2020年新教材证据推理与模型认知
证据推理与模型认知
证据推理与模型认知“证据推理与模型认知”是化学学科学习乃至科学研究中要求学习者思想上需要建立的一个强大武器。
“宏观辨识与微观探析”是学科特点决定的对学习基本的要求。
“变化观念与平衡思想”是对学习者思想观念上的一种更深入的要求。
“证据推理与模型认知”是对学习者进入更高级层次，提升研究性学习能力以及独立思考、独立分析问题能力的一种素养要求。
首先谈谈对“证据推理”的理解。
“证据”就是要求学生具有获取证据、筛选证据的能力。
先说证据的来源，学生获取证据来源可以是课本、课外书籍、网络资料、实验数据等等形式。
获取证据后，还要具有要筛选证据的能力。
尽量选择比较权威的证据，证据如果有冲突需要进一步分析比对择取其中较可靠的数据。
有些证据是正面证明的，同时注意也有些数据是证伪的，找寻逆向证伪的证据也是一个好的思路。
有了证据还要建立观点与证据之间的逻辑关联以进行推理。
一种方法是证据正向支持观点，此时最好多方证据从不同角度佐证观点。
另一种方法是逆向驳斥观点，这种证伪的方法往往很具杀伤力，但基于化学的学科特点证伪并非意味着观点完全错误。
例如，我们说浓度越大反应越快这一观点。
并不能因为某些极个别的反应完全推翻这一结论，这一点是化学科比较独特的一个特点。
很多观点或结论往往不能放之四海皆准。
只要能解决大部分问题，能解释说明绝大部分现象就不错了。
通过正向、逆向多方证据的反复推理论证我们即可了解一个观点或理论的内涵与外延以及适用范围。
接下来谈谈模型认知问题。
模型含义是模式、样式的意思。
分为实物模型和思想模型等类型。
实物模型在化学上主要是用于分子结构、晶体结构等知识的认知与理解。
因为此类微观的化学知识具有看不见、摸不着及其抽象的特点，借助于实物模型（3d计算机模型也可归入此类，实际上实物模型的虚拟化）可以更好地理解、认识相关知识。
所以在此类教学中利用好实物模型，或教师制作精良的计算机3d模型、动画就非常有价值。
思想模型是指解决问题的一种思维方式，包括概念原理模型、数学模型、复合模型等类型。
关于证据推理与模型认知的一些思考
关于证据推理与模型认知的一些思考证据推理是一种通过搜集、分析和评估各种证据来推断出某个事实或结论的过程。
证据推理是科学研究、法律判断、历史研究等领域中重要的思维方法。
在日常生活中，我们也常常需要通过证据推理来做出决策或判断。
证据推理的过程中，我们需要搜集尽可能多的证据，并对这些证据进行全面的分析和评估。
在搜集证据时，我们可以通过观察、调查、实验等方法来获取相关的信息。
在分析和评估证据时，我们需要考虑证据的可靠性、权威性和相关性等因素，以确定证据的有效性和可信度。
模型认知是指在认知过程中使用心理模型来理解和解决问题的思维方式。
模型是对问题的一种简化和抽象，通过模型我们可以理清事物之间的关系，揭示事物之间的规律。
使用模型进行思考和推理可以帮助我们更加清晰地理解问题的本质和解决方式。
证据推理与模型认知在一定程度上是相互关联的。
证据推理需要依赖具体的证据和数据来进行推断，而模型认知可以提供一种思考问题的框架和理论基础，帮助我们更好地理解和解释证据。
在进行证据推理的过程中，我们可以运用模型来帮助我们整理和分析证据，从而得出明确的结论。
模型可以引导我们从不同角度和多个维度来评估证据，从而避免片面和主观的偏见。
通过模型认知，我们可以将证据归类、归纳和分类，揭示事物之间的逻辑和关联，进而推断出结论。
模型认知也需要依赖证据推理来验证和修正模型。
在构建模型时，我们需要对已有的证据进行充分的分析和评估，以确保模型的科学性和准确性。
通过证据推理，我们可以发现模型中的不足或错误，并及时进行修正和改进。
在实际应用中，证据推理和模型认知都有其独特的优势和局限性。
证据推理强调实证的数据和事实，能够提供具体的证据和信息，有助于我们做出准确和可靠的判断。
而模型认知则更注重理论和抽象，可以提供一种更深入和综合的思维方式，有助于我们更好地理解问题的本质和规律。
证据推理和模型认知也存在一些共同的挑战和难点。
证据推理和模型认知都需要依赖于有效的数据和信息，但现实世界中的数据常常存在不完整和不准确的情况，这对于推理过程的准确性和可靠性构成了一定的挑战。
新教材2020鲁科版化学必修第二册同步导学讲义：第1章 原子结构 元素周期表 本章核心素养聚焦
本章核心素养聚焦一、宏观辨识与微观探析化学研究的重点是在原子、分子水平上认识物质的结构、组成、性质和变化规律，并据此改造或创造物质。
本章是从原子结构的角度认识元素及其物质的性质与变化规律，建立原子结构与元素性质、元素性质与物质性质的关系，会用原子结构的知识解释元素性质及其变化规律，能从元素周期表的构成、元素周期律的递变认知上，形成“结构决定性质”的观念，从宏观和微观相结合的视角分析解决实际问题。
例1短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大，a的最外层电子数是电子层数的2倍，b 的最外层电子数是电子层数的3倍，a、c的最外层电子数之和为6，d的核外电子数等于b 的核外电子数加8。
下列叙述错误的是()A．a和b可形成气态化合物B．c的原子半径小于d的原子半径C．b和c可以形成化合物D．a和d最高价氧化物的水化物均呈酸性答案B解+析由题意可知a为碳，b为氧，c为镁，d为硫。
C、O可以形成气态化合物CO、CO2等，A项正确；Mg、S同周期，原子半径：Mg＞S，B项错误；MgO为化合物，C项正确；C、S的最高价氧化物的水化物分别为H2CO3、H2SO4，均呈酸性，D项正确。
例2A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期元素，在所有物质中，A的单质密度最小，B的一种氧化物是温室气体；A、C组成的化合物常温下为液态，在短周期元素中，D 的原子半径最大，则下列说法错误的是()A．原子半径：D＞B＞CB．元素的非金属性：B＞C＞AC．A、B、C、D可以形成化合物D．A分别与B、C形成的最简单氢化物中，A与B形成的简单化合物的熔点低答案B解+析由题意可知，A为氢，B为碳，C为氧，D为钠。
原子半径：Na＞C＞O，A项正确；非金属性：O＞C＞H，B项错误；四种元素可形成化合物NaHCO3，C项正确；CH4和H2O 相比，常温下CH4为气体，熔点低，D项正确。
例3短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。
基于学生“模型认知”素养发展的高三化学教学实践的研究
195中学教育《普通高中化学课程标准》（2020年修订版）中，“证据推理与模型认知”为五个“化学学科核心素养”之一[1]。
关于“模型认知”素养也做了具体描述，实现“从化学的视角认识事物和解决问题的思想、方法、观点” 的化学学科价值[2]。
探索“模型认知”落实途径。
让学生了解化学模型并参与化学模型的构建过程，领悟科学的本质。
…一、以评促学，引导学生自主建模査有梁在论教育建模时认为，根据原型进行建模、针对问题解决建模和从理论出发建模等几条路径。
1.模型建构路径一 ：原型←→模型←→新型原型是模型的基础，新型是在原型的基础上更深入的认识原型。
（1）找到原型。
浙江选考加试题“有机信息题”，涉及有机物的性质及其相互转化，凸显有机化学“结构教学”的特质，突出考查学生“模型认知”素养发展的目标。
（2）构建模型。
从键的饱和性、极性、断键成键特点、基团对化学键的影响分析化学键。
定量的从官能团的取代、反应物的比例不同，产物的种类不同。
变式一：当NH3与CH3Cl 以不同比列发生反应时，有几种不同的产物？（1）CH3Cl 少量时反应的方程式（2）CH3Cl 过量时的反应方程式学生构建思维模型（图略）。
（3）得到新型。
师生共同构建利用有机信息合成新的有机物，即新型。
合成有机物的思维模型（图略）。
2.模型建构路径二：问题←→模型←→求解问题解决的过程，是一个思维的过程。
根据已有的知识推测解决问题的可能途径，这可能的途径经逻辑加工概括为一个解决问题的模型[3]。
案例2：浙江选考加试题“有关催化剂问题”催化剂成了浙江高考的“宠儿”，学生在解决催化剂方面问题时，存在一定的误区。
（1）提出问题——有关催化剂问题。
问题1：催化剂到底参不参与反应？ 催化剂在反应中机理认识不充分。
问题2：催化剂会提高目标产物的产率吗？部分学生认为催化剂不会提高目标产物的产率。
（2）构建模型。
学生一是对催化剂在反应中的机理认识不充分，二是对催化剂的选择性与化学反应关联的认识不到位 [4]。
关于证据推理与模型认知的一些思考
关于证据推理与模型认知的一些思考1. 引言1.1 引言证据推理与模型认知是认知科学中一个非常重要的研究领域，它涉及到人类认知过程中的推理能力和对模型的认知。
在日常生活中，我们总是需要依靠证据来做出推理，从而建立对事物的模型和认知。
证据推理与模型认知之间存在着密切的关系，通过对证据进行推理，我们可以逐步完善和更新自己对模型的认知。
在接下来的我们将深入探讨证据推理与模型认知的定义、关系以及在不同领域中的应用。
通过对不同领域中的案例进行分析，我们可以更加全面地了解证据推理与模型认知在认知科学中的重要性和应用价值。
我们将从认知科学的角度出发，进一步探讨证据推理与模型认知在认知过程中的作用和意义。
2. 正文2.1 证据推理与模型认知的定义证据推理是指通过各种已知信息和数据来推断出某种结论或假设的过程。
而模型认知则是指人们对世界的认知方式和模式的建构和运用。
证据推理与模型认知紧密相关，因为在构建和运用认知模型的过程中，往往需要依赖于各种证据和推理来支持和完善模型。
在认知科学领域，证据推理被视为一种认知过程，通过对已有信息进行整合、分析和推断，来建立认知模型并指导行为。
证据推理的定义不仅包括逻辑推理和推断，还包括通过实验、观察等方式获得的各种数据和信息。
在认知科学的研究中，证据推理不仅是一种认知能力，更是认知过程中不可或缺的一环。
证据推理与模型认知之间存在着密切的关系。
证据推理为模型认知提供了理论基础和实践支撑，而模型认知则反过来影响和指导着证据推理的实施和结果。
证据推理在模型认知中的应用可以帮助人们更加准确地理解和预测世界，促进认知过程的有效进行。
证据推理与模型认知相互依存、相互促进，共同构成了认知科学研究的重要内容。
通过深入理解和研究这两者之间的关系，可以更好地推动认知科学领域的发展，拓展人类对认知过程的认识和理解。
2.2 证据推理与模型认知的关系证据推理与模型认知的关系十分密切，二者之间存在着相互作用和相互影响的关系。
浅谈高中化学学科核心素养“证据推理和模型认知”的培养
浅谈高中化学学科核心素养“证据推理和模型认知”的培养【摘要】竞争越来越激烈的今天，人们把目光投向了“教育”，投向了培养核心素养，课堂是落实核心素养的必经之路，对化学等带有抽象概念的理科而言，探究课堂上怎么落实学科核心素养是越来越多的学者在讨论的话题。
《普通高中化学课程标准（征求意见稿）》发布了适合学生全面发展的高中化学教学目标体系，从“宏观辨析与微观探析”，“变化观念与平衡思想”，“证据推理与模型认知”，“科学探究与创新意识”，“科学精神与社会责任”五个维度阐释了培养化学核心素养的具体表现目标。
本文谈高中化学学科核心素养从“证据推理与模型认知”角度的培养。
【关键词】化学学科核心素养证据推理模型认知关联看法化学学科核心素养核心素养主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。
学科核心素养是实现核心素养的着落点。
化学作为一门学科，化学核心素养的培养体现了学科核心素养的功能。
化学学科核心素养不同于化学素养，是通过化学课程的学习形成的关键能力和必备品格。
二、证据推理证据推理是学生通过证据的推理，让学生具有证据意识，通过收集各种证据，对化学物质的组成，结构，性质以及变化规律提出提出假设，分析并推理，证实原来的假设，了解论点和结论之间的关系，并研究对象的本质特征的重要途径[1]。
证据是事物本质特征有关的可靠性材料，推理是进一步的判断，有效选择。
三、模型认知模型指教与学的过程中对知识的一种简单描述，从教学目标有关的知识点开始找出本质有关的要点，形成内在联系，通过模型可以发挥逻辑思维能力，从而反映和描述实际问题。
模型认知可以定义为在已获得的感性认识基础上，把思维流程化，理想化，从而归纳和整理有关知识点，帮助学生短时间内找出规律，掌握抽象的概念，理论知识和现象，从而找出适合自己的思维模式的过程[2]。
如今对学生建立模型意识和能力的要求越来越高，数字化实验等各种手段弥补了传统教学方式中的不足，模型认知可以帮助从简单的方法开始出发解决问题。
基于“证据推理与模型认知”的核心素养培养的案例研究
基于“证据推理与模型认知”的核心素养培养案例研究——以《离子反应》为例随着高考从“知识立意”走向“能力立意”以及社会对人才的综合素养要求越来越高，核心素养渐渐成为热门词汇。
2016年，关于《中国学生发展核心素养》一文就提出“将根据不同学年阶段学生及课程的特点制定出具有一定操作性的学生核心素养结构框架”；其后，2017年又重新修订的高中阶段课程标准，在各学科新的课程标准中都渗透着学科核心素养，以高中化学来说，其核心素养包括:“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“实验探究与创新意识”、“证据推理与模型认知”和“科学精神与社会责任”五大素养。
其中，“证据推理与模型认知”是化学核心素养的思维核心，它又被称为“上位素养”[1]。
因此，在教学实践中如何有效的培养学生的学科核心素养？特别是学习和掌握“证据推理与模型认知”这一上位素养成为摆在学校和教师面前的难题。
一、证据推理和模型认知的概念及辩证关系什么是“证据推理”？从概念上来说，“证据推理”是基于一定证据的推理，它主要通过分析收集的数据（或证据）对结论做出逻辑推理。
但这里的推理并非完全正确，所以需要相关的实验进一步验证它。
在化学学科教学过程中，这一过程主要表现为：学生根据所收集到的数据或观察到的实验现象，对物质的结构或性质等做出预定的假设，再通过相关的实验来检验真伪，并在这个过程中获取相关的化学知识。
狭义上来说，“模型认知”是指人们对于“模型”的认识与理解，这里的模型多指客观实物模型。
但在化学学科中，模型可分为实物模型和非实物模型大类别。
比如常见的以公式或方程等用数学语言描述的模型，就属于实物模型的一种。
而像用文字语言描述的语义模型或者用二维、三维坐标系描述的数学图像模型，则属于非实物模型的范畴。
[2]在化学核心素养培养中，想要出色的完成教学任务，“证据推理”与“模型认知”缺一不可，前者是后者的认知基础，后者是对前者的进一步完善和验证，两者相辅相成辩证统一。
化学学科核心素养之证据推理与模型认知在高中教学中的培养探析
化学学科核心素养之 "证据推理与模型认知 "在高中教学中的培养探析摘要:化学是高中学习内容的重要组成部分，且早于2014年教育部就提出学生发展核心教育素养体系，因此发展化学学科核心素养是教育者的重要使命，高中阶段亦不容小视。
化学学科核心素养分为五个维度，其中维度之一的“证据推理与模型认知”是化学学科核心素养关键所在，属于思维核心。
世界万物皆是变化的，化学学科是我们认识世界了解世界的重要途径。
只有更好地认识世界，才能更好地利用万物，其关于我们社会地发展，人类的进步。
因此要充分培养高中化学的学科素养——证据推理与模型认知，从而提高高中化学教学效果，提高学生的化学文化知识和道德素养，促进科技的发展。
关键词:化学学科；证据推理与模型认知；高中教学引言:在全球科技化的形势下，不断加强化学教育是无可厚非的，化学有助于我们了解世间万物，解释世间奥秘。
高中生作为家庭、祖国未来的希望，让其具备全方位的能力，是社会各界人士广泛关注和十分重视的问题。
因此在高中教育中除了让学生掌握基础化学文化知识的基础上外，着重培养其化学学科核心素养亦十分重要。
课堂既是知识传播的主要途径也是能力培养的重要平台，而核心素养“证据推理与模型认知”则是在化学知识基础上，培养学生推理分析和建立化学知识模型验证推理结论的有效方式，因此在化学课堂中培养学生的“证据推理与模型认知”素养有助于学生全面发展。
一、培养证据推理与模型认知，激发学生兴趣化学知识相对较为抽象，学习兴趣显得十分重要。
虽然教师都理解兴趣的重要性，但由于教学任务，教学资源和教师自身素养的限制和影响，在课堂上如何在有限的时间内充分调动学生学习积极性是个难题。
且在传统教学中，课堂中多以老师为主导，学生多以听讲为主，导致学生课堂参与感不高；教师也并不能真正了解学生掌握的状况。
最终形成局面则是教师对学生的积极性调动不够，学生对抽象知识实际掌握不牢固，仅停死记硬背。
教师只是一味的追求讲授更多的知识点，赶课程进度，或许可以完成教学任务，但这一想法是不正确的。
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素养要求水平：p 90
水平等级
水平等级要求
水平1
能识别化学中常见的物质模型和化学反应的理论模型，能 将化学事实和理论模型之间进行关联和合理匹配。
水平2
能描述和表示化学中常见的理论模型，指出模型表示的具 体含义，并运用理论模型解释或推测物质的组成、结构及 其变化。
水平3
能认识物质及其变化的理论模型并研究对象之间的异同， 能对模型和原型的关系进行评价以改进模型，能说明模型 使用的条件和适用范围
能依据各类物质及其反应寻找充分的证据，能解释证据与 结论之间的关系
我们在进行学生学科核心素养培养时必须认真研 读课程标准，认真研读课标中对要讲授知识的内容 要求和学业要求进行深度解读，然后适度结合课标 中的教学策略、学习活动建议、情境素材建议进行 教学。
案例分析——氯水的成分和性质
生活线
氯水消毒
凸显证据推理 发展模型认知
CONTENTS
目 录
01 化学学科核心素养简述 02 证据推理与模型认知浅读及案例分析 03 教学建议
01 化学学科核心素养简述
变化观念 平衡思想 2
证据推理 模型认知
3
化学学科 核心素养
科学探究 4 创新意识
宏观辨识 1 微观探析
5 科学态度 社会责任
宏观辨识 变化观念 证据推理 科学探究 科学态度 微观探析 守恒思想 模型认知 创新意识 社会责任
验
黄绿色 酸性
氯气和水的反应 Cl2+H2O=HCl +
强氧化 漂白性
HClO
证据推理的基本模型
提出问题 提出假设 实验确证 科学结论 交流应用
强调：问题探究和实验探究是培养化学学科核心素养中“证据推理” 素养的主要教学手段，这样的教学基本模型，既有利于培养知识迁移 能力和实验探究能力，也有利于提高科学探究和创新意识，并最终形 成实事求是的精神。
假设二：生成的新物质 设计实验实验确证：完成课本P16图1-2-12装置实验 结论：干燥的有色布条不褪色，湿润有色布条褪色，假设一不成立，假设二成立
案例分析——氯水成分和性质
生活线
氯水消毒
次氯酸钠消毒
问题线
氯气是简 反应生 漂白性
单溶解还 成什么 物质是
是反应？
什么？
实验线 知识线
氯气溶解 盐酸验 氯水漂 性实验 证实验 白性实
能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类；能从元素和 原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构 决定性质”的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际 问题。
分类观
元素观
微粒观
结构决定性质
三重表征
宏观辨识 变化观念 证据推理 科学探究 科学态度 微观探析 守恒思想 模型认知 创新意识 社会责任
提出问题：若反应，产物可能有什么？
提出假设：盐酸 设计方案实验确证： 1.取少量氯水于点滴板，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，以期证明Cl-存在 2.取少量氯水溶液于试管中，滴加几滴紫色石蕊试液或向pH试纸上滴一滴氯水检 测H+存在
质疑:紫色石蕊溶液为什么先变红后褪色？pH试纸一圈红中间为什么发白？ 提出问题：氯水中的某些成分可能具有漂白性，该成分是什么？ 提出假设：假设一：氯气
能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循 一定规律；认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化 ；认识化学变化有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析 化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。
变化观
能量观
守恒观
控制变量思想
平衡思想
宏观辨识 变化观念 证据推理 科学探究 科学态度 微观探析 守恒思想 模型认知 创新意识 社会责任
次氯酸钠消毒
提出问题：液氯加到自来水中是简单的溶解还是发生了反应？
提出假设：假设一 假设二 假设三
简单溶解 既溶解又反应 全反应
Cl2和水 Cl2、水和新物质 H2O和新物质
设计实验进行实验确证： 用100mL大针筒抽取纯净氯气80mL和20mL水，针头塞上橡皮塞，振荡观察实验 现象。
结论： 氯水呈黄绿色，否定假设三 通过定量数据100mL减少到大约60mL，证明20mL水大约溶解40mL氯气，肯定溶 解
水平4
能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析以建构相 应的模型，能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问 题；能指出所建模型的局限，探寻模型优化需要的证据
素养要求水平：p 90
水平等级
水平等级要求
水平1
能从物质及其变化的事实中提取证据，对有关的化学问题 提出假设，能依据证据证明或证伪假设
水平2
能从宏观和微观结合上收集证据，能依据证据从不同视角 分析问题，推出合理的结论
水平3
能从定性和定量结合上收集证据，能通过定性分析和定量 计算推出合理的结论
水平4
关键：真实的情境、精心设计的问题、Байду номын сангаас有张力的实 验探究过程以及对某些现象和事实的质疑。
模型认知解读 p4
内容界定： 知道可以通过分析、推理等方法认识研究对
象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运 用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
模型建构及应用
课程目标要求：
1.能认识化学现象与模型之间的联系 2.能运用多种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结果 3.能依据物质及其变化的信息建构模型，建立解决复杂 化学问题的思维框架。
科学态度
绿色观
社会责任
02 证据推理与模型认知浅读
证据推理解读
科学举证
内容界定p4：具有证据意识，能基于证据对物质组 成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理
加以证实或证伪；建立观点、结论和证据之间的逻
辑关系。
课程目标要求P5：
1.初步学会收集各种证据，对物质的性质及其变化提出 可能的假设 2.基于证据进行分析推理，证实或证伪假设 3.能解释证据与结论之间的关系，确立形成科学结论所 需要的证据和寻找证据的途径
认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践 活动；能发现和提出有探究价值的问题，从问题和假设出发， 确定探究目的、设计探究方案，进行科学探究；善于合作，敢 于质疑，勇于创新。
宏观辨识 变化观念 证据推理 科学探究 科学态度 微观探析 守恒思想 模型认知 创新意识 社会责任
具有严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识；赞 赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学 观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。