证据推理与模型认知的内涵分析与学习要求

化学是一门以实验为基础的科学，化学科学中许多理论的建立和原理的发现，尤其是基础教育化学课程中所涉及的化学理论和原理，大多是基于观察和实验等方法，并在获取有关物质及其变化的化学事实现象的基础上，通过比较分析、归纳概括、逻辑推理等加工组织活动而形成的。这一化学认识便是“证据推理”。由于化学是在原子、分子水平上研究物质组成与结构、性质与应用的科学，强调在微观层次上揭示物质及其运动变化的原理与规律，而且物质具有多样性和结构独特性、外界条件对物质变化影响复杂性等特点，化学研究时需要运用抽象化和简约化的方法，建立起能够很好地反映物质本质特征、构成要素及其相互关系的化学模型。这一模型不仅再现物质及其变化的基本规律，而且能用于预测、解释相关化学现象，揭示物质及其变化的本质规律。这样的认识活动便是“模型认知”。^[19]

无疑，“证据推理”与“模型认知”是密切相关的两个方面。证据推理要求根据观察和实验等学习活动获取有关物质及其运动变化的事实证据，并通过严密推理与逻辑论证，从而得出科学结论；模型认知是对所研究的问题，基于已有认知与经验提出假设，在此基础上获取物质及其运动变化的事实及其结果，通过抽象和模型思维，提出反映物质及其变化的本质与规律的简约化模型，并经过进一步验证与完善以形成科学的化学模型。因此，模型认知离不开证据推理，证据推理是建构模型的前提，两者往往统一于化学问题的研究之中（图2-4-1）。

图2-4-1　化学学习与研究中的“证据推理”与“模型认知”

认真分析“证据推理与模型认知”这一维度化学学科核心素养的内涵，不难发现其目标指向是通过化学学习认识活动，培育学生证据意识，提高依据目标获取信息、分析加工、概括整合、解释论证等逻辑思维能力，建立起解决化学问题的认识模型与思维框架，并调用模型框架解释现象、揭示本质，最终形成从化学视角认识事物和解决问题的思想、方法、观点。具体来说，“证据推理与模型认知”包含两个方面的学习要求：

一是要求学生通过化学课程学习，建立起证据意识——既能依据物质及其变化等事实建构（提出）假说的基础，又能以物质及其变化的事实作为开展假说证实与证伪的论证证据，并建立起观点、结论和事实证据之间的逻辑关系。

二是要求学生能够结合分析、推理等思维活动，通过抽象和简化的方法，建立起反映物质本质特征、构成要素及其相互关系的化学模型。而且，能够论证所建立模型的科学性或在论证中完善模型，还能够应用模型去分析解释、预测推断物质及其变化现象与本质等。(www.xing528.com)

具体到课程目标上，结合《普通高中化学课程标准（2017年版）》对“证据推理与模型认知”的要求，学生应达成如下五个方面的学习要求：

·初步学会通过观察、实验、实地调查、文献查阅等研究方法与手段，收集与提取有关物质及其变化的各种事实与证据，并基于事实与证据对物质的性质及其变化提出可能的假设。

·基于事实与证据，结合物质性质与化学变化规律，对提出的可能假设进行分析推理，从而证明假设的科学合理性或发现假设的不合理性。

·能根据问题解决需要确定形成科学结论所需要的证据以及寻找相关证据的途径，能依据所收集提取的证据得出合理结论，并能解释证据与结论之间的关系。

·能理解、描述和表示化学中常见的认知模型，能运用认知模型来描述和解释物质的结构、性质和变化，预测物质及其变化的可能结果。

·能依据物质及其变化的事实，分析研究对象的要素及其相互关系，建立相应的模型，以反映研究对象的本质特征，揭示其所蕴含的规律，并用模型综合揭示或解决复杂的化学问题。