培養(yǎng)關(guān)鍵能力 發(fā)展核心素養(yǎng)
——浙江2023年1月真題第19題評(píng)析及教學(xué)啟示

李芳芳 沈坤華

(1.上海外國(guó)語(yǔ)大學(xué)附屬宏達(dá)高級(jí)中學(xué);2.鳳鳴高級(jí)中學(xué))

浙江省是全國(guó)高考綜合改革試點(diǎn)省份,化學(xué)學(xué)科作為7門選考科目之一,從最初的學(xué)考和選考科目?jī)删砗弦?卷后增加30分選考試題,到學(xué)考與選考實(shí)行分卷命題、分卷考試;從高中各年級(jí)段學(xué)生均可參加選考到僅高三學(xué)生參加選考;從使用蘇教版化學(xué)教材到使用人教版化學(xué)新教材,浙江的高考改革在探索中前行。2023屆學(xué)生是第一屆使用人教版新教材的學(xué)生,所以今年1月份的選考科目?jī)?nèi)容、難度備受各界關(guān)注。1月份的化學(xué)選考試題緊緊依據(jù)《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》 《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版2020年修訂)(以下簡(jiǎn)稱《化學(xué)新課標(biāo)》),聚焦對(duì)化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)的考查,試題注重基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性和創(chuàng)新性,體現(xiàn)了高考考查“四翼”要求。試題亮點(diǎn)多,題目新穎,得到廣大一線化學(xué)教師的認(rèn)可贊賞,起到為高等學(xué)校選才和引導(dǎo)中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革的作用。自從浙江化學(xué)學(xué)科學(xué)考、選考分卷以來(lái),每次選考試題中均有一道化學(xué)反應(yīng)原理試題,難度中等偏上,區(qū)分度高,部分學(xué)生對(duì)此題感到害怕,產(chǎn)生畏難情緒,得滿分學(xué)生很少。本文擬對(duì)試卷第19題化學(xué)反應(yīng)原理題進(jìn)行剖析,探討考查內(nèi)容與要求,以及對(duì)化學(xué)教學(xué)的啟示。

1.試題

“碳達(dá)峰·碳中和”是我國(guó)社會(huì)發(fā)展重大戰(zhàn)略之一,CH4還原CO2是實(shí)現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一,相關(guān)的主要反應(yīng)有:

ΔH1=+247 kJ·mol-1,K1

請(qǐng)回答:

(1)有利于提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的條件是________。

A.低溫低壓 B.低溫高壓

C.高溫低壓 D.高溫高壓

(3)恒壓、750℃時(shí),CH4和CO2按物質(zhì)的量之比1∶3投料,反應(yīng)經(jīng)如下流程(主要產(chǎn)物已標(biāo)出)可實(shí)現(xiàn)CO2高效轉(zhuǎn)化。

圖1

①下列說(shuō)法正確的是________。

A.Fe3O4可循環(huán)利用,CaO不可循環(huán)利用

B.過(guò)程ⅱ,CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO的平衡正移

C.過(guò)程ⅱ產(chǎn)生的H2O最終未被CaO吸收,在過(guò)程ⅲ被排出

D.相比于反應(yīng)Ⅰ,該流程的總反應(yīng)還原1 mol CO2需吸收的能量更多

②過(guò)程ⅱ平衡后通入He,測(cè)得一段時(shí)間內(nèi)CO物質(zhì)的量上升,根據(jù)過(guò)程ⅲ,結(jié)合平衡移動(dòng)原理,解釋CO物質(zhì)的量上升的原因________________。

①常壓下CH4和CO2按物質(zhì)的量之比1∶3投料,某一時(shí)段內(nèi)CH4和CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖2,請(qǐng)?jiān)趫D3中畫出400～1 000℃之間R的變化趨勢(shì),并標(biāo)明1 000℃時(shí)R值。

圖3

②催化劑X可提高R值,另一時(shí)段內(nèi)CH4轉(zhuǎn)化率、R值隨溫度變化如表所示:

溫度/℃480500520550CH4轉(zhuǎn)化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8

下列說(shuō)法不正確的是________。

A.R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率

B.溫度越低,含氫產(chǎn)物中H2O占比越高

C.溫度升高,CH4轉(zhuǎn)化率增加,CO2轉(zhuǎn)化率降低,R值減小

D.改變催化劑提高CH4轉(zhuǎn)化率,R值不一定增大

【答案】(1)C

(4)①如圖4所示 ②C

圖4

由于文章篇幅有限,試題分析與解題過(guò)程略。

2.試題評(píng)析

《化學(xué)新課標(biāo)》提出了學(xué)業(yè)水平考試命題建議,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(wèn)題”和“知識(shí)”4個(gè)要素在命題中的定位與相互關(guān)系,構(gòu)建以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的命題框架,同時(shí)提出了4個(gè)命題原則。現(xiàn)以《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》為指導(dǎo),以命題框架、命題原則為主要依據(jù),審視、評(píng)價(jià)該試題。

圖5 命題框架

2.1 關(guān)于試題情境

學(xué)術(shù)探索情境,是指以化學(xué)學(xué)科前沿問(wèn)題為背景,按照學(xué)術(shù)研究的一般路徑呈現(xiàn)真實(shí)情境,主要用于檢測(cè)化學(xué)問(wèn)題的建構(gòu)與解決,滲透學(xué)科思想與學(xué)術(shù)意識(shí)的導(dǎo)引,體現(xiàn)綜合性與創(chuàng)新性的考查要求。本題素材來(lái)自真實(shí)前沿科技、國(guó)際頂級(jí)刊物《science》的研究成果——基于勒夏特列原理的甲烷超干重整以改進(jìn)二氧化碳的利用。論文中將二氧化碳和甲烷兩種溫室氣體同時(shí)轉(zhuǎn)化為可利用的化學(xué)品,具有能源和環(huán)境上的雙重意義。試題以CH4高效還原CO2的反應(yīng)體系為具體命題素材,屬于學(xué)術(shù)探索情境。研究成果圍繞社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題,體現(xiàn)成果的潛在應(yīng)用價(jià)值。它不僅是考試命題背景材料,同時(shí)也是對(duì)學(xué)生潛移默化的教育資料,能讓學(xué)生感悟?qū)W科前沿,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,體會(huì)化學(xué)知識(shí)在解決社會(huì)重大問(wèn)題中的作用,體現(xiàn)學(xué)科社會(huì)價(jià)值。試題中反應(yīng)循環(huán)圖、溫度-轉(zhuǎn)化率關(guān)系圖具有針對(duì)性、啟發(fā)性、過(guò)程性和科學(xué)性,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的問(wèn)題新穎、獨(dú)特,有助于學(xué)生理解與辨析、分析與推測(cè)、探究與創(chuàng)新等關(guān)鍵能力的考查,有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任,體現(xiàn)了《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》 《化學(xué)新課標(biāo)》的要求,起到很好的價(jià)值引領(lǐng)作用。

2.2 關(guān)于化學(xué)知識(shí)

化學(xué)學(xué)科必備知識(shí)的考查意在引導(dǎo)中學(xué)化學(xué)教學(xué)注重教材資源的挖掘與利用,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的針對(duì)性和有效性,注重培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和對(duì)核心概念與完整知識(shí)體系的建構(gòu)。試題通過(guò)不斷進(jìn)階情境素材的陌生度,考查有關(guān)反應(yīng)熱力學(xué)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等問(wèn)題。考查的必備知識(shí)包括:影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素,蓋斯定律,Fe3O4與Fe、CaO與 CaCO3的相互轉(zhuǎn)化,化學(xué)反應(yīng)速率,轉(zhuǎn)化率等知識(shí),每個(gè)設(shè)問(wèn)陌生度不同,難度也有差異,需要考生靈活應(yīng)用化學(xué)知識(shí)審題,尤其是第4小題第1問(wèn),學(xué)生在考場(chǎng)上現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)、理解CH4還原能力的概念,并應(yīng)用于陌生情境中分析、推理、作圖解題,對(duì)考生遷移創(chuàng)新能力要求較高。試題較好體現(xiàn)了“以化學(xué)知識(shí)為解決問(wèn)題的工具”的命題原則,考查了高中化學(xué)反應(yīng)原理必備知識(shí)的掌握情況。

2.3 關(guān)于實(shí)際問(wèn)題

命題原則之一是以實(shí)際問(wèn)題為測(cè)試任務(wù),試題的測(cè)試任務(wù)融入了真實(shí)、有意義的測(cè)試情境,試題中的6個(gè)問(wèn)題的知識(shí)與能力要求符合新課標(biāo)中的內(nèi)容要求,與學(xué)業(yè)水平要求保持一致,形成了選擇題、填空題、問(wèn)答題、作圖題等多層次、多視角不同難度的問(wèn)題系列,突出了化學(xué)核心概念與觀念的考查,較好評(píng)價(jià)了化學(xué)關(guān)鍵能力和學(xué)科核心素養(yǎng)水平。

綜上分析,以命題框架為基礎(chǔ),結(jié)合中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系各項(xiàng)要素,分析實(shí)際問(wèn)題的考查要求與考查內(nèi)容,歸納如表所示。

3.教學(xué)啟示

3.1 重視情境創(chuàng)設(shè),建構(gòu)化學(xué)知識(shí)

《化學(xué)新課標(biāo)》強(qiáng)調(diào)“試題的測(cè)試任務(wù)應(yīng)融入真實(shí)、有意義的測(cè)試情境”,素養(yǎng)為本的高考命題更加重視日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)探究和學(xué)術(shù)探索等情境的使用。加強(qiáng)對(duì)教學(xué)情境的研究,從情境中提取合適的學(xué)習(xí)任務(wù),從而引出真實(shí)的問(wèn)題,在問(wèn)題解決中引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識(shí),形成認(rèn)知模型,使學(xué)生靈活遷移所學(xué)知識(shí)與技能在新情境中解決新問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生遷移創(chuàng)新能力。在“化學(xué)反應(yīng)原理”主題教學(xué)中,可從生產(chǎn)生活、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、科學(xué)研究和化學(xué)史實(shí)等素材中選取真實(shí)情境,如工業(yè)合成氨工藝、工業(yè)水煤氣制備以及二氧化氮?dú)怏w平衡移動(dòng)的數(shù)字化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等真實(shí)情境。如:壓強(qiáng)對(duì)二氧化氮與四氧化二氮平衡移動(dòng)的影響實(shí)驗(yàn),將橡皮塞切成方形,使之恰好塞緊比色皿口,并將收集了二氧化氮的針筒插入比色皿,連接色度傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī),反復(fù)壓縮、拉伸針筒,電腦實(shí)時(shí)、快速繪制透光率隨時(shí)間變化曲線。在實(shí)驗(yàn)情境中探究壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響,培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知、變化觀念與平衡思想等學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.2 重視培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖和數(shù)據(jù)分析能力

此外,強(qiáng)化圖表轉(zhuǎn)化成文字的能力。結(jié)合要解答的問(wèn)題,研究圖表、數(shù)據(jù),并對(duì)這些信息進(jìn)行分析、加工、整合,用化學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行描述。如本題(3)②小題,試題錯(cuò)誤率較高,考生沒(méi)有讀懂題給的循環(huán)圖,不理解ⅰ、ⅱ、ⅲ過(guò)程中的物質(zhì)變化本質(zhì),不能結(jié)合平衡移動(dòng)原理進(jìn)行描述。這種形式的填空題是考生應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的題型之一。

3.3 研究高考真題,提高復(fù)習(xí)實(shí)效

在“新課程、新教材、新高考”背景下,高考不再局限于學(xué)生對(duì)化學(xué)基本知識(shí)、基本概念的掌握,更加注重學(xué)生信息素養(yǎng)、分析與解決問(wèn)題能力的考查。因此,教師平時(shí)可收集整理近幾年全國(guó)及各省(市)的高考化學(xué)反應(yīng)原理試題,列表分析考查載體、考查的知識(shí)、能力要求與思維方法等關(guān)鍵要素,分析學(xué)生失分原因,尋找高考試題命制與解題規(guī)律。還要注重高考試題變式訓(xùn)練,提升學(xué)生在陌生情境下解決實(shí)際問(wèn)題的能力,做到舉一反三,提高復(fù)習(xí)實(shí)效,讓高考試題成為高三學(xué)生自主學(xué)習(xí)反思與教師自覺(jué)改進(jìn)教學(xué)的助推器,培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力,有效落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)。

浙江新高考化學(xué)試題的亮點(diǎn)頗多,筆者僅選擇一題分析與評(píng)價(jià),與同行交流探討,以起拋磚引玉之用。