姚明站 楊硯寧

摘要： 借助CER理論模型，以廢水中氨氮去除為真實(shí)情境，通過(guò)創(chuàng)設(shè)“情境問題”搭建腳手架，指導(dǎo)學(xué)生能夠獲取和處理信息以及分析推理獲得與論斷匹配的證據(jù)，形成“證據(jù)—推理—論斷”的化學(xué)學(xué)科解釋表達(dá)范式，提高學(xué)生的學(xué)科解釋能力。

關(guān)鍵詞： CER理論模型； 情境問題； 學(xué)科解釋； 證據(jù)推理

文章編號(hào)： 1005-6629（2024）02-0034-07

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問題的提出

“化學(xué)學(xué)科解釋”作為“科學(xué)解釋”的一個(gè)學(xué)科分支，其內(nèi)涵為解釋者基于自身化學(xué)學(xué)科理解水平，采用化學(xué)學(xué)科特有的知識(shí)、理論、認(rèn)知方式，通過(guò)外顯的行為對(duì)現(xiàn)象發(fā)生的原因或過(guò)程用恰當(dāng)?shù)谋碚鞣绞接枰躁U述［1］?；瘜W(xué)學(xué)科解釋類問題是以真實(shí)情境和實(shí)際問題為測(cè)試載體，設(shè)計(jì)出主題性、開放性、探究性的評(píng)價(jià)任務(wù)，是近幾年高考化學(xué)試題的難點(diǎn)熱點(diǎn)題型。該類問題具有信息處理復(fù)雜、信息呈現(xiàn)隱蔽、語(yǔ)言表達(dá)嚴(yán)謹(jǐn)、方法運(yùn)用靈活、思維活動(dòng)高階和育人價(jià)值導(dǎo)向等特點(diǎn)［2］。

面對(duì)學(xué)科解釋類問題，學(xué)生表現(xiàn)出一些共同的困難。通過(guò)訪談、問卷等形式的調(diào)查，分析造成困難的主要因素為：

（1） 學(xué)科理解欠缺。解釋能力不僅僅是一種語(yǔ)言行為，而是與頭腦中深層次的學(xué)科理解息息相關(guān)。在建構(gòu)解釋時(shí)，證據(jù)選擇和推理過(guò)程中的困難多源自對(duì)學(xué)科內(nèi)容的理解不全面、不深刻。

（2） 解題策略欠缺。在解決復(fù)雜問題情境的學(xué)科解釋類問題時(shí)，僅具備基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)還遠(yuǎn)不夠，在陌生情境下，學(xué)生往往對(duì)情境信息的獲取和處理能力不足，不理解什么是證據(jù)，不知道如何匹配恰當(dāng)、充分的證據(jù)，不了解題目考查所指向的知識(shí)與能力，不清楚從何入手解題。

（3） 表述方法欠缺。在提取有效證據(jù)進(jìn)行推理時(shí)，語(yǔ)言表述缺乏應(yīng)有的邏輯性，一些解釋中雖出現(xiàn)了某些證據(jù)和論斷，但沒能通過(guò)推理將兩者相連［3］，論斷占了較大篇幅但只伴隨著零星的理由。

如何有效突破學(xué)生在學(xué)科解釋方面的困難，已成為高中化學(xué)教學(xué)的重要課題，科學(xué)解釋能力的培養(yǎng)與提高亟待有針對(duì)性的教學(xué)干預(yù)和指導(dǎo)。

2 基于情境問題的CER理論模型

CER理論模型是對(duì)英國(guó)哲學(xué)家圖爾敏（S.Toulmin）的論證模型的簡(jiǎn)化，將科學(xué)解釋解構(gòu)為三個(gè)要素：論斷（Claim）、證據(jù)（Evidence）和推理（Reasoning）［4］。該模型旨在讓學(xué)生像科學(xué)家一樣，依據(jù)已有知識(shí)或相關(guān)資料，通過(guò)挑選和收集證據(jù)，在科學(xué)原理的支持下進(jìn)行推理（證實(shí)或證偽），呈現(xiàn)證據(jù)支持論斷的邏輯，形成對(duì)科學(xué)現(xiàn)象或問題的論斷。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中明確指出，“情境”和“知識(shí)”同時(shí)服務(wù)于“問題”的提出與解決。在新課標(biāo)新高考背景下，以真實(shí)問題情境為載體，以學(xué)科觀念為統(tǒng)領(lǐng)，以化學(xué)學(xué)科知識(shí)為分析問題的視角，以發(fā)展學(xué)生思維的創(chuàng)新性、邏輯性、建?；癁橹赶颍浴扒榫常珕栴}＋思維”為主線的化學(xué)課堂教學(xué)范式備受青睞。

本文嘗試借助CER哲學(xué)模型，以廢水中氨氮的去除為問題情境，通過(guò)創(chuàng)設(shè)“情境問題”搭建腳手架，指導(dǎo)學(xué)生如何獲取和處理信息，分析推理獲得與論斷匹配的證據(jù)，建構(gòu)化學(xué)學(xué)科解釋思維模型，引導(dǎo)學(xué)生把握學(xué)科解釋的思維路徑，形成“證據(jù)—推理—論斷”的化學(xué)學(xué)科解釋表達(dá)范式，以期解決學(xué)生在學(xué)科解釋中遇到的困難，提高學(xué)生的學(xué)科解釋能力（思維模型見圖1）。

3 基于CER理論模型的教學(xué)案例

3.1 情境載體

選擇合適的高考或重要的模擬考試題，將其設(shè)計(jì)成為教學(xué)情境，可以避免復(fù)習(xí)中探究問題角度偏、難度大、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)缺锥?。本課例選擇了2021年江蘇適應(yīng)考I第14題，以廢水中氨氮的去除為情境，涉及沉淀法和氧化法去除氨氮的離子方程式書寫以及相關(guān)的化學(xué)學(xué)科解釋問題。

選擇該情境載體的主要原因是：（1）貼近生活實(shí)際。廢水中氨氮超標(biāo)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，情境素材貼近實(shí)際生活，是有價(jià)值的學(xué)習(xí)主題。（2）涉及較多的核心知識(shí)。如氮及其化合物的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)速率與平衡、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等知識(shí)內(nèi)容，為跨模塊知識(shí)融合提供了平臺(tái)，有利于促進(jìn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。（3）蘊(yùn)含豐富的思想觀念。從學(xué)生視角看，有利于價(jià)-類二維視角理解物質(zhì)轉(zhuǎn)化、速率與平衡、控制變量等重要學(xué)科觀念的形成，有利于促進(jìn)認(rèn)知模型化；從教師視角看，可以進(jìn)行單元教學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、“教-學(xué)-評(píng)”一體化教學(xué)等實(shí)踐。

本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為：（1）以廢水中氨氮的去除為問題情境，能從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)的角度認(rèn)識(shí)含氮物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。（2）從“價(jià)-類”二維視角尋找廢水中氨氮去除的方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科理解。（3）體會(huì)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值與魅力，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

教學(xué)重點(diǎn)為：建構(gòu)化學(xué)學(xué)科解釋思維模型，形成“證據(jù)—推理—論斷”的化學(xué)學(xué)科解釋表達(dá)范式。

3.2 教學(xué)過(guò)程

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，通過(guò)情境問題，基于CER模型引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)學(xué)科解釋思維模型。本節(jié)課可分為三個(gè)環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)，如何證明廢水中氨氮的存在。運(yùn)用氮元素的價(jià)-類二維圖，分析推理水體中氮元素的存在形式，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定性和半定量檢測(cè)；第二環(huán)節(jié)，如何去除廢水中的氨氮。運(yùn)用氮元素的價(jià)-類二維圖，通過(guò)CER理論模型，初步認(rèn)識(shí)學(xué)科解釋思維程序；第三環(huán)節(jié)，如何深度去除氨氮。通過(guò)師生互動(dòng)外顯思維，建構(gòu)并應(yīng)用學(xué)科解釋模型解決學(xué)科問題。教學(xué)設(shè)計(jì)示意圖如圖2所示。

3.2.1 如何證明廢水中氨氮的存在

［情境1］2007年太湖爆發(fā)了嚴(yán)重的藍(lán)藻污染，太湖水污染問題引起了廣泛關(guān)注。從化學(xué)學(xué)科的視角分析，“藍(lán)藻”事件是什么元素給我們“顏色”看呢？

［學(xué)生分析解釋］N、 P元素超標(biāo)所致。

［情境問題1.1］結(jié)合氮元素的價(jià)-類二維圖（圖3）分析水體中氮元素可能的存在形態(tài)。

［學(xué)生］可能有NH3、 NH+4形式以及NO-2或NO-3。

［教師］在水溶液中，氨氮的存在形式主要由什么因素決定？

［學(xué)生］主要由水溶液的酸堿性決定，主要存在形式是NH3或NH+4。

［資料卡1］氨氮隨pH變化的分布系數(shù)圖，如圖4所示。

［情境問題1.2］設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明廢水中是否存在氨氮污染？

［實(shí)驗(yàn)方案］取樣，加濃氫氧化鈉溶液并加熱，若能產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則說(shuō)明存在NH+4。

［學(xué)生匯報(bào)］不同濃度的氨氮廢水中，有的檢測(cè)出，有的沒有檢測(cè)出NH+4。

［教師］給同學(xué)們提供的是四種不同水樣，分別是皮革廠氨氮廢水、生活污水、小區(qū)旁河水和陽(yáng)澄湖水。而該方法適用于濃度較高的氨氮廢水的檢測(cè)，氨氮濃度較低時(shí)往往無(wú)法通過(guò)該方法檢測(cè)，故有的水樣沒有檢測(cè)出NH+4。

［過(guò)渡］檢測(cè)部門通常利用檢測(cè)儀直接準(zhǔn)確測(cè)定氨氮的含量。

［資料卡2］氨氮的定量測(cè)定方法通常有：納氏比色法、水楊酸-次氯酸鹽比色法、滴定法、氨氣敏電極法等。

污水中氨氮檢測(cè)時(shí)，常使用氨氮檢測(cè)試紙（納氏比色法）初步檢測(cè)氨氮的含量。此方法具有操作簡(jiǎn)便、靈敏等特點(diǎn)。其方法原理為：以氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物（該絡(luò)合物的色度與氨氮含量成正比），并將之與標(biāo)準(zhǔn)比色卡進(jìn)行對(duì)比。

［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］用氨氮試紙檢測(cè)上述四種水樣中氨氮的含量，與氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照分析是否超標(biāo)。

操作步驟：取出試紙，迅速蓋上蓋子。

（1） 試紙反應(yīng)區(qū)部分浸入待測(cè)水樣中2秒，取出甩掉多余的水樣。

（2） 在反應(yīng)端加1滴激活劑，15秒后甩出多余的水珠。

（3） 放置60秒后與比色卡對(duì)比，顏色接近的色塊即為被測(cè)樣品的濃度值（見表1）。

［資料卡3］城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（2003年7月1日?qǐng)?zhí)行）見表2。

［小結(jié)］陽(yáng)澄湖水、小區(qū)旁河水均是達(dá)標(biāo)的，生活污水氨氮超標(biāo)，皮革廠廢水中氨氮嚴(yán)重超標(biāo)。

設(shè)計(jì)意圖：聚焦問題情境，運(yùn)用氮元素的價(jià)-類二維圖，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)用已有知識(shí)，了解含氮廢水中氮元素的存在形式與影響存在形式的因素，并通過(guò)定性及半定量實(shí)驗(yàn)證明廢水中氨氮的存在。

3.2.2 如何去除廢水中的氨氮

［過(guò)渡］請(qǐng)結(jié)合氮元素的價(jià)-類二維圖，設(shè)計(jì)氨氮去除的可行方案？

［追問］如何理解氨氮的去除？

［學(xué)生1］將氨氮從廢水中轉(zhuǎn)化成氣體或沉淀而除去。

［學(xué)生2］加氫氧化鈉后加熱將氨氮轉(zhuǎn)化為NH3除去——吹脫法。

［學(xué)生3］加氧化劑將氨氮氧化為N2除去——氧化法。

……

［教師］從物質(zhì)狀態(tài)角度分析，可將NH+4轉(zhuǎn)化為氣體（NH3或N2）除去，為什么沒有借助沉淀法呢？

［學(xué)生］一般銨鹽均易溶，不能轉(zhuǎn)化為沉淀。

［教師實(shí)驗(yàn)］模擬氨氮廢水與Fe2（SO4）3溶液混合，有黃色沉淀生成。

［資料卡4］黃銨鐵礬沉淀：NH4Fe3（SO4）2（OH）6；磷酸銨鎂（MgNH4PO4·6H2O）俗稱鳥糞石，簡(jiǎn)稱MAP，它的養(yǎng)分釋放速率比其他可溶肥慢，可作緩釋肥。

［情境2］皮革廠的廢水中含有一定量的氨氮（以NH3、 NH+4形式存在），可向酸性廢水中加入適量Fe2（SO4）3溶液，廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為NH4Fe3（SO4）2（OH）6沉淀而除去。

［情境問題2.1］寫出沉淀法去除氨氮反應(yīng)的離子方程式，該反應(yīng)的本質(zhì)是什么？

［學(xué)生分析解釋］由題給信息可知，廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為NH4Fe3（SO4）2（OH）6沉淀，化合價(jià)沒有發(fā)生變化且溶液呈酸性，故該反應(yīng)的離子方程式為NH+4＋3Fe3+＋2SO2-4＋6H2ONH4Fe3（SO4）2（OH）6↓＋6H+。由上述反應(yīng)可知，生成沉淀是由于NH+4或Fe3+的水解所致。

［情境問題2.2］從上述反應(yīng)分析，如何提高沉淀法去除氨氮的去除率？

［學(xué)生］增大Fe2（SO4）3溶液濃度、降低氫離子濃度、升高溫度、充分?jǐn)嚢璧取?/p>

［情境問題2.3］沉淀法去除氨氮時(shí)，隨pH的變化氨氮去除率如圖5所示，氨氮去除率隨pH升高先升高后降低，可能的原因是什么？

［證據(jù)推理］與氨氮沉淀反應(yīng)有關(guān)的微粒有NH+4、 Fe3+、 SO2-4、 H+，其中c（SO2-4）不受pH影響。隨pH增大，c（H+）減小，促進(jìn)NH+4或Fe3+的水解，有利于氨氮的去除。當(dāng)1.3＜pH＜1.8時(shí)，隨pH增大氨氮去除率不升反降，可能的影響因素只剩下pH對(duì)NH+4和Fe3+的影響。由氨氮分布系數(shù)圖可知，氨氮在這個(gè)pH范圍內(nèi)基本全部以NH+4形式存在，只能是Fe3+的影響。Fe3+是極易水解的，pH增大促進(jìn)Fe3+水解生成Fe（OH）3沉淀，F(xiàn)e3+濃度減小，導(dǎo)致氨氮去除率降低。但下降幅度并不是很大，應(yīng)為部分Fe3+水解生成Fe（OH）3。

［學(xué)科解釋］隨pH增大，c（H+）減小，促進(jìn)NH+4或Fe3+的水解，有利于氨氮的去除。當(dāng)pH＞1.3時(shí)，隨pH增大部分Fe3+水解生成Fe（OH）3，溶液中c（Fe3+）減小，氨氮去除率降低。

［教師］沉淀法去除廢水中的氨氮，能否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)呢？

［資料卡5］查找文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，利用硫酸鐵生成黃銨鐵礬沉淀去除氨氮，當(dāng)氨氮濃度為2800mg/L時(shí)其去除率為81%，殘留氨氮濃度為532mg/L［5］；利用MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O生成MgNH4PO4·6H2O沉淀去除氨氮，當(dāng)氨氮濃度為1305mg/L時(shí)，其pH為9.0，反應(yīng)時(shí)間為25min，按n（N）∶n（Mg）∶n（P）＝1.5∶1∶1.5配比投料，其去除率高達(dá)98.10%，氨氮濃度降低到28.54mg/L［6］。

［教師］從沉淀法去除氨氮的去除率數(shù)據(jù)看，可除去大部分氨氮，但未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)一步降低氨氮的含量才能排放。

設(shè)計(jì)意圖：以真實(shí)的情境問題促使學(xué)生自主調(diào)用價(jià)-類二維認(rèn)識(shí)視角，尋求氨氮去除的解決方案。將氨氮以沉淀形式去除，是對(duì)自然界中氮循環(huán)的補(bǔ)充與豐富，同時(shí)進(jìn)一步增進(jìn)學(xué)生從價(jià)-類二維視角分析問題的能力，提升學(xué)生對(duì)價(jià)-類二維視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的學(xué)科理解。通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境問題組，引導(dǎo)學(xué)生聚焦反應(yīng)原理，從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等視角，挑選和收集證據(jù)，分析推理證實(shí)或證偽，獲得與論斷匹配的證據(jù)，并形成對(duì)情境問題的解釋，讓學(xué)生初步體悟?qū)W科解釋的思維模型。

3.2.3 如何深度去除廢水中的氨氮

［過(guò)渡］如何深度去除氨氮，請(qǐng)?zhí)岢瞿愕脑O(shè)想（借助氮元素的價(jià)-類二維圖）。

［學(xué)生］可采用氧化法深度去除氨氮，即使用氧化劑將氨氮氧化為N2而去除。

［教師］請(qǐng)找出將氨氮氧化為N2可能的氧化劑。

［學(xué)生］次氯酸鈉、過(guò)氧化氫、氯氣、KMnO4、 Na2O2等。分析評(píng)價(jià)選擇合適的氧化劑。

［情境3］工業(yè)上采用投加足量的氯氣或者NaClO將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為N2的方法叫做折點(diǎn)氯化法。皮革廠的廢水可通過(guò)氧化法深度去除氨氮。調(diào)節(jié)經(jīng)沉淀處理后的廢水pH約為6，加入NaClO溶液進(jìn)一步氧化處理。

［情境問題3.1］請(qǐng)用離子方程式表示該氧化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。

［學(xué)生分析解釋］氧化法去除氨氮反應(yīng)的原理為3ClO-+2NH+4N2↑+3Cl-+3H2O+2H+。

［情境問題3.2］如何提高氧化法去除氨氮的去除率？

［學(xué)生］增大濃度、升高溫度。

［情境問題3.3］n（ClO-）/n（氨氮）對(duì)廢水中氨氮去除率和總氮去除率的影響如圖6所示。當(dāng)n（ClO-）/n（氨氮）＞1.54后，總氮去除率有所下降，其可能的原因是什么？

［證據(jù)推理］

追問1：圖像中兩個(gè)去除率分別是什么含義？如何理解圖6中兩條曲線的變化趨勢(shì)？

［學(xué)生分析解釋］氨氮去除率是指氨氮被轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)的比率，總氮去除率是指氮元素從廢水中被去除的比率。當(dāng)n（ClO-）/n（氨氮）＞1.54后，ClO-大大過(guò)量。通過(guò)圖6中兩條曲線的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，氨氮能夠被有效去除，但總氮去除率略有下降。

追問2：當(dāng)n（ClO-）/n（氨氮）＞1.54后，推測(cè)能留在廢水中超預(yù)期的產(chǎn)物可能有哪些？總氮去除率曲線的降低幅度有多大？

［學(xué)生分析解釋］說(shuō)明氮元素沒有全部轉(zhuǎn)化為N2逸出，由氮元素的價(jià)-類二維圖，可推測(cè)氮元素應(yīng)以NO-3或NO-2等離子形式存在于廢水中?？偟コ实慕档头炔⒉淮?，說(shuō)明只有部分氨氮被進(jìn)一步氧化為NO-3或NO-2。

［學(xué)科解釋］隨著ClO-濃度的增大，有部分氨氮被氧化為NO-2或NO-3而留在廢水中。

［情境問題3.4］氧化法去除氨氮時(shí)，隨pH的變化氨氮去除率如圖7所示，當(dāng)pH>8時(shí)，隨pH增大氨氮去除率下降，可能的原因是什么？

［證據(jù)推理］由氧化法去除氨氮反應(yīng)原理3ClO-+2NH+4N2↑+3Cl-+3H2O+2H+可知，隨pH增大，c（H+）減小，有利于氨氮去除。但pH>8時(shí)氨氮去除反而下降，原因可能是pH增大對(duì)ClO-或NH+4產(chǎn)生影響所致。隨pH增大，抑制ClO-的水解，c（HClO）減小，氧化氨氮能力下降；隨pH增大，NH+4可轉(zhuǎn)化為NH3逸出，則氨氮去除率上升與實(shí)際不符。

［學(xué)科解釋］隨pH增大，c（HClO）減小，氧化氨氮的能力下降。

［情境問題3.5］隨溫度升高氨氮去除率如圖8所示，當(dāng)溫度大于28℃時(shí)，廢水中氨氮去除率隨著溫度升高而降低，可能的原因是什么？

［證據(jù)推理］溫度一般只能對(duì)ClO-或NH+4產(chǎn)生影響。若溫度升高促進(jìn)NH+4水解生成NH3逸出，氨氮去除率上升則與實(shí)際不符；ClO-在較高溫度下不穩(wěn)定，溫度升高會(huì)受熱分解，導(dǎo)致ClO-濃度降低，氨氮的去除率降低。

［學(xué)科解釋］溫度過(guò)高，ClO-受熱分解使?jié)舛冉档停钡コ式档汀?/p>

［資料卡6］折點(diǎn)氯化法常用于處理氨氮濃度較低的工業(yè)廢水，或是對(duì)氨氮濃度較高的廢水進(jìn)行深度處理。與其他方法相比較，該方法具有反應(yīng)速率快，脫氮效果穩(wěn)定，去除氨氮效率高，改造投資成本低等特點(diǎn)。在最佳操作條件下，經(jīng)處理后的廢水氨氮濃度<0.5mg/L［7］。

［總結(jié)］歸納總結(jié)氨氮去除的解決方案，提煉學(xué)科解釋類問題的思維模型（PPT展示圖1的思維模型）。

設(shè)計(jì)意圖：建構(gòu)并應(yīng)用學(xué)科解釋思維模型，重點(diǎn)在證據(jù)推理的過(guò)程，外顯學(xué)生的思維，指導(dǎo)學(xué)生如何匹配證據(jù)，如何進(jìn)行證據(jù)推理，通過(guò)辯證思維抓住矛盾的主要方面，幫助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)學(xué)科解釋的思維程序，提高學(xué)生的學(xué)科解釋能力。

3.3 基于CER理論模型學(xué)習(xí)效果測(cè)試

本課例實(shí)施后，讓上課班級(jí)完成如表3所示的評(píng)價(jià)量規(guī)，得分情況見圖9。

本次問卷數(shù)據(jù)表明，通過(guò)基于CER理論模型下情境問題的解決，課前與課后學(xué)生對(duì)化學(xué)方程式書寫和規(guī)范表述掌握情況相差不大，但在信息提取、解釋視角選擇、可能因素尋找和證實(shí)與證偽方面的得分情況相差較大。這些數(shù)據(jù)的比較說(shuō)明，該理論模型下的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生的學(xué)科解釋能力以及證據(jù)推理意識(shí)提升較大，但對(duì)化學(xué)方程式書寫和規(guī)范化表述方面提高不明顯。

4 教學(xué)反思

通過(guò)基于CER理論模型的情境問題解決的教學(xué)，將“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”這一素養(yǎng)在課堂中落地，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，較大提升了學(xué)生的學(xué)科解釋能力。

（1） 提升證據(jù)推理意識(shí)。證據(jù)推理是化學(xué)學(xué)科重要的核心素養(yǎng)，“初步學(xué)會(huì)收集各種證據(jù)，基于證據(jù)進(jìn)行分析推理，加以證實(shí)或證偽，能解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)或?qū)ふ易C據(jù)的途徑”［8］。基于CER理論模型的學(xué)習(xí)，學(xué)生在面對(duì)真實(shí)情境問題時(shí)，需要學(xué)會(huì)收集和處理相關(guān)信息，需要學(xué)會(huì)提出質(zhì)疑，分析問題的各個(gè)方面，需要學(xué)會(huì)對(duì)證據(jù)分析推理加以證實(shí)或證偽，提升學(xué)生的證據(jù)推理意識(shí)。

（2） 建構(gòu)學(xué)科解釋模型。在一系列情境問題的解決中，通過(guò)獨(dú)立或協(xié)作的方式開展活動(dòng)，外顯學(xué)生的思維，指導(dǎo)學(xué)生調(diào)用化學(xué)原理相關(guān)知識(shí)，從諸多影響因素中篩選出與論斷相匹配的證據(jù)，建立論斷與證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，提煉學(xué)科解釋表達(dá)范式，對(duì)學(xué)科解釋各要素進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，基本達(dá)成了建構(gòu)學(xué)科解釋模型的目標(biāo)。

（3） 訓(xùn)練形成規(guī)范表述?；贑ER理論模型的情境問題，在教師的引領(lǐng)和示范下，學(xué)生以口頭或書面方式進(jìn)行模仿，初步建構(gòu)自己的學(xué)科解釋，經(jīng)由師生點(diǎn)評(píng)修改和完善，使表達(dá)更加清晰，邏輯更為嚴(yán)謹(jǐn)，逐步形成規(guī)范表述，提升學(xué)科解釋品質(zhì)。因此，科學(xué)語(yǔ)言的培養(yǎng)需要從輸入、加工和輸出三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，教學(xué)中教師發(fā)揮引領(lǐng)和示范作用，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的規(guī)范性要求。

本課例在實(shí)施過(guò)程中也遇到了一些困難或疑惑。第一，情境問題創(chuàng)設(shè)是否適度。學(xué)科解釋類問題難度大，思維能力要求高，由此導(dǎo)致部分性格內(nèi)向或基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生參與度不高，因此，情境問題的創(chuàng)設(shè)要結(jié)合學(xué)生認(rèn)知水平，適當(dāng)增加一些臺(tái)階，但也不可過(guò)度增設(shè)臺(tái)階，情境問題需要一定的高度，在CER理論模型的加持下，最終實(shí)現(xiàn)撤掉支架仍能解決問題的目標(biāo)，從而真正實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生能夠以化學(xué)學(xué)科專家的思維方式解決問題的能力。第二，教學(xué)整體設(shè)計(jì)是否合理。在評(píng)課時(shí)，有教師提出應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明這些方法的可靠性，我們課題組在備課時(shí)也考慮過(guò)這個(gè)方案，但基于目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件，很難完成全部實(shí)驗(yàn)，最終我們還是以呈現(xiàn)資料卡的方式讓學(xué)生了解氨氮的去除效果。

本次教學(xué)實(shí)踐僅以“廢水中氨氮的去除”為例進(jìn)行高三主題式復(fù)習(xí)，在今后的教學(xué)實(shí)踐中，還可嘗試應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)探究課、理論模型建構(gòu)課等復(fù)習(xí)課，乃至新授課，實(shí)現(xiàn)學(xué)科解釋能力的常態(tài)化培養(yǎng)，以檢驗(yàn)基于CER理論模型提高學(xué)生學(xué)科解釋能力的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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［8］中華人民共和國(guó)教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2020： 5～6.