核心素養(yǎng)視域下的高考化工流程題分析及思考
——以2021年全國理綜乙卷為例

過文學(xué)，丁百林

(江西省上饒中學(xué)，江西 上饒 334000)

引言

《中國高考評價(jià)體系》以“一核四層四翼”為中樞，聚焦學(xué)科素養(yǎng)的形成與發(fā)展，強(qiáng)調(diào)以真實(shí)情境為載體，逐步實(shí)現(xiàn)從“考查知識”向“考查能力”轉(zhuǎn)變[1]。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出，真實(shí)、具體的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成與發(fā)展的重要平臺，為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會[2]?！督逃筷P(guān)于做好2021年普通高校招生工作的通知》指出：要深化考試內(nèi)容改革，強(qiáng)調(diào)“要優(yōu)化情境設(shè)計(jì)，增強(qiáng)試題開放性、靈活性，充分發(fā)揮高考命題的育人功能和積極導(dǎo)向作用，引導(dǎo)減少死記硬背和機(jī)械刷題現(xiàn)象”?；瘜W(xué)工藝流程題以真實(shí)情境為載體，以靈活多樣的問題形式和設(shè)問視角，不僅考查學(xué)生學(xué)習(xí)過程對必備知識的掌握情況，更注重對信息提取能力，分析和處理能力，知識遷移能力，科學(xué)探究能力等的考查。結(jié)合2021年全國高考理綜乙卷第26題化工流程題特點(diǎn)進(jìn)行分析，以期能獲得科學(xué)的備考思路。

一、化學(xué)工藝流程題的命制分析

化工流程題是近些年高考題中綜合性熱門試題，是近些年全國高考試題理綜卷必考題型，試題體現(xiàn)出從“考知識”到“考能力”，從“掌握知識”到“應(yīng)用知識”的功能。從結(jié)構(gòu)組成上，試題通常由題干、流程圖、設(shè)問三部分構(gòu)成，不同部分承載不同考查任務(wù)。化工流程題往往以元素及其化合物為知識考查載體，將元素及其化合物性質(zhì)、物質(zhì)制備、實(shí)驗(yàn)操作、氧化還原反應(yīng)、沉淀溶解平衡、化學(xué)方程式書寫等串聯(lián)，構(gòu)成具有考查和選拔功能的試題；試題把工業(yè)生產(chǎn)情境和化學(xué)知識鏈接起來，考查學(xué)生信息提取能力、分析處理能力、知識遷移能力、科學(xué)探究能力等，培養(yǎng)今后學(xué)習(xí)和工作中的解決問題能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)科育人價(jià)值；試題利用工業(yè)生產(chǎn)情境考查學(xué)生知識掌握和能力形成，也呈現(xiàn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平，主要在“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”四種學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行考查。

二、化工流程題分析

2021年全國高考理綜乙卷第26題：磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。

該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表

金屬離子Fe3+Al3+Mg2+Ca2+開始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH3.24.711.113.8

回答下列問題：

本題以“從磁選后的煉鐵高鈦爐渣回收鈦、鋁、鎂等”為試題情境，以Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3等熟悉的物質(zhì)為知識載體，通過不同難度的試題設(shè)問考查學(xué)生對知識的掌握情況，學(xué)生需掌握元素及化合物性質(zhì)、物質(zhì)轉(zhuǎn)化、氧化還原反應(yīng)、離子方程式書寫及規(guī)則、沉淀溶解平衡、綠色化學(xué)等知識才可順利解答。第(1)小題利用“TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽”情境信息，考查學(xué)生對Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)掌握情況及反應(yīng)中元素守恒規(guī)則的應(yīng)用，本小題主要考查了“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)；第(2)小題需要學(xué)生根據(jù)題干提供的金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH信息表判斷金屬離子的沉淀順序，是數(shù)值比較的定性分析，難度適中，屬于必備知識考查，本小題主要考查了“變化觀念與平衡思想”的核心素養(yǎng)；第(3)小題創(chuàng)設(shè)求母液中Mg2+濃度的設(shè)問情境，考查“沉淀溶解平衡”溶度積常數(shù)的計(jì)算，要求學(xué)生具有數(shù)學(xué)計(jì)算能力與邏輯推理能力，結(jié)合pH信息表數(shù)據(jù)計(jì)算出Mg(OH)2的溶度積常數(shù)，再聯(lián)系第(2)小題題干信息“調(diào)節(jié)溶液pH至11.6”的隱含信息，得知此時(shí)溶液中OH-的濃度，利用剛計(jì)算出的Mg(OH)2的溶度積常數(shù)求算Mg2+濃度。此小題考查實(shí)現(xiàn)了從“考查知識”向“考查能力”轉(zhuǎn)變，主要考查了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)；第(4)小題創(chuàng)設(shè)“酸溶”問題情境，設(shè)計(jì)Ca，Si，Ti元素化合物性質(zhì)為考查載體，要求學(xué)生對相應(yīng)元素化合物性質(zhì)比較熟練掌握，此小題主要考查了“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)；第(5)小題創(chuàng)設(shè)情境書寫化學(xué)方程式，與第(1)小題相比，該小題難度增大，對學(xué)生的能力考查要求較高，以Ti元素化合物性質(zhì)為載體，考查了對離子方程式書寫規(guī)則及守恒思想的掌握應(yīng)用，學(xué)生需要從上下文中篩選和整理有效信息，依據(jù)“酸溶”后溶液性質(zhì)，結(jié)合水解、電荷守恒、質(zhì)量守恒分析推斷反應(yīng)物及產(chǎn)物完成方程式書寫，此小題主要考查了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)；第(6)小題結(jié)合流程分析，母液①中含有氨水、硫酸銨，母液②中含有硫酸，二者混合后再吸收尾氣氨氣，可獲得硫酸銨。此題重點(diǎn)考查學(xué)生對化學(xué)工藝流程的整體解讀能力，要求學(xué)生具有不錯(cuò)的邏輯推理能力與信息整合能力，能夠結(jié)合題干信息與已掌握的知識進(jìn)行分析和解決問題，此小題主要考查了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

三、化學(xué)工藝流程題備考建議

1.重視必備知識積累

化工流程試題為創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境的試題模型，借助真實(shí)生產(chǎn)情境考查學(xué)生必備知識，從具體整理結(jié)果獲得，化工流程題往往考查的知識主要涉及“元素及其化合物相關(guān)性質(zhì)”“實(shí)驗(yàn)操作及條件篩選”“氧化還原反應(yīng)”“化學(xué)平衡”“溶度積常數(shù)及應(yīng)用”等知識。這些知識都屬于中學(xué)階段應(yīng)熟練掌握并理解的模塊，學(xué)生的掌握情況對解題是否順利有直接的影響。在教學(xué)過程中，可創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)幕ち鞒糖榫?，加?qiáng)基礎(chǔ)理論知識和社會生產(chǎn)問題間的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生對必備基礎(chǔ)知識的理解及掌握。

2.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科關(guān)鍵能力形成

化工流程試題非常重視考查學(xué)生的分析能力、信息提取能力、信息處理能力、邏輯推理能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力、知識遷移能力等學(xué)科能力。教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知水平，創(chuàng)設(shè)相應(yīng)素材情境，培養(yǎng)學(xué)生在陌生情境中利用已經(jīng)具備的必備知識解決問題能力，側(cè)重對信息提取和分析、知識遷移、邏輯推理、理論聯(lián)系實(shí)際、科學(xué)探究等能力的訓(xùn)練，達(dá)到能力的形成與發(fā)展。

3.聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的體現(xiàn)，化工流程試題為落實(shí)“素養(yǎng)導(dǎo)向”，在學(xué)科核心素養(yǎng)方面主要體現(xiàn)在“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“變化觀念與平衡思想”的考查。教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生能在不同的情境下利用所學(xué)知識和技能處理問題，獲得扎實(shí)的學(xué)科觀念和開闊的學(xué)科視野，體現(xiàn)出自身的良好實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神等學(xué)科素養(yǎng)。在掌握知識的基礎(chǔ)上加強(qiáng)能力形成訓(xùn)練，借助化工流程及物質(zhì)性質(zhì)的社會用途，強(qiáng)調(diào)化學(xué)對社會發(fā)展的積極作用，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的社會價(jià)值，凸顯化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值。新課標(biāo)在教學(xué)與評價(jià)建議中強(qiáng)調(diào)“實(shí)施教學(xué)評一體化，有效開展化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價(jià)”，充分發(fā)揮評價(jià)促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)全面發(fā)展的功能。

綜上所述，化工流程實(shí)現(xiàn)從“知識考查”向“能力考查”轉(zhuǎn)變，在知識考查上以元素化合物為知識考查主線，對物質(zhì)制備、化學(xué)方程式書寫、氧化還原反應(yīng)、沉淀溶解平衡等知識展開綜合考查。試題發(fā)揮積極育人導(dǎo)向作用，側(cè)重對信息提取與分析、知識遷移、邏輯推理、理論聯(lián)系實(shí)際等學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)考查。為凸顯學(xué)科育人價(jià)值，試題對“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”、“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行考查。