基于化學學科核心素養的試題分析——以2018年全國卷Ⅰ理綜化學為例

江西 鄭 莉 姜建文

1.基于學科核心素養的試題分析

1.1 構建試題分析框架

知識技能是化學學科核心素養的必要基礎。在解決問題的過程中，學生通過能力活動將內隱的核心素養展現的同時，體現一定的素養水平。因此，知識技能是解決問題的關鍵基礎，情境素材是問題提出的主要載體，問題和任務是學生素養表現的驅動力。本文基于知識技能、情境素材、問題任務、素養表現、素養水平5個要素，構建“基于核心素養視角”的試題分析框架，如圖1所示。

圖1 “基于核心素養視角”的試題分析框架

1.2 基于試題分析框架的分析示例

下面分別以2018年全國高考卷Ⅰ理綜化學的選擇題第7題和非選擇題第26題為例進行說明該框架的應用。

【例1】(2018·全國高考Ⅰ·7)磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)電池是新能源汽車的動力電池之一。采用濕法冶金工藝回收廢舊磷酸亞鐵鋰電池正極片中的金屬，其流程如下：

下列敘述錯誤的是

( )

A.合理處理廢舊電池有利于保護環境和資源再利用

B.從“正極片”中可回收的金屬元素有Al、Fe、Li

C.“沉淀”反應的金屬離子為Fe3+

D.上述流程中可用硫酸鈉代替碳酸鈉

【答案】D

【例2】(2018·全國卷Ⅰ·26)醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示。回答下列問題：

(1)實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是________。儀器a的名稱是________。

(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。

①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，該反應的離子方程式為____________________。

②同時c中有氣體產生，該氣體的作用是________________。

(3)打開K3，關閉K1和K2，c中亮藍色溶液流入d，其原因是________________；d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是________、________、洗滌、干燥。

(4)指出裝置d可能存在的缺點________。

【解析】本題選擇氣體分析中的氧氣吸收劑醋酸亞鉻為情境素材，考查醋酸亞鉻的實驗室制法。第(1)問主要考查學生對蒸餾水煮沸操作目的的理解及分液漏斗儀器圖的識別，反映“證據推理與模型認知”核心素養中的水平1以及“科學探究與創新意識”素養中的水平2中“能收集實驗證據，并基于實驗事實得出結論”的素養表現。第(2)①問考查離子方程式的書寫，學生根據題干中給出“醋酸亞鉻的制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻”的信息，再結合題干中提供的實驗現象“溶液由綠色逐漸變為亮藍色”即可知道發生的反應為鋅還原三價鉻得到二價鉻的離子反應，再根據電荷守恒和原子守恒即可寫出離子方程式。可見試題考查學生依據宏觀的實驗現象和微觀的離子變化，并利用電荷守恒和原子守恒的化學理論正確推測出離子反應方程式，凸顯“證據推理與模型認知”核心素養中的水平2。第(2)②問考查對實驗操作用途的分析與解釋，學生需要對整個實驗制備體系進行系統分析，根據制備體系中無需用到氫氣，可判斷氫氣的作用為排出c中的空氣，主要考查學生在“科學探究與創新意識”水平2中“基于實驗事實得出結論”的素養表現。第(3)問需要學生對實驗操作和現象進行整體把握和分析，根據題干信息，當打開K3時，c中液體進入d，再分析整個制備體系可知因c中產生了氫氣，且體系為密封狀態，故c中壓強增大使c中液體進入到d；第二個空根據題干中醋酸亞鉻“難溶于冷水”可知為了減小醋酸亞鉻溶解度，應該先冷卻或者進行冰浴，之后再過濾。體現試題考查“科學探究與創新意識”中的水平3：收集實驗證據，基于現象進行分析并得出結論。同時，該問還傳達可運用化學知識和方法制備醋酸亞鉻的重要思想，反映化學在解決生產、生活中簡單化學問題的重要作用。第(4)問是對實驗裝置合理評價，需要學生理解整個實驗裝置體系及反應流程，并結合裝置d及產物特征進行分析評價，主要考查“科學探究與創新意識”中的水平4：評價和優化方案。

1.3 試題考查的核心素養統計

為保證化學滿分為100分，本文以2018年高考卷Ⅰ化學部分為例按圖1所示框架進行化學核心素養視角下進行簡要分析。因同一道試題可考查學生化學素養中的不同類型、不同水平，故本次分析的題目雖僅有30道，但試題中出現的化學核心素養頻數為54次。信度檢測結果為0.95，最終結果見表1。

表1 2018年全國高考新課標卷Ⅰ理綜化學試題的測評素養分布

根據表1中題目分布的頻數為測量數目，對5大核心素養考查的頻數以柱狀圖表示(如圖2所示)。

圖2 試題中各核心素養頻數分布

以表1各個單元格出現的試題數之和為測量目標總數，構建素養類型和素養水平在試題中的頻數和頻率分布表，如表2所示。各類型的化學核心素養水平頻率=該化學核心素養水平的頻數/試題中出現的化學核心素養總頻數。

表2 測量素養的“頻數+頻率”分布

2.建議

2018年高考是國家課程標準修訂后的第一次高考，既是傳統“三維目標”的繼承，又是當今“核心素養”的發展，具有承上啟下的重要作用。根據對2018年全國高考卷Ⅰ考查核心素養的情況提出如下的教學建議：

(1)依據課標，注重基礎

2018年全國高考卷Ⅰ對水平1的考查頻率為24.1%，具有較高的比重，可見試題注重對基礎知識的考查，突出基礎的重要性。化學基礎知識是化學學習的關鍵。《普通高中化學課程標準(2017版)》是教師進行教學的重要依據，為使教學合理化，知識科學化，學習有效化，緊密結合化學新課程標準進行教學設計，依據學業質量標準的要求把握教學內容的深廣度。

(2)創設情境，提高素養

此套試題緊密聯系環保、醫藥、材料、能源等素材進行創設問題情境，展示科技成果，突出化學在生產、生活、社會及科研中的重要作用。試題要設置真實情境，教學中更應開展情境化教學。

(3)貼近教材，加強實驗

2018年全國高考卷Ⅰ對“科學探究與創新意識”考查的頻率最大，高達29.6%。可見化學試題十分注重化學實驗部分，注重考查學生的實驗操作能力和科學創新意識。可見化學實驗是化學學科專屬的特色，作為化學教師應該大力發揮學科特色，利用化學實驗培養學生動手操作能力和理論實踐相結合的思維。