崔 璨 王后雄
學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)習(xí)得、理解、內(nèi)化而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力,是學(xué)生未來發(fā)展的基礎(chǔ)?!镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017 年版)》(下文簡稱新課標(biāo))將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)分為“宏觀辨識(shí)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(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”5大方面,并明確指出試題命制必須堅(jiān)持以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為測試宗旨、以真實(shí)情境為測試載體、以實(shí)際問題為測試任務(wù)、以化學(xué)知識(shí)為解決問題的工具。[1]因此,在探究試題特點(diǎn)、命題意圖、命題規(guī)律的基礎(chǔ)上,深入挖掘試題所承載的核心素養(yǎng)信息,借此完善學(xué)生化學(xué)學(xué)科的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化學(xué)生化學(xué)學(xué)科的思維訓(xùn)練、促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科的情感升華,是化學(xué)教育研究者和一線教師關(guān)注的焦點(diǎn)。[2]本文基于新課標(biāo)的內(nèi)容要求,設(shè)計(jì)了基于學(xué)科核心素養(yǎng)的試題分析框架,對(duì)2019 年高考理綜全國卷I 化學(xué)試題中核心素養(yǎng)的考查狀況進(jìn)行分析,總結(jié)試題特點(diǎn),提出改進(jìn)化學(xué)教學(xué)的幾點(diǎn)建議,為一線教師的教學(xué)實(shí)踐提供參考。
“宏觀辨識(shí)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(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”5 大化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是立足于高中學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)過程的,其具體內(nèi)涵要求教師在教學(xué)實(shí)踐中關(guān)注生活與社會(huì)實(shí)際問題,以創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境的方式促進(jìn)學(xué)生靈活運(yùn)用化學(xué)知識(shí),培養(yǎng)學(xué)科關(guān)鍵能力,最終實(shí)現(xiàn)發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。
高考命題必須堅(jiān)持以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向,準(zhǔn)確把握“素養(yǎng)”“情境”“問題”“知識(shí)”和“能力”5 個(gè)要素在命題中的定位與相互聯(lián)系?!扒榫场笔恰皢栴}”的載體,“問題”融入“情境”之中,兩者相輔相成;“情境”“知識(shí)”和“能力”同時(shí)服務(wù)于“問題”的解決,四者之間存在著密切的聯(lián)系;情境的設(shè)計(jì)、知識(shí)的應(yīng)用、能力的培養(yǎng)、問題的提出與解決均有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的測試。[1]基于學(xué)科核心素養(yǎng)的試題分析也應(yīng)從真實(shí)情境、實(shí)際問題、必備知識(shí)、關(guān)鍵能力4 個(gè)角度進(jìn)行分析評(píng)價(jià),由此,筆者提出了以下基于核心素養(yǎng)的試題分析框架(如圖1 所示)。
圖1 基于學(xué)科核心素養(yǎng)的試題分析框架
由表1 可知,3 套試題的考查范圍基本涉及化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)5 大方面及學(xué)業(yè)質(zhì)量各級(jí)水平。首先,2019 年3 套全國卷的化學(xué)試題對(duì)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”考查頻次最多,考查集中于水平1[如全國卷Ⅰ第7 題、全國卷Ⅱ第11 題、全國卷Ⅲ第26(6)題];對(duì)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的考查頻次次之,考查集中于水平2(如全國卷Ⅰ第9題、全國卷Ⅱ第12 題、全國卷Ⅲ第10 題),說明化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)中關(guān)于這兩方面的試題難度較小,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求不高。其次,試題對(duì)“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”考查頻次相同,考查集中于水平4[如全國卷Ⅰ第27(5)題、全國卷Ⅱ第 27(2)題、全國卷Ⅲ第 36(3)題考查了“變化觀念與平衡思想”;全國卷Ⅰ第13 題、全國卷Ⅱ第9 題、全國卷Ⅲ第28(2)題考查了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”],說明此類試題難度很大,側(cè)重考查和發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。最后,試題對(duì)“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”考查最少,考查集中于水平3,旨在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)與生活、生產(chǎn)的密切聯(lián)系,樹立“綠色化學(xué)”“化學(xué)服務(wù)社會(huì)”等理念。
表1 2019 年3 套高考全國卷化學(xué)試題中核心素養(yǎng)考查頻次
2019 年高考理綜全國卷I 化學(xué)試題包括選擇題(第 7~13 題)和非選擇題(第 26~36 題)兩大題型。本文基于學(xué)科核心素養(yǎng)的試題分析框架(圖1),從試題的真實(shí)情境和實(shí)際問題入手,以解決問題所需的必備知識(shí)和關(guān)鍵能力為線索,對(duì)2019 年全國卷I 化學(xué)試題進(jìn)行分析,提煉出內(nèi)隱于每一道試題中的核心素養(yǎng)及其水平等級(jí)。
表2、表3 的“素養(yǎng)水平刻畫(a-b)”中:“a”表示學(xué)業(yè)質(zhì)量水平等級(jí),共劃分為4 級(jí),等級(jí)越高說明對(duì)應(yīng)試題的難度就越大;“b”表示化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的5 個(gè)方面,序號(hào)1 側(cè)重對(duì)應(yīng)“素養(yǎng)1宏觀辨識(shí)與微觀探析”和“素養(yǎng)3 證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、序號(hào)2 側(cè)重對(duì)應(yīng)“素養(yǎng)2 變化觀念與平衡思想”、序號(hào)3 側(cè)重對(duì)應(yīng)“素養(yǎng)4 科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”、序號(hào)4 側(cè)重對(duì)應(yīng)“素養(yǎng)5 科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”。[1]如表2 中選擇題第7 題“素養(yǎng)水平刻畫(a-b)”是“1-1”,表明本題考查的素養(yǎng)水平是水平1,素養(yǎng)維度是“宏觀辨識(shí)與微觀探析”。
由表2 和表3 可見:選擇題考查的素養(yǎng)單一但水平等級(jí)多元,梯度合理,除了水平1 只有一題,水平2、水平3、水平4 均有兩題;非選擇題考查的素養(yǎng)和其水平等級(jí)都較為多元,試題難度相對(duì)較高,如水平4 的考查次數(shù)多達(dá)14 次,說明試題不僅保證了基礎(chǔ)性、綜合性,還注重考查學(xué)生的能力。同一道題既可以考查多方面的素養(yǎng),又可以考查某一具體素養(yǎng)的不同級(jí)水平[3],如全國卷I 第36 題,既考查了“宏觀辨識(shí)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(shí)”4 方面素養(yǎng),又考查了“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的水平1、水平2,說明試題設(shè)計(jì)梯度合理,層次分明。
表2 2019 年高考全國卷I 化學(xué)選擇題內(nèi)容分析
可以看出,高考化學(xué)試題準(zhǔn)確把握了真實(shí)情境、實(shí)際問題、必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、核心素養(yǎng)5個(gè)要素在命題中的定位與相互聯(lián)系。真實(shí)情境、必備知識(shí)、關(guān)鍵能力服務(wù)于實(shí)際問題的提出和解決,同時(shí),情境的設(shè)計(jì)、知識(shí)與能力的運(yùn)用、問題的提出和解決均有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測試。[1]以上說明化學(xué)試題內(nèi)容設(shè)計(jì)合理、知識(shí)點(diǎn)覆蓋面大、試題難度合宜,在突出對(duì)主干知識(shí)的考查之外,還注重評(píng)估學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)科潛能。
真實(shí)、具體的情境是培養(yǎng)、發(fā)展、測試學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的最佳載體。[1]試題情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際,關(guān)注中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化,展示科學(xué)技術(shù)最新成果,在體現(xiàn)“真實(shí)性、有價(jià)值”的同時(shí),拓展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科視野,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)科自豪感。
如2019 年全國卷I 第7 題中的“瓷器”“秦始皇兵馬俑”、全國卷Ⅱ第11 題中的“春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始干”等都屬于優(yōu)秀傳統(tǒng)文化類情境材料,能夠引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注中華文化中的科學(xué)元素,繼承、弘揚(yáng)、創(chuàng)新古代科學(xué)精神和科技文明。全國卷I 第28 題與我國化學(xué)工作者在Science 發(fā)表的“沉積在α-MoC 上單層金原子對(duì)水煤氣的低溫催化反應(yīng)”中的水煤氣轉(zhuǎn)換有關(guān);第35 題涉及我國化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在Nature 上發(fā)表的“雙相納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度鎂合金”中的MgCu2微小晶粒,這兩題都呈現(xiàn)了我國最新的重大創(chuàng)新科研成果,展示了化學(xué)工作者在工業(yè)和科研上的巨大貢獻(xiàn)。這些真實(shí)鮮活的情境既展現(xiàn)了我國古代輝煌的工藝成就,又顯示了當(dāng)今我國雄厚的科研實(shí)力;既能大大增強(qiáng)學(xué)生的文化認(rèn)同感和民族自信心,也能幫助學(xué)生充分認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科對(duì)國家發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的貢獻(xiàn),使學(xué)生真切體會(huì)到化學(xué)的學(xué)科價(jià)值與社會(huì)價(jià)值,可以引領(lǐng)和鼓勵(lì)更多學(xué)生熱愛化學(xué),甚至選擇化學(xué)作為終生奮斗的事業(yè),最終促進(jìn)化學(xué)學(xué)科的繁榮發(fā)展。
高考化學(xué)試題知識(shí)點(diǎn)覆蓋面大,基本涵蓋了高中化學(xué)的主干知識(shí),如元素化合物、有機(jī)化合物、氧化還原反應(yīng)、原電池等,其中相當(dāng)一部分試題是以權(quán)威學(xué)術(shù)期刊、最新技術(shù)專利為素材命制的,以考查學(xué)生化學(xué)知識(shí)為出發(fā)點(diǎn),要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)思想和方法對(duì)試題進(jìn)行分析、評(píng)價(jià),最終的落腳點(diǎn)是考查學(xué)生的學(xué)科綜合能力。
表3 2019 年高考全國卷I 化學(xué)非選擇題內(nèi)容分析
續(xù)表
如2019 年全國卷I 第8 題需要學(xué)生識(shí)別官能團(tuán),根據(jù)教材中各類典型有機(jī)物的性質(zhì),推斷試題中所給化合物的性質(zhì),考查了學(xué)生的化學(xué)語言及應(yīng)用能力、化學(xué)方法及分析能力;第27 題涉及的考點(diǎn)有:油脂的水解、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素、H2S 氣體吸收和防倒吸裝置的選擇、氧化還原反應(yīng)、Fe3+的水解、物質(zhì)的結(jié)晶過程、信息型化學(xué)式的書寫、簡單的化學(xué)計(jì)算等,考查了學(xué)生化學(xué)語言及應(yīng)用能力、化學(xué)方法及分析能力、化學(xué)實(shí)驗(yàn)及探究能力、化學(xué)計(jì)量及計(jì)算能力。[4]全國卷Ⅱ第28 題以“實(shí)驗(yàn)室從茶葉中提取咖啡因”為素材,要求學(xué)生讀懂流程圖,推斷出流程中各步驟、各試劑的作用,在考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、有機(jī)物的性質(zhì)等知識(shí)的同時(shí),更注重測試學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)及探究能力、接受和整合化學(xué)信息能力。從整體上來看,2019 年高考化學(xué)試題立足化學(xué)知識(shí),突出對(duì)學(xué)生“分析—綜合—評(píng)價(jià)—?jiǎng)?chuàng)造”的高階思維能力的考查,注重發(fā)展學(xué)生的綜合素質(zhì),充分體現(xiàn)了高考能力立意的價(jià)值追求。
基于學(xué)生的認(rèn)知水平和心理特點(diǎn),2019 年高考化學(xué)試題將精心設(shè)置的實(shí)際問題融入與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境發(fā)展成果等密切相關(guān)的真實(shí)情境中,形成了豐富而生動(dòng)的測試任務(wù),以期引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題,啟發(fā)與養(yǎng)成學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)與能力。
2019 年全國卷I 第12 題著眼于氨合成工業(yè)生產(chǎn)中的高能耗問題,創(chuàng)造性地利用生物燃料電池原理合成氨,降低了能耗,提高了氨的轉(zhuǎn)化率;第27 題以廢鐵屑制備硫酸鐵銨的實(shí)驗(yàn)室流程為情境材料,既體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)特征,又符合工業(yè)生產(chǎn)變廢為寶、節(jié)約資源的理念。全國卷Ⅲ第13題中,科學(xué)家們利用三維多孔海綿狀Zn(3D—Zn)可以高效沉積ZnO 的特點(diǎn),巧妙設(shè)計(jì)出采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D—Zn—NiOOH 二次電池,大大提高了電池的穩(wěn)定性和循環(huán)效率;第28 題中,針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量都迅速增長的實(shí)際問題,科學(xué)家們積極研究將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的新技術(shù),在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上,大膽采用碳基電極材料,運(yùn)用電化學(xué)原理設(shè)計(jì)了新的工藝方案。
化學(xué)試題以結(jié)構(gòu)合理、不同復(fù)雜程度的實(shí)際問題為抓手,將知識(shí)技能、關(guān)鍵能力和學(xué)科素養(yǎng)有機(jī)融合,這些真實(shí)、有意義的情境既激發(fā)了學(xué)生科學(xué)探究的興趣和欲望,又積極引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注資源利用、環(huán)境保護(hù)等與日常生活、人類發(fā)展息息相關(guān)的熱點(diǎn)問題,體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科巨大的社會(huì)價(jià)值,能夠增加學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的熱愛,有效促進(jìn)其實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)和能力的發(fā)展。
化學(xué)知識(shí)、思想和方法是解決化學(xué)問題必不可少的工具,也是培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體。2019 年高考化學(xué)試題注重對(duì)主干知識(shí)、重要學(xué)科思想和方法、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的考查,同時(shí)突出了對(duì)核心素養(yǎng)各方面和各水平的分級(jí)測評(píng),對(duì)各方面素養(yǎng)所對(duì)應(yīng)的知識(shí)組塊的要求明顯不同。比如,“宏觀辨識(shí)與微觀探析”所對(duì)應(yīng)的對(duì)阿伏伽德羅常數(shù)、元素周期表的考查都較為淺顯,而“變化觀念與平衡思想”所對(duì)應(yīng)的對(duì)化學(xué)平衡、電離與水解平衡的考查難度則更大一些。因此,在化學(xué)教學(xué)中,應(yīng)明確教學(xué)內(nèi)容在各學(xué)段的不同要求。
以化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化為例:在必修階段,可以僅要求學(xué)生基于具體的現(xiàn)象與事實(shí)描述和說明化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化;而在選擇性必修階段,則應(yīng)該要求學(xué)生能基于化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)來解釋和說明化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化,從“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”(STSE)角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)與能量變化的價(jià)值,進(jìn)而理解化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的原理,體會(huì)原電池與電解池對(duì)于物能循環(huán)利用的意義。[1]從核心素養(yǎng)視角來看,對(duì)熱能的轉(zhuǎn)化及蓋斯定律的考查較簡單,對(duì)化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化及原電池與電解池的考查難度較大,這些內(nèi)容要求學(xué)生理解化學(xué)的本質(zhì)和規(guī)律。因此,教師要統(tǒng)籌規(guī)劃教學(xué)的深度與廣度,重視知識(shí)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化、認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化和核心觀念的結(jié)構(gòu)化[1],提高日常教學(xué)實(shí)踐的有效性,提升教學(xué)效果。
真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)可以讓化學(xué)知識(shí)的考查變得生動(dòng)、有意義。2019 年高考化學(xué)試題情境材料主要來源于日常生活中的STSE 問題、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、最新的科技發(fā)展成果、工業(yè)生產(chǎn)流程、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等,特別是科技成果類材料,近年來越來越受到命題者的青睞。因此,化學(xué)教師尤為需要關(guān)注化學(xué)科技的前沿信息,了解最新的科研方法和技術(shù),挖掘最新成果中體現(xiàn)的學(xué)科價(jià)值和社會(huì)價(jià)值,巧妙地將這些素材運(yùn)用在常規(guī)教學(xué)內(nèi)容的講授中,拓寬學(xué)生的科學(xué)視野,增進(jìn)學(xué)生的學(xué)科理解,從實(shí)踐層面引導(dǎo)、激勵(lì)學(xué)生勇于探索、大膽創(chuàng)新,將教材中的枯燥無味的“死”知識(shí)變成妙趣橫生的“活”科研。
教師在創(chuàng)設(shè)問題情境時(shí):一要認(rèn)真分析情境材料,保證素材與教學(xué)內(nèi)容的適切性,如“汽車尾氣及其危害”的素材適合“氧化還原反應(yīng)”而不適合“氮及其化合物”;二要研究情境材料的內(nèi)容、特點(diǎn),結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行真實(shí)問題情境的整體設(shè)計(jì)。好的情境材料蘊(yùn)含豐富的內(nèi)容,從不同的側(cè)重點(diǎn)合理開發(fā)后能用于多個(gè)教學(xué)內(nèi)容,而一節(jié)課往往由多個(gè)情境材料共同參與,因此,研究情境材料的內(nèi)容和特點(diǎn)并進(jìn)行課堂內(nèi)容的整體設(shè)計(jì)對(duì)于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)極其重要,這一環(huán)節(jié)同時(shí)也考驗(yàn)了教師的教學(xué)設(shè)計(jì)能力。
化學(xué)科學(xué)就在人們身邊,已經(jīng)并且還將繼續(xù)為環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)、人類健康等做出巨大貢獻(xiàn)。[5]高考化學(xué)試題十分關(guān)注生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題,也強(qiáng)調(diào)重視通過化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)換、制取方法的創(chuàng)新、技術(shù)設(shè)備的改進(jìn)等來改善現(xiàn)實(shí)生活中的不足,希望提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決化學(xué)問題的能力。以2019 年全國卷I 第26 題為例,在“以硼鎂礦為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程”的真實(shí)情境中,試題提出了8 個(gè)實(shí)際問題,涉及化學(xué)方程式與離子方程式的書寫、化學(xué)物質(zhì)及其性質(zhì)的判斷與檢驗(yàn),體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生接受和整合化學(xué)信息能力、化學(xué)語言及應(yīng)用能力、化學(xué)方法及分析能力、化學(xué)實(shí)驗(yàn)及探究能力4 種學(xué)科關(guān)鍵能力的考查。[2]因此,教師要重視培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的實(shí)際問題的意識(shí),注重啟迪學(xué)生的科學(xué)思維,鼓勵(lì)其針對(duì)問題自主建構(gòu)、合理聯(lián)想,在問題解決的過程中培養(yǎng)他們的學(xué)科關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)。