基于图尔敏论证模型(TAP)的论证教学案例研究

2022-05-30 18:57李康张悦常朔韩银凤
求知导刊 2022年21期
关键词:高考题

李康 张悦 常朔 韩银凤

摘 要:科学论证教学有利于学生化学学科核心素养的养成。图尔敏论证模型是一种典型有效的论证模型。本文笔者基于对2021年普通高考全国乙卷理综化学第13题的调查研究,针对学生无法很快找到正确解题思路的问题,灵活运用图尔敏模型对该题进行科学论证教学案例研究,以此为学生提供解题思路和方法,培养学生证据推理和模型认知的化学核心素养。

關键词:科学论证教学;图尔敏论证模型;高考题

一、研究背景

在新课改背景下,为了加强学生对科学本质的探索,提升学生的科学探究能力,教育部颁布了《普通高中化学课程标准(2017 年版)》,明确提出五大核心素养。其中“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”两大核心素养体现了对学生科学能力培养的重视。

论证教学是在一定的教学情境下,学生基于一些事实提出主张,并且搜集资料对主张进行反驳的论证过程[1]。此过程可以拓展学生的论证思维,提高学生的论证能力和科学探究能力,有利于培养学生的化学学科核心素养。在实施论证教学时有时会借助论证模型,而图尔敏论证模型(TAP)是其中一种典型的论证模型。

二、研究现状

近几年,诸多学者对TAP应用于论证教学进行了研究。如任红艳等人探讨了TAP在科学教育中的研究进展[2],张启斌探讨了运用TAP提升学生议论文写作的质量的策略[3],孙饴探讨了TAP在高中英语议论文写作教学中的应用[4]。此外,魏亚玲基于TAP对专家型和新手型教师的化学课堂论证教学水平进行了对比研究[5]。但是灵活应用TAP为搜集数据和处理数据提供思路,从而获得论证资料的研究还比较少见。本文基于TAP论证教学,对一道高考题进行了案例研究,以期培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。

三、研究内容

TAP由主张(Claim)、资料(Data)、根据(Warrant)、支援(Backing)、限定词(Qualifier)和反驳(Rebuttal)六个要素构成。主张是论证者提出的想要论证或说服他人的观点。主张与解释不同,解释是利用科学知识进行阐述,促进人们理解已经存在的事实,而主张是需要被证实或证伪的观点。资料是和主张关联的客观事实,可以是数据、证据、历史事件或现象。根据用来连接主张和资料,一般是规则、规律、原理或者理论。支撑是对根据的继续论证。反驳的实质就是例外情况,能在一定条件下提升主张的可信度。为了体现主张的程度,我们需要加上限定词对主张成立的条件进行限定,一般为“可能”“大概”等一系列程度副词。TAP模型如图1所示。

2021年普通高考全国乙卷理综化学第13题题目:HA是一元弱酸,难溶盐MA的饱和溶液中c2(M+)随c(H+)而变化,M+不发生水解。实验发现,298K时c2(M+)-c(H+)为线性关系,如图2中实线所示。下列说法错误的是(C)。

A.溶液pH=4时,c(M+)<3.0×10-4mol·L-1

B. MA溶液的溶度积Ksp(MA)=5.0×10-8

C.溶液pH=7时,c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)

D. HA的电离常数Ka(HA)≈2.0×10-4

通过对2021年普通高考全国乙卷理综化学第13题进行分析研究,笔者发现关于本题的解答出现了以下几种情况:可以写出正确答案,但是只能论证部分选项,其中第四个选项论证起来较为困难;存在蒙题现象,不能对所有选项进行论证,只是碰巧选对了答案;选错了答案,在论证的过程中不能给出正确的根据。

出现以上几种情况,说明不少学生搜集资料与应用资料的能力、问题转化的能力不足。为了解决这些问题,学生应结合化学实际问题,对TAP进行灵活应用,具体解决方法如下。

将题目已知的信息和数据作为论证的资料。根据资料可以得到主张,为了证实或者证伪主张,我们需要搭建根据展开论证,这个过程被视为利用TAP正向论证。

将每个选项看成TAP中的主张。对主张进行证实或证伪,取决于搜集资料和应用资料的过程,也就是数据处理的过程。除了可以从题中直接获得资料,有时我们还可以从主张中获取,也可通过根据、反驳、支援得到资料。通过搭建根据等去搜集资料,进而论证主张的可靠性,这个过程被视为利用TAP逆向论证。

根据搜集资料时的数据处理过程,我们可将资料分成四个等级(见表1),且每一个等级的复杂程度和难度逐级增加,这也意味着论证难度增加。这样,根据学生搜集不同等级资料时表现的数据处理能力,我们可以很好地评估学生的论证能力。

(一)整体分析

利用直接资料论证,资料等级为1。为了证实或证伪主张,借助TAP搭建根据、建立支援、展开论证。在论证中,并不是所有的学生都可以给出反驳,可见部分学生全面考虑问题的能力有所欠缺(如图3)。

(二)选项分析

1.选项A

主张:溶液pH=4时,c(M+)<3.0×10-4mol·L-1。

根据1:pH=-lg[H+],pH=4,则c(H+)=10-4= 10×10-5 mol·L-1。

资料:c(H+)=10×10-5mol·L-1,对应的纵坐标为7.5×10-8(mol·L-1)2。

根据2:c2(M+)=7.5×10-8(mol·L-1)2,则c(M+)< 3.0×10-4mol·L-1。

该论证的资料等级为2,论证的关键在于建立根据对pH进行转化。多数学生可以利用公式将pH=4转化为c(H+),结合图中所给的信息得到资料去论证主张。

2.选项B

主张:MA溶液的溶度积Ksp(MA)=5.0×10-8。

根据1:Ksp(MA)=c(M+)×c(A-)。

根据2:溶液中,M+不水解,A-水解。A-水解时的水解平衡为:A-+H2OHA+OH-。当改变影响平衡的外界条件时,会影响A-水解的程度。

支援:当溶液中c(H+)无限接近0mol·L-1时,溶液显强碱性,该条件下A-的水解几乎被完全抑制。此时可视为c(M+)=c(A-),则Ksp(MA)=c2(M+)。

资料:横坐标为0时,c(H+)无限接近于0mol·L-1,对应纵坐标c2(M+)=5.0×10-8(mol·L-1)2,故MA溶液的溶度积Ksp(MA)=5.0×10-8。

在这一论证过程中,搜集资料时需要利用公式、极限思想与问题转化的逻辑思维,故资料等级为3。c(H+)反应了溶液的酸碱性,A-的水解程度和溶液的酸碱性有关,同时关乎c(A-),此时问题转化为对A-水解条件的探索,进而得到c(A-),这是论证过程中搭建根据的关键。很多学生可以给出根据1,却不能给出根据2,可见学生在建立根据时,逻辑分析能力不足。

3.选项D

主张:HA的电离常数为Ka(HA)≈2.0×10-4。

根据1:Ka(HA)=c(H+)×c(A-)/c(HA)。

支援:温度不变,Ka(HA)不变,当c(HA)= c(A-)时,Ka(HA)在数值上与c(H+)相等。

根据2:溶液中存在物料守恒c(M+)=c(HA)+ c(A-),当c(HA)=c(A-)时,c(M+)=2c(A-)。

根据3:Ksp=c(M+)×c(A-),此时有Ksp=c(M+)× c(M+),则Ksp=c2(M+)。在此温度下,Ksp=5.0×10-8,故c2(M+)=10.0×10-8 (mol·L-1)2。

资料:图中纵坐标c2(M+)=10.0×10-8(mol·L-1)2,对应横坐标c(H+)≈2.0×10-4mol·L-1,故Ka(HA)≈ 2.0×10-4。

在这一论证过程中,搜集资料需经过逻辑分析、复杂计算、逻辑再分析的过程,资料等级为4。该论证的关键在于灵活应用Ka(HA)和找到c(A-)与c(M+)的关系,通过建立根据和支援实现对问题的转化,从而获得资料。多数学生不会论证该选项,虽可以给出根据,但不能继续给出支援,这说明学生利用所学知识分析数据的能力不足。

以上三个选项的论证过程都是利用TAP逆向论证。当证实或证伪主张时,所给资料不能直接利用,這时我们就需要通过搭建根据来搜集论证主张的资料。

而有的主张,可以直接利用反驳进行论证,比如选项C。

4.选项C

主张:当pH=7时,c(M+)+c(H+)≠c(A-)+c(OH-)。

反驳:只有强酸强碱盐的水溶液才呈中性。

根据:A-会水解,故MA不是强酸强碱盐。

支援:c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)是MA溶液中存在的电荷守恒。

题中没有涉及pH=7,同时从图中也不能快速找到可以直接利用的资料,但是我们可以直接从反驳入手快速论证主张,这体现了对TAP的灵活应用。

我们也可以根据整体分析知道该溶液为加了非HA的中强酸或者强酸溶液,利用TAP进行论证的过程如下。

主张:当pH=7时,c(M+)+c(H+)≠c(A-)+c(OH-)。

根据:该溶液为加了非HA的中强酸或强酸溶液。

支援:c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)是MA溶液中存在的电荷守恒。

以上两种途径都可论证主张,但直接用反驳论证主张更加简便。

四、研究结论

应用TAP解答涉及数据的题目的关键在于能找到资料去论证主张。我们如果可以找到直接资料去论证主张,就可以正向利用TAP去论证主张的合理性;如果无法找到直接资料去论证主张,就需要逆向利用TAP搭建根据并对资料进行搜集,进而论证主张的合理性。

教师在实际教学中可以将TAP的使用方法教给学生,让学生有意识地利用科学的思路去解决化学问题,也可以让学生将自己的论证过程分享出来,这样有助于教师及时发现学生的薄弱点,提供有针对性的帮助。在资料搜集方面,教师要有意识地引导学生通过建立根据、支援、反驳等搜集相关的资料,并对主张进行论证,培养学生的论证思维和论证能力。

[参考文献]

[1]董娜,黄甫全,李迪,等.科学教育中驳斥型文本研究及其启示[J].教育发展研究,2017,37(Z2):98-107.

[2]任红艳,李广洲.图尔敏论证模型在科学教育中的研究进展[J].外国中小学教育,2012(9):28-34,40.

[3]张启斌.运用图尔敏论证模型 提升议论文写作质量[J].中学语文,2020(9):24-26.

[4]孙饴.图尔敏论证模型在高中英语议论文写作教学中的应用[J].中小学外语教学(中学篇),2018,41(11):6-10.

[5]魏亚玲.基于图尔敏论证模型的高中化学课堂教学分析[D].南京:南京师范大学,2014.

基金项目:宝鸡文理学院研究生创新科研项目,项目号:YJSCX21YB35;宝鸡文理学院第十四批校级教学改革研究项目,项目号:19JGZD10。

作者简介:李 康(1996—),女,宝鸡文理学院化学化工学院。

张 悦(1998—),女,宝鸡文理学院化学化工学院。

常 朔(2000—),男,宝鸡文理学院化学化工学院。

韩银凤(1976—),女,宝鸡文理学院化学化工学院。

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