指向证据推理与模型认知的教学研究
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＂证据推理与模型认知＂是化学学科核心素养的重要组成部分，是学生在高中化学课程学习过程中逐渐发展起来的，是在解决实际问题所表现出来的必备品格和关键能力［1］。在教学中进行＂证据推理与模型认知＂核心素养的培养，能够帮助学生掌握化学核心知识、提高化学核心能力、培养化学核心态度［2］。本文以＂电解池电极反应的书写＂复习课为例，探讨在教学实践中融入证据推理与模型认知素养的养成和落实。
一、教学背景
电化学是高中化学教学的重点和难点内容，也是历年高考命题的热门内容。高考考纲明确要求学生能理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。通过查阅近几年全国及各省市高考题发现，有关电化学知识的考查呈现以下三方面特点：一是考查角度多样化：主要涵盖电化学基本原理、电极反应及总反应方程式的书写、阴阳离子的移动方向及浓度变化、两极产生的实验现象以及与氧化还原有关的计算等；二是考查形式综合化：既有选择题的正误判断，也有与实验题、化工流程题和反应原理题相结合，融合实验操作、元素化合物、化学平衡等考点综合考查；三是考查情景陌生化：电化学都是以新的信息包装成陌生新颖的原电池和电解池呈现出来［3］，如2018年全国Ⅰ卷的石墨烯电池、Ⅱ卷的＂可呼吸＂二次电池，2017年全国Ⅰ卷的钢管桩、Ⅲ卷的全固态锂硫电池等。这些考查特点导致学生非常容易失分，给他们带来了很强的畏惧心理。如果可以正确书写电极反应，许多与电化学相关的高考题都会迎刃而解。
二、设计思路
要保证＂准确、快速书写电解池电极反应＂，要求学生需要在离子方程式、氧化还原反应、元素化合物及电化学基础等方面具有扎实的基础知识，同时在电极材料的判断、常见类型书写、陌生电极的书写和电解原理的实际应用等拓展性知识方面也有较高要求。由这些基础性知识和拓展性知识形成＂电解池电极反应的书写＂认知模型图（见图1），任何知识的漏洞，都可能导致书写的错误。本节课以＂电解池电极反应的书写＂为主题，通过课前回顾、分类组合、即时演练、互动讲解、归纳总结和巩固提升等六个教学环节（见图2），通过典型例题充分暴露学生的知识漏洞和思维漏洞，引导学生分析推理加以证实或证伪，在弥补知识和思维漏洞的过程中，建构认知模型，完善知识网络，最终促进学生＂证据推理与模型认知＂学科核心素养的提升。
图1＂电解池电极反应的书写＂认知模型图
图2＂电解池电极反应的书写＂教学流程图
三、教学实施
1.课前回顾
师：（画出一个原电池装置示意图，见图3中的图a，然后反问学生）请问这是电解池吗？
生：不是，因为没有电源。
文献[10]根据长期观测资料得知，当一次降水在50 mm以上时，对地下水的补给较明显，一般灌溉的灌溉定额在50×15 ～70×15 m3/hm2，相当于降水75～105 mm，这就必然形成对地下水的灌溉入渗补给。在一些井河双水源灌区，引河水灌溉一次(约20 d)，地下水位可由埋深4～5 m变为埋深0.5 m。根据河南省新乡市引黄人民胜利渠忠义灌溉试验站资料，不同灌水量与地下水补给量关系如表6所示。
师：（在图a的基础上增加一个电源，见图3中的图b，进一步问学生）请问这是电解池吗？
生：是的。
师：（在图b的基础上将铂电极换成铝电极，见图3中的图c，进一步问学生）请问这是电解池吗？
生：也是（有同学不敢吭声，但是大部分同学给出了肯定的答案）。
问题1：请根据以下示意图，回顾电解池的构成条件。
诺氟沙星-固体脂质纳米粒的制备及体外释药特性研究…………………………………………………… 郭 杰等（22）：3068
生：外接电源、两个电极、电解质溶液、闭合回路。
在我国，网络课程兴起本身就缺乏理论。网络课程还存在着许多问题，还没有完全顾及到障碍人群。因此，目前绝大多数的网络教育只解决了距离和空间上的问题，却忽视了参与者的广泛性、多样性和特殊性。越来越多的人, 包括残疾人和老年人, 具备上网的经济能力, 想通过网络进行学习和继续教育的时候, 网络教育的设计者却没有充分考虑他们的生理、文化背景、信息技术素养、母语等需求, 在网络课程设计和开发时有意或无意地限制了这些弱势群体的参与, 使他们与正常学习者产生了二次数字差距[8]。
师：非常好，看来大家新课的学习效果很不错。
图3 三种实验装置的辨别
设计意图：通过三种实验装置的辨别，让学生回顾电解池的基本构造和形成条件，帮助学生通过宏观、微观与符号之间的相互转换，形成化学学习的核心思维模式［4］，为电解池电极反应的书写和证据推理能力的培养奠定基础。
2.分类组合
问题2：提供四种电解质溶液（CuCl2溶液、NaOH溶液、NaCl溶液、AgNO3溶液）。当电极材料均为铂电极时，这四种溶液分别属于哪种电解类型？（黑板上提供四种电解类型供学生选择：电解电解质型、电解水型、放氢生碱型、放氧生酸型。）
生：CuCl2溶液是电解电解质型，NaOH溶液是电解水型，NaCl溶液是放氢生碱型，AgNO3溶液是放氧生酸型。
师：非常好。
2.强调规范用药的必要性，减少生产事故的发生。＂一日不吃，三日不长。＂多日不摄食，势必影响鱼类长势。普及药物使用常识，规范使用药物，减少不必要的人为损失。
问题3：现提供两种电极材料（铂电极和铝电极），结合上述四种电解质溶液，采用分类组合的方式，把能构成电解池的所有可能情况全部画出来。
（学生积极思考，并不时与小组同学讨论。）
学生1：我通过与小组同学讨论，总共画出了16种情况。
师：哇，非常好，团队的力量果然是无限的！答案就是16种。
问题4：从电解池的角度来看，这16种情况有没有哪些效果是一样的呢？
（学生1有点愕然，没有反应过来。此时学生2主动举手要求回答问题。）
学生2：16种所有可能的情况中，根据电极材料的不同，可以分为四种情况，阴阳极均为铂电极有四种（组合A），阴阳极均为铝电极有四种（组合B），铂电极做阳极、铝电极做阴极有四种（组合C），铝电极做阳极、铂电极做阴极有四种（组合D）。其中，组合A和组合C效果是一样的，组合B和组合D效果是一样的。具体如下表1所示：
表1 16种电解池的组合
?
（为了方便表示，表格对16种情况进行了编号，格式为＂组合编号+电解质溶液编号＂，如＂A-①＂代表组合A的第1种情况，即阴阳极均为铂电极、电解质溶液为CuCl2溶液。）
CBCT是目前头部恶性肿瘤放疗位置验证的有效方法，可提高摆位精度[11-12]。本研究在行CBCT验证之时，CBCT扫描系统的CTDIw是0.003 2 Gy，增加了患者额外辐射剂量,头颈部重要器官如晶状体、脑干和腮腺等均会受到一定剂量辐射[13]，也增加了再生肿瘤风险[7-8]。
师：哇，厉害啊！可以分享一下你是如何发现的吗？
学生2：（脸上洋溢着满满的成就感）当铝片作阴极时，不会得到电子，与惰性电极的作用是一样的，即组合A和C效果相同，组合B和D效果相同。
师：此处应有掌声。（全班立即响起掌声，为学生2的分享喝彩。）这位同学讲得非常好！虽然可能的情况有16种之多，但是经过分类处理，16种就变成了8种。希望大家能够具备这种化繁为简的思维，即把数量众多的事物进行分类处理，这样就会变得很简单。
设计意图：通过不同电极材料和电解质溶液的变化，促使学生充分打开思维空间，通过设问和鼓励的方式，引导学生提出所有可能情况（16种），接着引导学生通过收集证据、分析推理加以＂证伪＂（由16种变为8种），最终使问题由繁杂变得简单且有条理。
3.即时演练
当前，部分企业为了实现企业经济效益的最大化，尽可能最大程度化满足消费者的实际需求。通常情况下，会将电气自动化控制设备应用到具体的生产环节当中，提高电气自动化控制设备的实际运行效率，提高电气企业的实际生产效率，加大对生产产品的科技投入，提高产品的科技含量。因此，基于当前企业发展的需要，只有不断提升电气自动化控制设备的可靠性，才能够有效的保证其设备的运行效率，提高生产企业的产品服务质量，进而提升产品生产企业的经济效益。
问题5：写出组合A和组合B的所有电极反应和总反应方程式。（八个小组各派一名小组成员在黑板上展示一下书写过程。）
设计意图：通过书写过程的展示，暴露学生的知识漏洞和思维漏洞，准确判断学生的掌握情况，为＂互动讲解＂创造教学契机，提高课堂教学的针对性。
4.互动讲解
学生展示书写过程结束后，另外再安排学生在老师的引导下点评书写过程。以下是经过整理的错误展示、错因分析和纠错策略：
类型1（常识不足型）：＂B-③＂（见表1，下同）的阳极电极反应为2Al-6e-=2Al3-。学生以为失去电子后就应该带负电，导致铝离子书写错误。错因分析：学生没有考虑电子本身带负电，失去带负电的电子正好应该变为带正电的阳离子。纠错策略：一是要借用氧化还原反应的基本知识书写电极反应，如失去电子化合价升高，得到电子化合价降低等。二是要明白＂金属没有负价＂这一基本常识。
六是大力推进节水型社会建设。建立以需水管理为核心、以水权水市场为基础的制度体系，形成有利于节水的体制机制，建立自律式发展模式，大力推行节约用水。在农业领域，把节水灌溉作为一项根本措施，加快大中型灌区和井灌区节水改造，因地制宜大力推广渠道防渗、管道输水、喷灌、滴灌、微灌等高效节水技术，发展旱作节水农业。在工业领域，优化调整区域产业布局，大力发展循环经济，重点抓好高耗水行业节水，严格实施建设项目节水＂三同时＂制度。在城市生活领域，加强供水和公共用水管理，加快城市供水管网改造，全面推广节水器具，大力增强公众节水意识。
类型2（基础不牢型）：＂A-②＂的阳极电极反应
为
、阴极电极反应
为H2，＂B-①＂的总反应为
＂B-③＂总反应为＂A-②＂的阳极产生的O2和阴极产生的H2均没有打
，＂B-①＂和＂B-③＂的总反应均没有书写＂电解＂这一反应条件。错因分析：这是学生书写方程式的常见错误，表面上是粗心的原因，其实反映了学生基础不牢。电极反应虽然不是一个完整的离子反应，但离子反应的书写规则也基本适用于电极反应的书写。纠错策略：一是要熟悉书写离子反应的规则，要根据实际情况判断是否要注明反应条件、沉淀符号和气体符号等。二是要提高认识、加强训练，减少＂粗心大意＂这一非智力因素的失分。
类型3（原理混淆型）：＂A-④＂的阳极电极反应为
、阴极电极反应为4Ag+-
阳极失去4个电子写成了＂+4e-＂，阴极得到4个电子写成了＂-4e-＂，错因分析：学生将原电池的＂负失正得＂与电解池的＂阳失阴得＂相混淆。纠错策略：加强对原电池和电解池基本原理的理解，通过对比理解两者联系与区别。
类型4（模棱两可型）：＂A-②＂的阴极电极反应出现了两种写法（写法1：
，写法 2：
）、阳极电极反应也出现了两种写法（写法3：
+2H2O，写法 4：
）。笔者认为，当水分子中的H+和OH-放电，既可以写实际参与放电的离子（即写法1和写法3），可以写水分子的形式（即写法2和写法4）。离子形式的写法是基于对电解内容的要求的准确定位和电解反应的深刻认识［5］，分子形式的写法有利于避免总反应的书写错误。纠错策略：了解水分子中H+和OH-放电的两种不同写法，熟知两种写法的优缺点。
类型5（能力欠佳型）：＂B-②＂的阳极电极反应为
，＂A-④＂的阳极电极反应为2OH--4e-
。错因分析：学生没有考虑生成的离子与电解质溶液或参与反应的离子继续反应。纠错策略：一是要学会自主搭建＂脚手架＂，攻克陌生电极反应的书写：①
，①+②可得OH-放电的电极反应为
；③
；④Al3++
，③+④可得＂序号6＂的阳极电极反应：Al-3e-+4OH-=
。二是要理解常见离子在酸性和碱性条件下的存在形式，如Al3+在碱性条件下以
形式存在。当然，这要求学生能够将已有知识和新知识相互联系起来，这是对学生高阶思维能力的考验。
设计意图：通过点评学生的书写过程，归纳了5种错误类型（常识不足型、基础不牢型、原理混淆型、模棱两可型和能力欠佳型），通过分析推理寻找错误原因，并且根据错因有针对性地提供纠错策略，建立错误类型、错因分析和纠错策略之间的逻辑关系，弥补知识和思维的漏洞，建构知识网络，提高学生的证据推理能力。
5.归纳总结
王贵平在总结讲话中要求，要认真传达、贯彻落实好本次会议和常厅长的重要讲话精神，做好下一阶段的水土保持工作。一是高度重视全国水土保持规划实施情况考核评估工作。二是切实加强重点水土保持工程建设管理。三是全力抓好淤地坝安全度汛和病险淤地坝除险加固工作。四是强化水土保持监督监测和信息化工作。五是补短板、抓薄弱环节，有特色、因地制宜，点突破、精益求精，全力以赴推动我省水土保持工作再上新台阶。
问题6：请根据以上分析和讲解，总结＂准确、快速书写电解池电极反应和总反应＂的步骤。
师生共同总结：一是＂定＂：根据电极材料和电解质溶液的不同确定反应物和生成物；二是＂写＂：根据＂阳失阴得＂、元素及电荷守恒写出电极反应；三是＂查＂：检查是否符合离子方程式的书写规则、检查生成物是否会与电解质溶液继续反应、检查是否满足元素及电荷守恒。
设计意图：将＂零散＂的纠错策略加以提炼，总结出书写电解池电极反应和总反应的三个步骤，为学生后续的学习提供相对固化的模式，帮助学生在提高证据推理能力的基础上建立＂电解池电极反应的书写＂的认知模型，为学生运用模型理解电解的本质和规律奠定基础。
银行规模与向小企业贷款力度呈反向关系，广西贫困县县域经济主要以中小企业为主。对县域中小企业提供足够资金支持，就会对县域经济第二产业发展产生显著的促进作用。发展本地小商业银行，有利于向本地县域中小企业贷款，服务本地经济。
6.巩固提升
问题7：请根据以下总反应，画出电解示意图并写出阴阳极的电极反应：①
；④
。
设计意图：将课堂总结的书写步骤加以灵活运用，让学生进一步理解电解的基本原理，了解电解原理在制备物质（①为制备氢氧化亚铁、②为制备高铁酸钠）和污水处理（③为处理含
的废水、④为处理含
的废水）等方面的应用，让学生感受电解的价值，增强社会责任感。
四、教学反思
1.利用典型例题，暴露学生知识与思维漏洞
本节课选择的例题，有常见电极反应的书写，也有易错和陌生电极反应的书写，既达到了巩固学生基础知识和基本技能的目的，又帮助学生掌握了陌生电极反应的书写技巧。在书写过程中，暴露了学生在离子反应、氧化还原反应、元素化合物和电化学基础等方面的知识漏洞，也暴露了他们化学思维的含糊、浅显、疏漏和局限的特点，这些漏洞的暴露为教学提供了有利的素材。
2.通过精心设计，落实化学学科核心素养
随着社会的发展，目前的企业风险管理机制已经无法满足现代企业的经济需要，风险的不确定性已经越来越多地影响着现代企业的管理机制。在风险管理机制中对风险控制的意识还是有一定要求的，在与国际接轨的同时，竞争压力也是随之而来。风险管理机制不完善就制约了企业的发展，虽然我国很多企业已经意识到风险管理机制的重要性，但对风险管理的意识还是不够到位。企业的内部审计部分都是比较容易忽略的部门，一旦内部审计工作无法对企业的风险管理机制发挥作用，就形同与虚设，所以就目前发展来看企业的风险管理机制还是有待于完善的。
在＂分类组合＂这一教学环节中，学生通过＂证据推理＂，将16种电解池的组合变为8种；在＂互动讲解＂这一教学环节中，在教师的引导下，学生通过＂证据推理＂，将电极反应和总反应中书写错误一一找出，并且对具体错误提供详尽的错因分析和纠错策略，让学生的知识漏洞得以弥补、思维偏差得以纠正；在＂归纳总结＂和＂巩固提升＂两个教学环节，学生的知识网络得到进一步完善、认知模型得到进一步巩固、思维水平得到进一步提高，最终促进了＂证据推理与模型认知＂素养的落实。
结合描述性统计分析，532家样本企业中成功获取银行贷款的为480家，贷款利率平均上浮71.4%，抵押贷款笔数占比为68.1%。样本企业中22.1%的小微企业选择向五大商业银行申请贷款，77.9%的企业选择向股份制商业银行、城市商业银行等申请贷款。从负债率来看，小微企业的整体负债水平较低，均值为38.65%，平均年销售收入为3 280万元。关系深度(rela_de)均值为0.751，表明大多数小微企业倾向于选择其主要关系银行作为贷款申请对象；平均关系年限仅为2.79年，这与大多数小微企业为初创型、成立年限较短有关。
3.运用教学艺术，提升复习课的效率
鉴于学生的生理、心理特点，在枯燥的复习课堂上注意力难以持续集中［6］。为了避免复习课成为枯燥乏味的习题课，本节课注重将知识问题化、问题情境化，通过不同的语言和语调以及丰富的肢体动作，引导学生积极主动思考问题，鼓励他们自由表达所思所想，让课堂气氛轻松活跃，有力地保证了复习课的效果。
在上世纪九十年代之前，城市地下管线管理技术正处于萌芽阶段。在此段时期，由于我国国民经济及基础设施落后，地下管线种类少，规模小，仅为给排水、供电通讯等几类，其管线应用水平也较低，城市地下管线信息资料仅为规划设计数据、完工数据和开井检查数据等，且保存方式以纸质、图表为主，随着保存时间的增长，不仅容易损坏、丢失，而且不便于查找、汇总分析等，造成我国城市地下管线数据信息大量丢失。当时我国的城市地下管线管理技术还处于萌芽阶段，主要以传统的管理模式为主。
本节课给＂电解池电极反应的书写＂复习课教学提供了可参考的范例，如何帮助学生将复杂的电化学原理图化简为电解池的基本模型［7］，如何将书写的方法与技巧转化为学生的解题能力，如何将本节课的思维训练方式应用于其他类型的课例……这些都是下一步教学要解决的问题。
据了解，本届绿色农药博览会共吸引了安徽华星化工有限公司、河北兴柏农业科技有限公司、江苏克胜集团、北京裕丰金必来等21家企业积极参展，重点展示了高效、低毒、低残留的化学农药、生物农药、卫生用药、园林用药、植物生长调节剂等。