學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)下的高三化學(xué)專題復(fù)習(xí)

［摘 要］文章以高三化學(xué)專題復(fù)習(xí)課“物質(zhì)的分離提純”為例，探討在大概念統(tǒng)領(lǐng)下進(jìn)行高三專題復(fù)習(xí)教學(xué)的方法和策略。從高考真題出發(fā)，分析其設(shè)計(jì)的背景、問題的設(shè)置方式等，抽離出物質(zhì)分離提純的底層邏輯，即“性質(zhì)差異”大概念，在此大概念的基礎(chǔ)上分析解決高考真題中的相關(guān)問題，并引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建物質(zhì)分離提純的解題思維模型，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］大概念；高三專題復(fù)習(xí)；物質(zhì)的分離提純

［中圖分類號(hào)］" " G633.8" " " " ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］" " A" " " " ［文章編號(hào)］" " 1674-6058（2024）23-0062-04

學(xué)科大概念是課程內(nèi)容的核心，是學(xué)生即使忘掉某些知識(shí)細(xì)節(jié)仍能保存于頭腦中的核心認(rèn)識(shí)。高三化學(xué)復(fù)習(xí)階段，如何提高教學(xué)效果，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)，提高學(xué)生解題能力，是教師面臨的重要課題。而基于學(xué)科大概念的復(fù)習(xí)教學(xué)可以讓學(xué)生在“繁、雜、多”的化學(xué)體系中抽絲剝繭，透過現(xiàn)象看本質(zhì)。下面以“物質(zhì)的分離提純”為例，探討在大概念統(tǒng)領(lǐng)下進(jìn)行高三專題復(fù)習(xí)教學(xué)的方法和策略。

一、教學(xué)主題內(nèi)容與教學(xué)現(xiàn)狀分析

本課例屬于高三化學(xué)專題復(fù)習(xí)課，主要內(nèi)容包括：（1）常見的儀器及基本操作；（2）金屬和非金屬元素及其化合物的相關(guān)性質(zhì)；（3）氧化還原反應(yīng)及離子反應(yīng)的基本概念；（4）平衡移動(dòng)基本原理。學(xué)生學(xué)習(xí)分離提純的知識(shí)，不僅能解決高考中有關(guān)分離提純的問題，建立解決此類題型的基本思維模型，更重要的是能從錯(cuò)綜復(fù)雜的化學(xué)知識(shí)中透過現(xiàn)象看本質(zhì)， 并將知識(shí)遷移應(yīng)用至現(xiàn)實(shí)生活中，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。

對(duì)于“物質(zhì)的分離提純”的復(fù)習(xí)，傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)一般圍繞常見的儀器及基本操作展開，如過濾、結(jié)晶等。從簡單過濾延展至其他花式過濾，包括趁熱過濾、減壓過濾等；對(duì)于不同的結(jié)晶方式進(jìn)行一些針對(duì)性的復(fù)習(xí)。學(xué)生能接受和理解其中的知識(shí)點(diǎn)，但這些知識(shí)點(diǎn)是零散的、不夠系統(tǒng)的，而高考中關(guān)于物質(zhì)分離提純知識(shí)的考查不僅涉及以上單一的知識(shí)點(diǎn)，還涉及元素及其化合物的相關(guān)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)及離子反應(yīng)的基本概念、平衡移動(dòng)基本原理等綜合性知識(shí)。學(xué)生在一輪復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，能掌握一些物質(zhì)分離提純的基本操作及方法，但不知道解決物質(zhì)分離提純類問題的底層邏輯是“性質(zhì)差異”這一大概念；能從價(jià)類二維的角度對(duì)元素及其化合物的相關(guān)性質(zhì)做系統(tǒng)地歸納，但沒有構(gòu)建起物質(zhì)分離提純類問題的解題思維模型；對(duì)選擇性必修一教材中平衡移動(dòng)的相關(guān)原理有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和一定的知識(shí)儲(chǔ)備，但利用模型解決現(xiàn)實(shí)問題的能力尚有所欠缺。

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點(diǎn)

《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》明確指出，重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)［1］。本文結(jié)合鋰的提取應(yīng)用實(shí)例，回歸教材，引導(dǎo)學(xué)生分析得出解決物質(zhì)分離提純問題的核心是物質(zhì)性質(zhì)的差異，而“性質(zhì)差異”是化學(xué)的一個(gè)大概念。建立大概念旨在幫助學(xué)生構(gòu)建物質(zhì)分離提純的思維模型，并應(yīng)用此思維模型分析高考中的分離提純類試題，或遷移應(yīng)用至現(xiàn)實(shí)生活中，由此提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決真實(shí)問題的能力，建立和完善科學(xué)的思維方法。

本課例的創(chuàng)新點(diǎn)為在學(xué)科大概念的統(tǒng)領(lǐng)下，引導(dǎo)學(xué)生分析得出物質(zhì)分離提純的底層邏輯為“性質(zhì)差異”，并利用它解決選擇題、實(shí)驗(yàn)題、無機(jī)化工流程題、有機(jī)實(shí)驗(yàn)題等各類關(guān)于分離提純的題型，而不是對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行單一的專題復(fù)習(xí)。本節(jié)課從高考真題出發(fā)，分析其設(shè)計(jì)的背景、問題的設(shè)置方式等，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建物質(zhì)分離提純的解題思維模型，讓學(xué)生在面對(duì)各類題型時(shí)均能找到解題的落腳點(diǎn)——性質(zhì)差異。這種教學(xué)方法不僅能教會(huì)學(xué)生如何解題，還能提高學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.通過讓學(xué)生觀看“鹽湖提鋰”的視頻短片及展示該真實(shí)問題情境的高考真題，讓知識(shí)的建構(gòu)與真實(shí)情境融為一體，讓學(xué)生感受“無情境，不化學(xué)”的新課程理念，從而發(fā)展他們的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)。

2.通過分析教材中經(jīng)典的分離提純方法，建構(gòu)物質(zhì)分離提純的基本思維模型，讓學(xué)生知道物質(zhì)的分離提純是在“性質(zhì)差異”大概念的指引下進(jìn)行的，從而發(fā)展學(xué)生的有序思維和科學(xué)的思考方法。

3.通過分離提純的基本模型來分析真實(shí)情境中的相關(guān)問題，進(jìn)一步完善學(xué)生的解題思維模型，提高學(xué)生解決問題的能力。

四、教學(xué)流程

五、教學(xué)實(shí)錄

【環(huán)節(jié)一】基于分離提純方法選擇的核心依據(jù)，生成“性質(zhì)差異”大概念。

【創(chuàng)設(shè)情境】播放我國“鹽湖提鋰”的視頻短片并展示該真實(shí)情境下的高考真題。

（真題節(jié)選）全球?qū)︿囐Y源的需求不斷增長，“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進(jìn)行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水（含有Na+、Li+、Cl-及少量Mg2+、Ca2+），并設(shè)計(jì)了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。

【拋出核心問題】以上分離方法的依據(jù)是什么？

設(shè)計(jì)意圖：讓知識(shí)的建構(gòu)與真實(shí)情境融為一體，讓學(xué)生感受“無情境，不化學(xué)”的新課程理念，從而發(fā)展他們的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)。

【過渡】要解決以上問題，我們要先回歸教材，分析教材中分離提純的經(jīng)典實(shí)例，從中尋找答案。

【學(xué)習(xí)任務(wù)1】回歸教材，分析討論人教版高中化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1），并完成表2相關(guān)內(nèi)容的填寫。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生分析教材中經(jīng)典的除雜裝置圖，讓學(xué)生回歸教材，立足教材，贏得高考。

【評(píng)價(jià)任務(wù)1】通過對(duì)分離方法選擇的分析，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認(rèn)識(shí)水平。

該環(huán)節(jié)通過對(duì)分離方法的分析，啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)性質(zhì)差異決定分離提純的方法。性質(zhì)差異可以分為物理性質(zhì)差異和化學(xué)性質(zhì)差異，其中物理性質(zhì)差異可以從水溶性、密度、溶解度、熔沸點(diǎn)等角度思考；化學(xué)性質(zhì)差異可以從價(jià)類二維、平衡移動(dòng)原理等角度思考，由此生成“性質(zhì)差異”大概念。

【環(huán)節(jié)二】應(yīng)用“性質(zhì)差異”大概念，構(gòu)建解題思維模型并應(yīng)用。

【學(xué)習(xí)任務(wù)2】初步構(gòu)建解答分離提純類相關(guān)問題的思維模型（如圖2）。

【評(píng)價(jià)任務(wù)2】通過學(xué)生分析混合物組分的性質(zhì)差異情況，診斷并發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維水平。

【學(xué)習(xí)任務(wù)3】在“性質(zhì)差異”大概念的指引下，利用基本解題思維模型分析研究高考真題。

［例1］（2024·九省聯(lián)考廣西卷）實(shí)驗(yàn)室從藥用植物里提取“生物堿浸膏”的下列操作中，工具或儀器選用錯(cuò)誤的是（ ）。

【思考】請(qǐng)分析B、C、D三個(gè)選項(xiàng)的分離方法及其分離依據(jù)。

設(shè)計(jì)意圖：回顧九省聯(lián)考試題，提出核心問題，讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉解題思維模型中的物理性質(zhì)差異，從而知道分離提純類題型解答的核心依據(jù)是找到“性質(zhì)差異”。

［例2］（2022年高考湖北卷，節(jié)選）全球?qū)︿囐Y源的需求不斷增長，“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進(jìn)行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水（含有Na+、Li+、Cl-及少量Mg2+、Ca2+），并設(shè)計(jì)了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。

（1）“沉淀1”為" " " " " " " " " " " " "。

（2）向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " nbsp; " " " " 。

【解答】第（1）空設(shè)問的角度為分離的結(jié)果是什么；第（2）空設(shè)問的角度為分離方法的原因分析。無論哪一種設(shè)問角度，都可以從性質(zhì)差異的角度著手思考和解決問題。思考的順序?yàn)閮?yōu)先考慮物理性質(zhì)是否有較大差異，若無，則從化學(xué)性質(zhì)差異的角度考慮，在此具體為價(jià)類二維角度。

第（1）空中，在明確混合物組分有Na+、Li+、Cl-及少量Mg2+、Ca2+后，需要同時(shí)考慮加入的組分有OH-和Ca2+，這些離子之間沒有特別明顯的氧化還原特征，因此只需考慮離子之間的相互交換過程，由此可得出答案為“Mg（OH）2”。

第（2）空為分離方法的原因分析，學(xué)生普遍覺得該類題型很難，往往無從下手。經(jīng)過解題思維模型的構(gòu)建，學(xué)生學(xué)會(huì)從分離提純的底層邏輯出發(fā)，即從“性質(zhì)差異”的角度進(jìn)行分析，得出結(jié)果為“產(chǎn)生CaCO3沉淀”。

設(shè)計(jì)意圖：通過研究以真實(shí)情境為背景的高考真題，使學(xué)生掌握應(yīng)用“性質(zhì)差異”大概念解決化工生產(chǎn)流程問題的方法，感受“無情境，不化學(xué)”的同時(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維。

【評(píng)價(jià)任務(wù)3】通過學(xué)生對(duì)高考真題的交流與點(diǎn)評(píng)情況，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)常見物質(zhì)分離提純思維模型的應(yīng)用情況。

【環(huán)節(jié)三】完善模型，升華思維。

［例3］（2022年高考湖北卷，節(jié)選）高技術(shù)領(lǐng)域常使用高純?cè)噭?。純磷酸（熔點(diǎn)為42 ℃，易吸潮）可通過市售85%磷酸溶液減壓蒸餾除水、結(jié)晶除雜得到，純化過程需要嚴(yán)格控制溫度和水分，溫度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O（熔點(diǎn)為30 ℃），高于100 ℃則發(fā)生分子間脫水生成焦磷酸等。某興趣小組為制備磷酸晶體設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如下（裝置圖略）：

（7）磷酸中少量的水極難除去的原因是" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 。

【解答】此空的難度較大，學(xué)生熱烈地討論后，結(jié)合信息得出“磷酸易與水形成結(jié)晶水合物”等答案，但大多只是陳述事實(shí)，并沒有解釋原因。

教師適時(shí)引導(dǎo)：能分離是因?yàn)樾再|(zhì)有差異，那么難分離呢？學(xué)生繼續(xù)討論得出：難分離是因?yàn)榱姿崤c水分子的性質(zhì)較為相似。教師進(jìn)一步引導(dǎo)：性質(zhì)差異決定分離方法，那么什么決定性質(zhì)呢？學(xué)生很快得出“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的結(jié)論，進(jìn)而思考磷酸和水分子的結(jié)構(gòu)相似之處，得出答案“它們均含有羥基，易形成分子間氫鍵”，從而進(jìn)一步完善分離提純類題型的解題思維模型（如圖3），即可從結(jié)構(gòu)差異的角度思考問題。

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)以上問題的分析、思考與討論，引導(dǎo)學(xué)生順利解決問題的同時(shí)，進(jìn)一步完善分離提純類題型的解題思維模型。此外，學(xué)生的思維在討論過程中會(huì)產(chǎn)生碰撞，觸發(fā)學(xué)生開動(dòng)腦筋，從本質(zhì)出發(fā)，有助于學(xué)生未來面對(duì)多變的題型時(shí)能夠泰然處之，落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

六、教學(xué)效果與反思

在整個(gè)課堂中，學(xué)生能獨(dú)立思考，具有創(chuàng)造性思維，能根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)差異選擇合適的分離提純方法。從表現(xiàn)性評(píng)價(jià)來看，學(xué)生能提取情境中的關(guān)鍵信息，并對(duì)信息進(jìn)行邏輯推理、分析，在多重性質(zhì)的差異關(guān)系中找到主要矛盾和次要矛盾，并能基于性質(zhì)的差異得出科學(xué)、合理的結(jié)論，總而言之，大概念統(tǒng)領(lǐng)下的教學(xué)不僅能對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸類整理，更重要的是還能架起學(xué)校與社會(huì)之間的橋梁，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決真實(shí)情境中的諸多問題，未來能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。

［" "參" "考" "文" "獻(xiàn)" "］

［1］" 中華人民共和國教育部.普通高中課程方案：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

（責(zé)任編輯 羅 艷）