深度學習視角下2019年全國高考Ⅱ卷理綜化學第28題的分析及啟示

王楠 吳曉紅

[摘要]新課標要求將培養學生的學科核心素養作為教育教學的核心任務，而深度學習是落實學科核心素養培養的基本途徑。基于深度學習理念，對2019年全國高考Ⅱ卷理綜化學第28題進行分析，目的是在一定程度上反映高考試題對學生學科核心素養的考查重點，闡述深度學習對于化學教學改革及高考備考的重要作用。

[關鍵詞]深度學習;學科核心素養;試題分析

[中圖分類號]G633.8[文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）08-0050-03

隨著基礎教育改革的持續深入，以及《普通高中化學課程標準（2017年版）》的實施，高考化學試題逐步從單純考查學生知識掌握情況向檢驗學生解決問題能力和學科核心素養發展的方向轉變，這與化學深度學習的理念不謀而合。

近兩年，深度學習理念越來越受到教育工作者的廣泛關注。胡久華等人提出的化學深度學習的內涵為：在教師的引導下，學生圍繞著具有挑戰性的學習主題，開展以化學實驗為主的多種探究活動，從宏微結合、變化守恒的視角，運用證據推理與模型認知的思維方式，解決綜合復雜問題，獲得結構化的化學核心知識，建立運用化學學科思想解決問題的思路與方法，培養科學探究與創新意識、科學態度與社會責任，促進化學學科核心素養的發展。從中可以總結出，化學深度學習的特征為：深度學習的本質是學生在理解知識的基礎上，能將所學知識遷移應用;深度學習的活動是以化學實驗為主的多種有挑戰性的探究活動;深度學習的結果是培養學生運用證據推理、模型認知等思維方式，以及解決新問題或解決真實情景中的復雜問題的能力。本文將基于深度學習的這三個特征，對2019年全國高考Ⅱ卷理綜化學第28題進行分析，探析新課程改革背景下高考化學試題的特點，明確深度學習對新課改背景下高考備考以及學生化學學科核心素養發展的重要作用。

一、試題分析

2019年全國高考Ⅱ卷理綜化學第28題，以大學有機化學實驗“茶葉中提取咖啡因”為試題背景，綜合考查學生對化學實驗相關知識的掌握情況。試題內容如下：

咖啡因是一種生物堿（易溶于水及乙醇，熔點234.5℃，100℃以上開始升華），有興奮大腦神經和利尿等作用。茶葉中含咖啡因約1%-5%、單寧酸（K_a約為10^-6，易溶于水及乙醇）約3%-10%，還含有色素、纖維素等。實驗室從茶葉中提取咖啡因的流程如圖1所示。

索氏提取裝置如圖2所示。實驗時燒瓶中溶劑受熱蒸發，蒸汽沿蒸汽導管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入濾紙套筒1中，與茶葉未接觸，進行萃取。萃取液液面達到虹吸管3頂端時，經虹吸管3返回燒瓶，從而實現對茶葉末的連續萃取。回答下列問題：

1.以化學核心知識載體，考查學生知識遷移的能力

這道題著重考查學生對化學實驗基礎知識和基本技能的掌握情況。第（1）問中考查“液體加熱實驗中，一般都要加入沸石”這一知識點。第（2）問考查學生對化學實驗中安全問題的掌握情況。第（3）問考查學生對蒸餾裝置的熟悉程度。第（5）問考查學生對分離提純方法的掌握情況，包括常用分離提純方法有哪些，分別在什么情況下使用，以及相對應的實驗裝置是什么等。通過分析發現，雖然試題情境是完全陌生的，但是問題既沒有考查從茶葉中提取咖啡因的反應原理，也沒有以索氏提取器的工作原理設問，而是著重考查學生對實驗安全、蒸餾裝置以及分離提純方法等化學實驗基礎知識和基本技能的掌握情況。因此，化學深度學習首先強調教師在教學中引導學生掌握化學核心知識，只有這樣才能“以不變應萬變”。學生在掌握核心知識的基礎上，對已有知識進行遷移就能解答相應的問題。第（1）問以實驗樣品的處理為載體，設問“實驗時將茶葉研細的目的是什么”，類似的問題學生在工藝流程題中經常碰到，一般是問將礦石樣品粉碎或研細的目的是什么。如果學生能夠在已有知識的基礎上進行分析、推理，認識這道題的本質，并將已有知識遷移到新的情境中，解答這道題就很容易了。

2.以陌生情境作為試題背景，創設具有挑戰性的探究活動

往年的試題中或多或少會出現新的情境素材、實驗裝置，但至少用到的實驗儀器是學生見過的。而這道題以大學的有機實驗為背景，實驗中涉及的分離提純的方法——升華，在高中化學中幾乎沒有提及，而對于蒸餾裝置、升華裝置大多數學生之前都沒有見過。因此，相比于問題本身，克服完全陌生的情境素材、從陌生的素材中挖掘熟悉的信息對學生來說更具挑戰。

實際上，索氏提取法在生活中已經有所應用，有一種“虹吸煮咖啡”的工作過程與索氏提取法的原理類似。深度學習強調教師在課堂教學中創設真實的情境，緊密聯系學生的生活實際。一方面可以激發學生學習化學的興趣，另一方面可以拓寬學生的視野。科學本身就是探究的過程，面對陌生的情境素材更需要學生發揮科學探究的精神。深度學習強調通過具有挑戰性的探究活動培養學生的“科學探究”學科核心素養。這樣，學生在遇到陌生的情境素材時才不會不知所措，對知識的運用才會更加游刃有余。

3.提供充分的解題信息，考查學生獲取信息、推理論證等能力

試題背景雖然是一個陌生的實驗，但題目提供了大量與試題相關的信息，包括咖啡因的性質、用途，茶葉的組成成分，索氏提取器的工作原理，以及從茶葉中提取咖啡因的操作流程圖。學生解答問題時需要在掌握化學實驗知識的基礎上，運用化學思想對題目中給出的信息進行分析、整合，得出答案。第（2）問中問到“采用索氏提取器的優點”，學生通過提取、分析題目中索氏提取器工作原理的相關信息，可以發現索氏提取器能夠“實現對茶葉末的連續萃取”，同時也實現了溶劑的反復使用，減少溶劑的使用量。第（4）問中，生石灰是一種堿性氧化物，它中和的一定是一種酸性物質。提取液的成分包括溶劑乙醇和從茶葉中提取出的物質，排除乙醇，那么這種酸性物質一定來自茶葉。從題目中給出的有關茶葉成分的信息著手分析，其成分中有一種酸——單寧酸，問題的答案自然就出來了。還有第（5）問，“分離提純咖啡因的方法是什么”，學生在乎時學習中接觸到過濾、萃取、蒸餾等分離提純的方法較多，幾乎沒有接觸過用升華的方法進行分離提純。因此學生解答此問題可能存在一定困難。題目中在介紹咖啡因的性質時提到“咖啡因在100℃以上開始升華”，如果學生提取到這條信息，再結合裝置圖，就能夠找到問題的答案。通過上述分析可以發現，這道題重點考查學生從眾多信息中提取有效信息，并運用證據推理對所提取的信息進行分析、整合的能力。

二、總結與啟示

通過上述分析可以看出，2019年全國高考Ⅱ卷理綜化學第28題的命題特點：在知識層面考查的內容難度并不大，著重考查學生對化學實驗核心知識的掌握情況;在能力層面，更加注重考查學生知識遷移、提取有效信息以及推理論證等思維方法及解決實際問題的能力。既體現了課程標準中對學生“必備知識、關鍵能力、學科素養、核心價值”的考查目標，也體現了深度學習的內涵。因此，教師在化學教學過程及高考備考中應該切實落實深度學習理念。

1.整合化學核心知識，引導學生夯實化學基礎知識

雖然高考化學試題中問題的呈現方式、問題的情境背景很豐富，但是當我們分析問題本質時就會發現，考查的都是化學基礎知識。因此，引導學生掌握基礎知識是化學教學的重點。很多學生反映化學知識多并且零散，沒有規律，學習起來很吃力。事實上，化學知識之間有著緊密的聯系。比如第28題中提取咖啡因的過程就可以將蒸餾、萃取、升華三個實驗操作聯系起來。因此，教師在教學中要注重引導學生建立化學知識之間的聯系。深度學習教學理念提出按照一定的依據整合化學核心知識，建立化學知識體系。通過這樣的方法，引導學生系統地學習化學知識，減輕學生記憶化學知識的負擔，強化學生對化學基礎知識的掌握。

2.創設真實的問題情境，提升學生解決問題的能力

如果第28題沒有“提取咖啡因”的情境背景，那么這道題中涉及的所有問題對于學生來說難度將會大大降低。挖掘中華民族優秀傳統文化，精選最新的科學研究成果，將化學基礎知識融入真實的問題情境，考查學生分析和解決化學問題的能力是目前高考化學試題最顯著的特點之一，而這也是深度學習理念對化學課堂教學提出的要求。真實的問題情境往往是復雜的，蘊含著多個化學知識，需要學生對問題進行分解并從中提取出有效的信息，分析所提取的有效信息并將其轉化為化學知識。通過這樣的過程，能夠在很大程度上提升學生提取信息的能力、分析問題的能力、理論聯系實際的能力，這些能力是深度學習所要實現的目標，也是未來高考化學著重考查的內容。因此，化學教師在今后的教學中應重視真實情境的創設，引導學生形成積極的學習態度，提升學生應用化學知識解決生產生活中實際問題的能力。

3.重視化學實驗教學，培養學生的科學探究與創新意識

2019年化學高考考綱對學生化學學習能力的要求中有一點就是針對學生化學實驗與探究能力提出的。化學是一門以實驗為基礎的學科，通過化學實驗學生能夠對所學的理論知識有更直觀的理解，能夠激發學生學習化學的興趣，同時能夠在一定程度上培養學生的科學探究與創新意識。因此，深度學習項目組在界定化學深度學習的概念時提出化學教學中開展的化學探究活動要以化學實驗為主。作為化學教師，在今后的教學中應該重視化學實驗教學的開展，在化學實驗中引導學生不斷思考、挖掘反應的本質，逐漸培養學生的科學探究與創新意識。

化學深度學習的最終目標是實現學生化學學科核心素養的發展，而未來高考化學試題也是在考查學生基礎知識、基本技能和思維方法的基礎上，檢測學生的化學學科核心素養的。

深度學習是落實化學學科核心素養的基本途徑，也為高考化學備考提供方法和策略。因此，在高中化學教學中落實“深度學習”這一教學理念勢在必行。