基于“证据推理”的中考试题分析及教学建议

时间：2024-05-04

陈笑谙李小敏

摘要：通过分析“证据推理”核心素养在2022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：10056629（2023）06008805中图分类号：G633.8文献标识码：B

教育部2022年4月21日颁布的《义务教育化学课程标准（2022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^［1^］。这不仅顺应了时代对人才培养的要求，也与我国在2017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2022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^］。

1 课程标准对”证据推理”的要求

《普通高中化学课程标准（2017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^］。2017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。

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2022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。

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%～40%的地区有山西、江西、河北、海南；40%≤分值比例＜50%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2022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養，学生“证据推理”的发展阶段由低层次向高层次不断加强。2022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。

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“宏微符”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2022年福建中考第17题为例呈现的编码结果。

ZB是常用的阻燃剂。已知：

Ⅰ. 用硼酸（H₃BO₃）与ZnO、 H₂O可合成ZB，ZB的组成会受温度等合成条件的影响。

Ⅱ. ZB受热，先释放出水；当温度高于350℃，生成ZnO和B₂O₃固体；继续升温到400℃以上，B₂O₃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：

x、 y分别为________和________。

（3）为检测102℃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。

① 需要不断通入干燥空气的目的是________。

② 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102℃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）30min，测量残留固体质量：实验结果如下（见图4）。

① 低于200℃时，两份木材粉末质量均保持不变的原因是________。

② 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________。

（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 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^［8～10^］。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^［11^］，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。2022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、促進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）₂这类碱能和非金属氧化物CO₂反应生成盐和水，也要试着让学生分析同类型物质NaOH与CO₂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CO₂发生化学反应时，利用两只装满CO₂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CO₂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^］。