基于學(xué)科大概念與核心素養(yǎng)的高考化學(xué)命題分析

【摘要】本文基于新高考評價體系要求構(gòu)建以測試學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平為目的的命題框架，從學(xué)科大概念的視角分析高考化學(xué)命題中對應(yīng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)所體現(xiàn)的學(xué)科大概念思想，旨在為教師在化學(xué)教學(xué)中落實學(xué)科核心素養(yǎng)提供幫助。

【關(guān)鍵詞】大概念 核心素養(yǎng) 高考命題

高中化學(xué)

【中圖分類號】G63 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）05-0084-05

傳統(tǒng)的學(xué)業(yè)水平考試命題注重考查學(xué)生對化學(xué)知識的掌握程度，而新高考評價體系則要求以考查學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平為目的，并以核心素養(yǎng)為核心構(gòu)建命題框架，要求學(xué)生把握好“情境”與“問題”以及“知識”與“素養(yǎng)”之間的聯(lián)系。命題框架要求題目設(shè)置以真實情境為載體，以情境題干中所設(shè)問的問題為實際任務(wù)，讓學(xué)生將實際任務(wù)轉(zhuǎn)化為化學(xué)問題，再運用所學(xué)化學(xué)知識加以解決，考查學(xué)生在解決實際問題過程中的核心素養(yǎng)。

考試標(biāo)準(zhǔn)要求以“核心素養(yǎng)”為考查中心，那么，課堂教學(xué)設(shè)計也必然圍繞“核心素養(yǎng)”展開。怎樣的教學(xué)設(shè)計可以推動學(xué)科核心素養(yǎng)的落地呢？筆者認(rèn)為，核心在于學(xué)科大概念。從大概念的角度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，將課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化、情境化，有助于學(xué)生構(gòu)建更完善的知識體系，更容易理解知識內(nèi)容背后更本質(zhì)的思想觀念，從而促進(jìn)思維能力的高階遷移，推動學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

大概念不能局限于字面上的“概念”，它是一個大觀念，其核心特點是“高位”，概括性高，遷移能力強。學(xué)科大概念是指體現(xiàn)學(xué)科本質(zhì)，具有抽象、概括、統(tǒng)攝、遷移價值的學(xué)科思想和理念。核心素養(yǎng)的核心是真實性，它的指向是解決真實情境中的問題，而學(xué)科大概念思想則是核心素養(yǎng)落地的重要支撐，可以幫助學(xué)生實現(xiàn)高通路遷移。例如，“物質(zhì)是由微粒組成的，化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是微粒之間的相互作用，宏觀現(xiàn)象是微觀作用的外在反映”是學(xué)科大概念，能揭示和概括化學(xué)變化，體現(xiàn)“宏觀辨識與微觀探析”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，考試命題中對核心素養(yǎng)的考查，本質(zhì)上也是對學(xué)科大概念的考查，在高考命題中同樣如此。

本文從學(xué)科大概念的角度出發(fā)，分析化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在高考化學(xué)命題中所體現(xiàn)的學(xué)科大概念思想，每個核心素養(yǎng)對應(yīng)概括1—2個學(xué)科大概念，旨在幫助教師在化學(xué)教學(xué)中落實學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)。

一、“宏觀辨識與微觀探析”對應(yīng)大概念

“物質(zhì)是由微粒組成的，化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是微粒之間的相互作用，宏觀現(xiàn)象是微觀作用的外在反映?！边@是理解化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的一個大概念。

在新課標(biāo)中，“素養(yǎng)1宏觀辨識與微觀探析”等級4的要求是，能夠從宏觀與微觀結(jié)合的角度對物質(zhì)及其變化進(jìn)行歸類、表述。高考命題往往考查的是陌生物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在這個大概念的指導(dǎo)下，教師在指導(dǎo)學(xué)生分析溶液中的離子反應(yīng)時，首先要思考的問題是：溶液中的物質(zhì)是以何種微粒形式存在的？微粒之間會產(chǎn)生什么樣的相互作用？發(fā)生作用所對應(yīng)的宏觀現(xiàn)象又是什么？各微粒發(fā)生作用后數(shù)量發(fā)生了怎樣的變化？由此建立思維模型：宏觀物質(zhì)→微觀粒子→相互作用→微粒數(shù)量。

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的宏觀現(xiàn)象，運用思維模型輔助分析反應(yīng)的微觀變化過程，能夠幫助學(xué)生在分析陌生反應(yīng)的新情境中，找到解題思路和方法。在分析化學(xué)反應(yīng)微觀變化過程中，許多化學(xué)變化微粒之間的相互結(jié)合會涉及“定量”的問題，通過數(shù)據(jù)來支持分析微觀變化過程，可以幫助我們更好地描述物質(zhì)變化。從宏觀上的“定性變化”上升到“定量分析”即“定性定量結(jié)合”的角度來理解化學(xué)變化，這也是一個學(xué)科大概念。

【例1】（2021·全國甲卷·26） 碘（紫黑色固體，微溶于水）的一種制備方法如下圖所示：

①加入Fe粉進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式 ? ，生成的沉淀與硝反應(yīng)，生成 ? 后可循環(huán)使用。

②通入Cl2的過程中，若氧化物只有一種，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________? ?；若反應(yīng)物用量比為[n（Cl2）n（FeI2）]=1.5時，氧化產(chǎn)物為_________? ；當(dāng)n（Cl2）/n（FeI2）>1.5，單質(zhì)碘的收率會降低，原因是___________________________。

【“宏微結(jié)合”大概念解析】AgNO3加入含I-的海水，Ag+與I-結(jié)合生成AgI懸濁液。根據(jù)題干提供的宏觀證據(jù)“加入鐵粉，懸濁液轉(zhuǎn)化為沉淀”可知鐵粉發(fā)生了氧化反應(yīng)，只能是AgI中+1價Ag將其氧化，AgI自身被還原為Ag沉淀。因此加入Fe粉進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)為：2AgI+Fe[_________? ?]2Ag+Fe2++2I-。

【“定性定量結(jié)合”大概念解析】通入Cl2的過程中，因I-還原性強于Fe2+，Cl2先氧化還原性強的I-，若氧化產(chǎn)物只有一種，則該氧化產(chǎn)物只能是I2，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeI2+Cl2[_________? ?]I2+FeCl2。若反應(yīng)物用量比為[n（Cl2）n（FeI2）]=1.5時即Cl2過量，先氧化全部I-再氧化Fe2+，恰好將全部I-和Fe2+氧化，故氧化產(chǎn)物為I2、FeCl3；當(dāng)[n（Cl2）n（FeI2）]>1.5即Cl2過量特別多，多余的Cl2會與生成的I2繼續(xù)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，單質(zhì)碘的收率會降低。

【例2】（2021·北京卷·9 節(jié)選） 已知反應(yīng)①為：H2S+CuSO4[_________? ?]CuS↓+H2SO4

選項B是否正確？（B.不能依據(jù)反應(yīng)①比較硫酸與氫硫酸的酸性強弱）

【“宏微結(jié)合，定性定量結(jié)合”大概念解析】在分析B選項正確與否時，不能停留在初中階段是否滿足復(fù)分解反應(yīng)的條件，即生成沉淀、氣體或水，而應(yīng)從離子反應(yīng)的微觀本質(zhì)“某些離子濃度的降低”來分析。因硫化氫是弱酸，硫酸是強酸，所以該反應(yīng)能發(fā)生并非強酸制弱酸，而是Cu2+和S2-結(jié)合生成了極難溶的CuS。教師在日常教學(xué)中還可以從定性分析上升到定量分析，讓學(xué)生通過定量計算，從而更深層次地理解該反應(yīng)的本質(zhì)。已知：CuS（s）[_________? ?]Cu2+（aq）+S2-（aq） KSP=1.3×10-36 mol2·L-2；H2S：Ka1=1.1×10-7 Ka2=1.3×10-13，可以把反應(yīng)H2S+CuSO4[_________? ?]CuS↓+H2SO4變成一個可逆反應(yīng)，計算出它的平衡常數(shù)，通過計算可知該反應(yīng)的發(fā)生是應(yīng)沉淀驅(qū)動所致。通過分析，教師幫助學(xué)生從微觀角度上理解這是一個多平衡的競爭體系，并從定量的數(shù)據(jù)幫助學(xué)生理解離子反應(yīng)的本質(zhì)。從定性到定量這個物質(zhì)變化觀念的應(yīng)用，并非把簡單的問題復(fù)雜化，而是讓學(xué)生深刻理解本質(zhì)，形成素養(yǎng)，才能解決更陌生復(fù)雜的情境問題。

【例5】［2022·北京卷·18（3），題干見例3］ “浸鎂”過程中，取固體B與一定濃度的（NH4）SO4溶液混合，充分反應(yīng)后MgO的浸出率低于60%。加熱蒸餾，MgO的浸出率隨餾出液體積增大而增大，最終可達(dá)98.9%。從化學(xué)平衡的角度解釋浸出率增大的原因是____________________________________。

【“平衡思想”大概念解析】“浸鎂”的微觀過程分析可類比“浸鈣”，其過程發(fā)生反應(yīng)為：MgO+H2O[]Mg（OH）2；Mg（OH）2+[2NH+4][][Mg2+]+2NH3·H2O；NH3·H2O[△]NH3↑+H2O。有人提出氧化鈣可以與水反應(yīng)，但氧化鎂可以嗎？基于這個疑問，學(xué)生就質(zhì)疑了加硫酸銨能“浸鎂”的可行性，使流程分析陷入停滯。這時，教師要指導(dǎo)學(xué)生運用大概念思維“任何反應(yīng)都有一定的限度，可以通過改變條件加以調(diào)控”進(jìn)行思考：氧化鎂與水微弱反應(yīng)，加入[NH+4]促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，再通過加熱蒸餾隨即逸出大量氨，平衡正向移動，有利于氫氧化鎂轉(zhuǎn)化為可溶性鎂鹽。

四、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”對應(yīng)大概念

“提出問題或猜想，設(shè)計驗證方案，實施實驗操作，獲取數(shù)據(jù)或證據(jù)，分析解釋和構(gòu)建模型，得出結(jié)論”是科學(xué)探究的重要步驟，也是核心大概念，指導(dǎo)人們開展科學(xué)探究。

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，通過實驗探究手段獲取化學(xué)知識是化學(xué)學(xué)習(xí)的必要手段。從問題和假設(shè)出發(fā)，設(shè)計符合探究目的的實驗方案，并依據(jù)實驗資料和證據(jù)作出結(jié)論，是科學(xué)探究的重要方法。在解決實際情境問題的過程中，通過實驗的設(shè)計、操作和評價，學(xué)生的高階思維可以得到更好的發(fā)展，從而促進(jìn)核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此，建立科學(xué)實驗探究的大概念，用實驗探究的思想來指導(dǎo)化學(xué)學(xué)習(xí)，對學(xué)生掌握知識和發(fā)展素養(yǎng)都更加有利。近幾年的高考命題中，對實驗探究能力的考查也有所增加。

【例6】［2020·全國Ⅲ卷·26（5），題干見例4］ 取少量KClO3和NaClO溶液分別置于1號和2號試管中，滴加中性KI溶液。1號試管溶液顏色不變。2號試管溶液變?yōu)樽厣?，加入CCl4振蕩，靜置后CCl4層顯_________?色。可知該條件下KClO3的氧化能力_________?NaClO（填“大于”或“小于”）。

【“實驗探究”大概念解析】這題題干沒有明顯按實驗探究的幾個步驟來呈現(xiàn)，但實驗探究的幾個要素都已隱含其中。提出問題：探究KClO3和NaClO的氧化能力→設(shè)計驗證方案（分別在KClO3和NaClO溶液中滴入中性KI溶液）→實施實驗操作→獲取證據(jù)（兩支試管的顏色變化情況）→分析解釋（溶液變色說明I-被NaClO氧化為I2）→得出結(jié)論（KClO3的氧化能力小于NaClO）。定性實驗的設(shè)計，應(yīng)注意要有明顯的實驗現(xiàn)象，通常實驗結(jié)論必須根據(jù)實驗現(xiàn)象所反映出的事實得出。

五、“科學(xué)精神與社會責(zé)任”對應(yīng)大概念

“能從化學(xué)的角度分析，運用所學(xué)的化學(xué)知識和方法，對生成生活中的化學(xué)問題進(jìn)行解釋或解決?！边@是體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價值的核心大概念。

化學(xué)源于生活，服務(wù)于生活，對人類文明的發(fā)展有著不可替代的作用?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020修訂）》提出學(xué)生應(yīng)在化學(xué)與社會發(fā)展方面形成和發(fā)展STSE核心觀念，包括化學(xué)在材料、能源、健康、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用。學(xué)生應(yīng)該能認(rèn)識材料的化學(xué)組成、特征和用途，能從可持續(xù)發(fā)展角度認(rèn)識能源的開發(fā)及應(yīng)用，能認(rèn)識化學(xué)在藥物合成、人類健康方面的關(guān)系，等等。化學(xué)最重要的學(xué)科價值在于促進(jìn)人類文明的發(fā)展，學(xué)生應(yīng)該了解和掌握必備的化學(xué)知識，發(fā)展“科學(xué)精神和社會責(zé)任”核心素養(yǎng)。

【例7】（2020·全國Ⅲ卷·7） 化學(xué)與人體健康及環(huán)境保護(hù)息息相關(guān)。下列敘述正確的是（ ?）。

A.食品加工時不可添加任何防腐劑

B.掩埋廢舊電池不會造成環(huán)境污染

C.天然氣不完全燃燒會產(chǎn)生有毒氣體

D.使用含磷洗滌劑不會造成水體污染

【“學(xué)科價值”大概念解析】本題考查了化學(xué)在人類健康及環(huán)境保護(hù)中的作用，體現(xiàn)了化學(xué)服務(wù)于生活的學(xué)科價值。食品中可以添加適量的防腐劑，要辯證地看待化學(xué)物質(zhì)的“毒性”；廢舊電池中含有汞、鎘、鉛、錳等金屬離子，會造成土壤污染、水體污染等；天然氣主要成分為甲烷，含碳燃料不完全燃燒會產(chǎn)生一氧化碳等有毒氣體；含磷洗滌劑的排放，使水中磷過多，造成水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氧，水體變渾濁。

新課標(biāo)和新高考評價體系都聚焦核心素養(yǎng)，而核心素養(yǎng)的發(fā)展離不開課堂教學(xué)。以學(xué)科大概念為核心的課堂教學(xué)，旨在培養(yǎng)學(xué)生具有深度學(xué)習(xí)的能力，使學(xué)生能夠真正學(xué)會遷移應(yīng)用，實現(xiàn)思維的發(fā)展和提升，對學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)起到促進(jìn)和發(fā)展作用?；诖蟾拍顚Ω呖荚囶}中的考點進(jìn)行研究，有利于加深教師對學(xué)科核心素養(yǎng)考核形式的認(rèn)識，進(jìn)而指導(dǎo)日常教學(xué)，使高考試題的教學(xué)導(dǎo)向功能得到更好的發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］劉微.大概念教學(xué)：素養(yǎng)導(dǎo)向的單元整體設(shè)計［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2022.

注：本文系南寧市“十四五”規(guī)劃課題“基于新高考評價體系的元素及化合物情境化命題的設(shè)計及應(yīng)用研究”（2021C020）的研究成果。

作者簡介：趙偉華（1982— ），廣西天等人，本科，學(xué)士，高級教師，主要研究方向為高中化學(xué)教學(xué)。