈的情感共鳴與學(xué)習(xí)愿望，彰顯情境問題的社會價值與情意價值;三案例分別以S02的危害、應(yīng)用及硫酸制備為研究主線，研究過程指向物質(zhì)的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及應(yīng)用的認(rèn)知，實現(xiàn)情境問題解析與元素化合物知識的密切關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)問題情境的教學(xué)價值。

解決或解釋情境問題的思路決定教學(xué)設(shè)計的整體框架，需要合理的批判。從表l一表3可見三案例的教學(xué)設(shè)計均對各自情境問題進行多角度思辨，將解析思路轉(zhuǎn)化分解為若干子問題，通過問題解決或解釋的邏輯引領(lǐng)探究，在探究中完成知識建構(gòu)，使教學(xué)活動成為系統(tǒng)、深度、流暢、科學(xué)的情境問題探究活動，從而確定教學(xué)設(shè)計的總體架構(gòu)。

在情境中發(fā)現(xiàn)問題并有效解析，使問題的蘊含價值、解析思路、探究活動與學(xué)生切身體驗、元素化合物知識建構(gòu)密切聯(lián)系，是成功教學(xué)設(shè)計的起點。

3.活動設(shè)計和循證推演應(yīng)合乎邏輯

2017版課標(biāo)指出，科學(xué)探究是進行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實踐活動[4]。

科學(xué)探究的“批判與循證”思路、取證及推理活動均合乎邏輯，才可使探究結(jié)論科學(xué)有效。學(xué)生在探究實踐中體驗思維的過程、領(lǐng)會思維的規(guī)則，對探究活動不僅知其然、也知其所以然，更不斷了解探究的一般思維與實踐方法，逐漸敢于探究、善于探究，從而有力保障學(xué)生核心素養(yǎng)的逐步發(fā)展。

（1）以證據(jù)推理活動培養(yǎng)邏輯思維

證據(jù)推理與邏輯思維密不可分，常通過概念、判斷、推理等思維方式，運用比較、歸類、分析、綜合、抽象、概括等方法，或歸納或演繹的進行個別性知識與一般性知識互相轉(zhuǎn)化，最終達成對物質(zhì)及轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)化、觀念化。

問題解析的邏輯決定取證的視角與方向，因此其是否科學(xué)直接決定了證據(jù)推理是否有效。從實踐或已被廣泛證明的客觀規(guī)律中獲取信息、提取證據(jù)，可以有效保障證據(jù)的事實性與可信度。化學(xué)實驗是對物質(zhì)及轉(zhuǎn)化認(rèn)知的最常見信息資源，此外文獻、史實、影像、數(shù)據(jù)、圖線等也是重要的信息來源，顧泠沅先生指出，學(xué)習(xí)活動中的證據(jù)是“量化數(shù)據(jù)、敘事材料、理性思辨等多元互證的結(jié)果”。

對來源于生產(chǎn)生活實際的不同形式信息素材的分析、提煉與加工，亦可引發(fā)成功的證據(jù)推理活動。如案例1中油漆部分嶄新但龍頭銹跡斑駁的自行車照片幫助學(xué)生體驗酸雨極具危害且就在自己身邊;包含“煙霧”、“煙囪”的繪畫作品引導(dǎo)學(xué)生感悟電氣化和工業(yè)化的發(fā)展并非只是沉重話題，其深刻地改變和影響著人類的生活。案例2中由紅葡萄酒的原料標(biāo)識、二氧化硫濃度在葡萄酒發(fā)酵過程中的變化圖、查閱資料等認(rèn)知二氧化硫在葡萄酒生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用;歐盟、世衛(wèi)組織等對葡萄酒中二氧化硫含量和成人每天二氧化硫吸入量的數(shù)據(jù)，推理成人每天葡萄酒攝入量的控制范圍。案例3通過互聯(lián)網(wǎng)獲取鎮(zhèn)江近六年酸雨發(fā)生率數(shù)據(jù)變化，形成對當(dāng)?shù)厮嵊隊顩r及防控成效的總體認(rèn)識等。通過信息提取證據(jù)并獲得認(rèn)知的推理不僅存在于體系完整的探究活動，也隨時扎根在學(xué)生形成觀點、獲得結(jié)論的學(xué)習(xí)過程任意角落。從實驗、生產(chǎn)、生活實際信息中產(chǎn)生的證據(jù)推理，是化學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)科價值、社會價值的綜合體現(xiàn)。

（2）以多元思辨活動培養(yǎng)辯證思維

“批判與循證”使認(rèn)知去粗取精、去偽存真，通過抽象概括認(rèn)知事物內(nèi)在的本質(zhì)規(guī)律，實現(xiàn)由表及里、循序漸進的深度認(rèn)知。在實現(xiàn)對事物某一方面屬性深度理解的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生用辯證的觀念與方法繼續(xù)批判，從而全方位、多維度、不斷發(fā)展優(yōu)化的全面認(rèn)知事物，可從以下視角進行。

一是多元認(rèn)知視角（如表5）。全面看待物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化，從不同主體、不同層面認(rèn)識問題，或從多個視角進行解析，或轉(zhuǎn)換視角進行論證，是辯證思維的重要特征。

同是案例1論證亞硫酸被氧化是否得到硫酸時，通過檢測溶液pH的變化證明產(chǎn)物酸性顯著增強，進而轉(zhuǎn)換視角驗證產(chǎn)物中是否存在SO2-，這與上述尋求鐵粉與酸反應(yīng)證據(jù)的邏輯基本一致，都是通過更換認(rèn)知角度探尋同一變化過程的本質(zhì)。

二是辯證評價視角（如表6）。從正反兩方面對事物進行分析，創(chuàng)造條件充分發(fā)揮正面價值且有效抑制負(fù)面價值;認(rèn)識事物兩面性的客觀存在，自覺運用辯證的方法思考問題，形成對立統(tǒng)一的觀念。

此外，案例2中分別對S02的吸收方法——氨酸法、石灰一石膏法、鈉堿法等進行優(yōu)缺點全面評價，也是辯證思維的常見策略。

三是調(diào)控條件的視角（如表7）。用變化發(fā)展的思想看待事物，在多元認(rèn)知、辯證評價的基礎(chǔ)上，逐漸認(rèn)識到研究過程的局限與不足，關(guān)注條件變化對事物發(fā)展趨勢的影響，嘗試通過控制條件不斷優(yōu)化完善方案，有效調(diào)節(jié)事物的發(fā)展方向，是辯證思維的價值追求。

4.內(nèi)容結(jié)構(gòu)化是元素化合物教學(xué)設(shè)計的重要目標(biāo)

2017版課標(biāo)指出，教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化主要有三種形式——基于知識關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化、基于認(rèn)識思路的結(jié)構(gòu)化、基于核心觀念的結(jié)構(gòu)化[4]。知識關(guān)聯(lián)一認(rèn)識思路一核心觀念進階是學(xué)習(xí)的發(fā)展路徑，內(nèi)容結(jié)構(gòu)化則是學(xué)習(xí)的重要目標(biāo)。

元素化合物內(nèi)容以物質(zhì)認(rèn)知為主線。從一種物質(zhì)視角，以“結(jié)構(gòu)一性質(zhì)一用途”的認(rèn)識思路與“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的學(xué)科觀念實現(xiàn)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化;從多種物質(zhì)的視角，則以“分類”和“轉(zhuǎn)化”的觀念構(gòu)建物質(zhì)間相互關(guān)聯(lián)并實現(xiàn)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化。

（1）分類觀?！胺诸悺迸c“類比”的方法結(jié)合，建立相似物質(zhì)間聯(lián)系并深度認(rèn)識物質(zhì)。酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)、氧化劑或還原劑是物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)常見、主要的分類視角。S02在反應(yīng)中有無元素化合價變化決定了其類別研究取向，若無變化即研究酸性氧化物屬性，若有則研究還原劑、氧化劑屬性。認(rèn)知S02的酸性氧化物屬性可類比與其組成相似的另一同類物質(zhì)C02。案例3通過“求同”參照CO2的性質(zhì)推理S02與水、堿反應(yīng)原理及生成鹽的組成（Na2S03、NaHS03組成與相應(yīng)碳酸鹽極為類似），并完成相關(guān)反應(yīng)的符號表征。案例1則通過“求異”對比SO2與C02在溶解性、水溶液酸性方面的差異，認(rèn)知S02的溶解性及水溶液酸性更強。通過類比明晰SO2與C02之間的聯(lián)系與區(qū)別，形成二者（乃至更多酸性氧化物）之間的邏輯關(guān)聯(lián)和關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建酸性氧化物認(rèn)知的一般模型。認(rèn)知S02的還原性，三案例均依據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理，推理S02與H2O2溶液、碘水、KMn04酸性溶液、O2等氧化劑反應(yīng)的產(chǎn)物并通過實驗驗證，可見對物質(zhì)還原性（或氧化性）的認(rèn)知策略已形成一般共識。但如使用類比方法，將S02與C02、H2S03、S03-鹽等相關(guān)物質(zhì)進行是否有還原性、還原性強弱及氧化產(chǎn)物等橫向比較，將使學(xué)生深度理解還原性的判斷、原理、影響因素，從而構(gòu)建物質(zhì)還原性的認(rèn)知模型。

值得注意的是，三案例均未過多涉及S02刺激性氣味、漂白性等性質(zhì)的介紹，并非認(rèn)為這些性質(zhì)可以忽略，而是由于上述具有高辨識度的SO2特性，是對SO2進行宏觀辨識的重要視角。之所以三案例中均如此設(shè)計，應(yīng)是為保障課堂內(nèi)探究學(xué)習(xí)活動的時間及空間，從而更加彰顯S02酸性氧化物、還原劑方面性質(zhì)的重要性，使上述兩方面認(rèn)知融合更為緊湊和諧的緣故。同理，在有限的課堂時間里，S02氧化性的研究也暫時擱置，過于追求教學(xué)的面面俱到反而會沖淡主題。

（2）轉(zhuǎn)化觀。物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化研究體現(xiàn)在：①實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化所需條件及原理分析，并通過控制條件有目的、有意識地得到所需產(chǎn)物。如案例l根據(jù)強酸制弱酸的原理，選擇合適的反應(yīng)物實現(xiàn)由H2S03向H2C03的轉(zhuǎn)化，從而證明H2S03的酸性強于H2C03。因02對H2S03溶液氧化過程過于緩慢而選擇H202溶液代替02，是H2S03向H2S04轉(zhuǎn)化條件的優(yōu)化選擇。案例3則通過SO2分別向S03、H2S04轉(zhuǎn)化的研究，揭示反應(yīng)物及反應(yīng)條件選擇對所得產(chǎn)物的影響;②構(gòu)建元素各重要物質(zhì)間轉(zhuǎn)化關(guān)系。案例2、案例3均引導(dǎo)學(xué)生形成SO2分別向H2S03、SOj-鹽（正鹽及酸式鹽）、S03、H2S04及SO2-鹽等的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，不僅是對S02性質(zhì)的小結(jié)，也是對含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)化加工。

元素化合物教學(xué)設(shè)計，應(yīng)重視情境創(chuàng)設(shè)，起于問題，重視循證，合“理”批判，建立結(jié)構(gòu)，理解價值;應(yīng)重視核心素養(yǎng)的落地研究，引導(dǎo)學(xué)生合邏輯的推演，有價值的質(zhì)疑，重實踐的思考。

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