素養(yǎng)導(dǎo)向下“化學(xué)方程式書寫”探析與教學(xué)啟示*

王廣揚

（江蘇省灌云高級中學(xué) 江蘇 灌云 222200）

隨著基于學(xué)科核心素養(yǎng)培育的課程改革的持續(xù)推進(jìn)，學(xué)業(yè)水平考試化學(xué)科命題也持續(xù)回應(yīng)著對學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的全面考查。陌生情境下“化學(xué)方程式書寫”問題，一直是高頻考點。本文選取2022年普通高中學(xué)業(yè)水平考試江蘇卷、全國甲卷等6套試卷中陌生情境下化學(xué)方程式書寫為分析對象，以江蘇卷第16 題“酸浸”時CeO2與H2O2反應(yīng)為例，通過回答為什么考、考什么、怎么考、怎么做？啟示基于核心素養(yǎng)發(fā)展的高中化學(xué)教學(xué)方式轉(zhuǎn)變，以期為高中化學(xué)教學(xué)提供參考。

一、試題探析

1.考查內(nèi)容統(tǒng)計

2022 年全國甲卷、全國乙卷、廣東卷、湖南卷、浙江卷、江蘇卷中陌生情境下化學(xué)方程式書寫問題，從題量、考查內(nèi)容、呈現(xiàn)形式等角度歸納如表1所示，最多是湖南卷6題，最少是浙江卷3題，平均4題；考查內(nèi)容主要涉及基本概念、元素化合物、基本反應(yīng)原理等；呈現(xiàn)形式多為文字?jǐn)⑹龊土鞒虉D，還有少數(shù)裝置圖和表格，極大增加了試題的信息量，表述直觀明了。由此可見，化學(xué)方程式書寫題題型穩(wěn)定、考查頻度高、呈現(xiàn)形式豐富多樣，承載著多元的考查和評價功能。

表1 2022年學(xué)業(yè)水平考試陌生情境下化學(xué)方程式書寫題題量及呈現(xiàn)形式統(tǒng)計

2.考查現(xiàn)狀反思

每年學(xué)業(yè)水平考試閱卷中發(fā)現(xiàn)，“化學(xué)方程式書寫”題，學(xué)生并沒有因為?？急乜级鴷?。相反，題目一聽就懂，情境一換就難，“似曾相識又無能為力”成為師生共同面對的困境。遺憾的是，答疑解惑的老師，也沒能找到問題的癥節(jié)，以誨人不倦的精神一遍又一遍重復(fù)著化學(xué)方程式書寫的步驟，年復(fù)一年游走于題海，求而不得。遵循中國高考評價體系“一核、四層、四翼”的要求（見圖1），學(xué)業(yè)水平考試以“實驗探究情境”“日常生活情境”為命題載體，聚焦“化學(xué)語言與概念、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與性質(zhì)”等必備知識、“理解與辨析、歸納與論證”等關(guān)鍵能力評價學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展水平［1］。

圖1 高考評價體系考查要求與高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)對高中學(xué)生發(fā)展的具體要求，提出高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［2］。這是高考評價體系要求在教學(xué)實踐中的具體體現(xiàn)。指向核心素養(yǎng)的課程改革背景下，學(xué)生要具備上位的思維能力，教者首先應(yīng)當(dāng)具備上位的思維習(xí)慣。教學(xué)中切勿就課論課、就題講題，在考慮內(nèi)容設(shè)計的同時，更多地思考行為設(shè)計，鼓勵學(xué)生敢于發(fā)問、善于發(fā)問為什么考、考什么、怎么考、怎么做？

3.考查案例分析

［江蘇卷2022-16］實驗室以二氧化鈰（CeO2）廢渣為原料制備Cl－含量少的Ce2（CO3）3，部分實驗過程如下：

“酸浸”時CeO2與H2O2反應(yīng)生成Ce3+并放出O2，該反應(yīng)的離子方程式為__________________________。

對“酸浸”時CeO2與H2O2反應(yīng)離子方程式書寫命題情境、必備知識、關(guān)鍵能力、核心素養(yǎng)考查分析如表2 所示。

表2 “酸浸”時CeO2與H2O2反應(yīng)離子方程式書寫命題意圖分析表

鈰是稀土家族中最豐富的元素，以其化合物作為命題素材，可真實再現(xiàn)研發(fā)成果和研發(fā)過程。利用這些真實的數(shù)據(jù)和探究進(jìn)程不僅考查理論，還可考查學(xué)生有序思維過程、促進(jìn)考生獨立思考。同時也意在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿的科技發(fā)展以增強(qiáng)科學(xué)的研究態(tài)度、強(qiáng)化科學(xué)服務(wù)社會的責(zé)任感，詮釋了高考命題的核心價值。

堅持新的高考評價體系理念，必備知識是考生掌握對應(yīng)學(xué)科能力的所需知識。從題型上看，陌生情境下化學(xué)方程式書寫就是方程式書寫問題，但所需要的必備知識卻不僅僅是化學(xué)方程式、離子方程式的基本概念，還關(guān)系到氧化還原反應(yīng)的原理和概念、能否用化合價觀點認(rèn)識CeO2的氧化性和H2O2的還原性、是否知道氧化還原辯證統(tǒng)一性變化規(guī)律、反應(yīng)的本質(zhì)即物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等必備知識。

化學(xué)學(xué)科的關(guān)鍵能力可以分解為知識獲取能力群、實踐操作能力群、思維認(rèn)知能力群［3］。根據(jù)文字?jǐn)⑹觥八峤rCeO2和H2O2反應(yīng)生成Ce3+并放出O2”可初步判斷反應(yīng)物為CeO2和H2O2，生成物為Ce3+和O2。表1顯示的陌生情境下化學(xué)方程式書寫的信息呈現(xiàn)形式還有流程圖、裝置圖、表格，都對學(xué)生的知識獲取能力群提出了直接的要求；結(jié)合氧化還原電子得失守恒或化合價升降守恒規(guī)律初步配平方程式、根據(jù)文字信息“酸浸”和流程信息“添加稀鹽酸”判斷酸性環(huán)境即溶液中有H+，從對化學(xué)反應(yīng)守恒規(guī)律的認(rèn)識出發(fā)，運用比較方法，補(bǔ)充缺失微粒完成方程式書寫，則體現(xiàn)了利用已學(xué)過的化學(xué)基本知識辨識文字、流程中的相關(guān)內(nèi)容，提取關(guān)鍵信息進(jìn)行整合的實踐操作、思維認(rèn)知能力。

學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)生運用關(guān)鍵能力、調(diào)用必備知識解決問題表現(xiàn)出的綜合品質(zhì)。以核心素養(yǎng)為測試宗旨，立足于證據(jù)推理與模型認(rèn)知維度，考查學(xué)生能否從反應(yīng)方程式書寫步驟認(rèn)知模型出發(fā)、能否從題給信息中提取陌生反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物、能否從化學(xué)變化遵循一定規(guī)律如電荷守恒及元素守恒角度配平反應(yīng)，從而形成變化觀念這一學(xué)科理念。如“酸浸”時CeO2與H2O2反應(yīng)生成Ce3+并放出O2的離子方程式書寫問題解決思維過程如圖2所示。

圖2 基于題給信息陌生情境下離子方程式的書寫

第一步確定反應(yīng)物和生成物

已知反應(yīng)物 CeO2H2O2

已知生成物 Ce3+O2

第二步初步配平寫出已確定物質(zhì)關(guān)系式，進(jìn)行初步配平

第三步補(bǔ)充缺失微粒

學(xué)業(yè)水平考試中的情境是實現(xiàn)高考評價體系中“價值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向”命題理念的載體［3］。通過真實的問題情境考查學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識解決實際問題的能力，充分認(rèn)識化學(xué)與生活生產(chǎn)、社會發(fā)展的聯(lián)系。試題以二氧化鈰廢渣為原料制備Ce2（CO3）3流程這一實驗探究情境作為命題背景，屬于物質(zhì)制備與純化情境。通過考查“酸浸”時CeO2與H2O2反應(yīng)離子方程式書寫，要求學(xué)生在實驗中尋求思維創(chuàng)新，借助實驗情境的構(gòu)造，重現(xiàn)學(xué)生化學(xué)知識的積累與實踐能力的應(yīng)用，體現(xiàn)了考查的基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性。又如全國甲卷第27 題，以廣泛應(yīng)用于染料、醫(yī)藥行業(yè)的硫化鈉粗品提純這一日常生活情境作考查載體，通過考查芒硝和煤粉在高溫下發(fā)生反應(yīng)方程式書寫，要求考生緊扣化學(xué)反應(yīng)原理方面知識，進(jìn)而要求考生利用基本概念和原理闡釋生活中的化學(xué)現(xiàn)象，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、鉆研化學(xué)的興趣。其他還有生產(chǎn)環(huán)保情境、學(xué)術(shù)探索情境、化學(xué)史料情境等。

二、教學(xué)啟示

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》于2016 年9 月13 日正式發(fā)布，標(biāo)志著以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心育人目標(biāo)理念的誕生。要全方位實現(xiàn)課標(biāo)中指出的化學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)，迫切需要樹立素養(yǎng)為本的教學(xué)目標(biāo)，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，轉(zhuǎn)變教學(xué)方式。

1.發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)需要“放慢腳步”

教育是一項“慢”的藝術(shù)，學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也是一項“慢”的藝術(shù)［4］。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中按部就班地、循序漸進(jìn)地形成在適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力，這些必備品格和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)對象是全面發(fā)展的人，需要一個學(xué)習(xí)的周期，就如同莊稼的成熟，是需要時間積累的一個慢過程。讓學(xué)生背默化學(xué)方程式這樣重結(jié)果輕過程的速成現(xiàn)象還是普遍存在的，無視知識生成過程的價值，必然導(dǎo)致學(xué)生在新情境中的無力感。拒絕功利，放慢腳步的教學(xué)，才是放下心態(tài)、尊重教學(xué)規(guī)律的教學(xué)。只有在獲取知識技能的慢過程中，為思維而學(xué)才變?yōu)榭赡?。所以，化學(xué)教師要緊扣化學(xué)學(xué)科特點，多創(chuàng)設(shè)實驗探究情境、設(shè)計系列思維平臺，借助物質(zhì)轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生過程，做中問、問中思、思中解，讓學(xué)生深度參與到物質(zhì)轉(zhuǎn)化原理理解、化學(xué)規(guī)律探索的慢腳步中，才能真切感受到化學(xué)觀念形成的魅力。

2.發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)需要“回歸課本”

《中國高考評價體系》提出“四翼”，其中第一個就是“基礎(chǔ)性”［5］。高考化學(xué)試題中考查的內(nèi)容基本都是學(xué)生高中階段所學(xué)的核心內(nèi)容，大都源自課本。專家感慨送分要送到口袋，再拉上拉鏈，足以說明教學(xué)實踐中對于課本價值體現(xiàn)的欠缺。課本又稱教材、教科書，是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)編制的系統(tǒng)反映學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的藍(lán)本。因此，在日常教學(xué)中，無論是新授課還是復(fù)習(xí)課，教師都須引導(dǎo)學(xué)生“回歸課本”。對照課本研讀課標(biāo)，對照課標(biāo)研讀課本，明確課本上哪些是核心內(nèi)容？為什么這樣安排？放下高考追問自己，高中化學(xué)到底該教些什么、怎么教？在追問中吃透課本，理解、領(lǐng)會高中化學(xué)的本質(zhì)。以蘇教版必修第一冊“金屬鈉和水的反應(yīng)”為例，給出反應(yīng)方程式只是一句話的事情，然而課本并沒有這么做，而是以“觀察思考”欄目，引導(dǎo)學(xué)生動手實驗，盡可能多地記錄觀察到的實驗現(xiàn)象，并對現(xiàn)象作出合理的解釋，列表完成，提示從化合價的角度總結(jié)Na 與水的反應(yīng)。課本為什么如此處理？有幸聽到一節(jié)展示課，授課老師在教材的基礎(chǔ)上重新組合為：根據(jù)Na 微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測鈉和水的反應(yīng)、設(shè)計實驗探究鈉和水的反應(yīng)、結(jié)合現(xiàn)象和守恒觀念推理完成鈉和水的反應(yīng)，最后總結(jié)歸納結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的學(xué)科觀念。在靈活運用課本重組教學(xué)的過程中，領(lǐng)會必備知識，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、列表分析歸納能力、基于證據(jù)邏輯推理能力、表達(dá)能力，發(fā)展核心素養(yǎng)。

3.發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)需要“返璞歸真”

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，說到底，學(xué)習(xí)是學(xué)生在教師的引領(lǐng)下，自己完成的實踐。圍繞著一個個學(xué)習(xí)主題進(jìn)行主動構(gòu)建的過程，必須親歷親為，必須真學(xué)習(xí)。在此真實的學(xué)習(xí)過程中成為信息的接受者，同時轉(zhuǎn)換成信息的加工者，通過伴有思維的記憶達(dá)到素養(yǎng)的形成?！皫熣邆鞯朗跇I(yè)”，為什么要引領(lǐng)、引領(lǐng)什么、如何引領(lǐng)？這就需要教師真研究，研究高考真題、研究命題意圖、命題路徑，明白是什么，也明白為什么、怎么做。研究學(xué)生的弱點弱項，針對性搭建平臺，幫助學(xué)生展示交流、學(xué)會遷移應(yīng)用反思，點評引導(dǎo)學(xué)生對關(guān)鍵能力拓展深化，引導(dǎo)學(xué)生形成學(xué)科思想和價值觀念。以此為基礎(chǔ)給出知識助力點、給出能力助學(xué)方案，助力學(xué)生在真實的問題情境下解決真實的問題。