學(xué)科關(guān)鍵能力視閾下高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題分析

潘賢凱

摘? ?要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科特色。實(shí)驗(yàn)綜合題是高考對(duì)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)及學(xué)科關(guān)鍵能力考查重要方式。研究化學(xué)關(guān)鍵能力在高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題中的考查形式，有利于教師更加精準(zhǔn)地在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力，落實(shí)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。對(duì)高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題的研究，可以發(fā)揮高考化學(xué)試題引導(dǎo)一線化學(xué)課堂教學(xué)的作用。

關(guān)鍵詞：學(xué)科關(guān)鍵能力；高考實(shí)驗(yàn)綜合題；化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

1? 問(wèn)題提出

2020年1月，教育部考試中心在《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》明確提出以“一核四層四翼”作為高考試題命制準(zhǔn)繩，高考命題從此發(fā)生了深刻的變化，對(duì)學(xué)生的考查從“考知識(shí)”向“考能力”的方向轉(zhuǎn)變^{[ 1 ]}，試題聚焦于考查學(xué)生的思維品質(zhì)及能力素養(yǎng)，其中學(xué)科關(guān)鍵能力的考查成為高考考查的重點(diǎn)^{[ 2 ]}。

化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力要求考生在遇到與化學(xué)學(xué)科有關(guān)的生活或?qū)W習(xí)情境時(shí)，能運(yùn)用學(xué)科知識(shí)，分析和解決與化學(xué)有關(guān)的問(wèn)題。作為“四層”的重要一環(huán)，對(duì)學(xué)生運(yùn)用關(guān)鍵能力解決問(wèn)題的考查是高考改革內(nèi)容的必然選擇^{[ 3 ]}。新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力^{[ 4 ]}。”高考正是通過(guò)對(duì)學(xué)生關(guān)鍵能力的考查，檢測(cè)學(xué)生的核心素養(yǎng)，“聚焦核心素養(yǎng)，加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵能力的考查是本輪新高考內(nèi)容和命題改革的重要理念和關(guān)鍵指標(biāo)”^{[ 1 ]70}。

教育部考試命題中心單旭峰研究員^{[ 5 ]}將化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力概括：理解與辨析能力、分析與推測(cè)能力、歸納與論證能力、探究與創(chuàng)新能力。在本次研究中，運(yùn)用單旭峰老師對(duì)化學(xué)關(guān)鍵能力四個(gè)方面的表述，研究高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題對(duì)學(xué)生關(guān)鍵能力的考查特點(diǎn)。

2? 2022年高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題對(duì)化學(xué)關(guān)鍵能力的考查分析

本次研究選取2022年高考全國(guó)甲、乙卷及北京江蘇等地共12套高考試卷中的實(shí)驗(yàn)綜合題，比較分析實(shí)驗(yàn)綜合題的考分比重、考查內(nèi)容，探索化學(xué)關(guān)鍵能力在實(shí)驗(yàn)綜合題中的考查特點(diǎn)，為化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)提供參考。

對(duì)高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題的分值及考查內(nèi)容進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1。

從實(shí)驗(yàn)在高考綜合題的分值占比來(lái)看，12套試題中實(shí)驗(yàn)綜合題分值占全部綜合題分值比重在20%～25.9%，大多數(shù)省份的高考實(shí)驗(yàn)綜合題分值占綜合題總分值20%以上，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)綜合題是高考化學(xué)中的一個(gè)重要組成部分。從考查內(nèi)容上看，2022年各地高考試題中的實(shí)驗(yàn)綜合題大多以某一物質(zhì)的制備為實(shí)驗(yàn)情境，考查內(nèi)容涉及儀器的辨識(shí)、選用及組裝、試劑的選擇及作用分析、物質(zhì)的分離與提純、化學(xué)用語(yǔ)表述、設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)等，從設(shè)問(wèn)題型上看，明顯增加了原因分析方面的文字表述題，北京及廣東卷尤其注重實(shí)驗(yàn)探究型考查。學(xué)生要能夠順利作答，必須要有足夠的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作技能、熟悉化學(xué)儀器及其使用規(guī)則。對(duì)實(shí)驗(yàn)綜合題的解答，能充分考查學(xué)生化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力。

3? 教學(xué)啟示

3.1? 夯實(shí)基礎(chǔ)，筑牢學(xué)生理解與辨析能力

通過(guò)對(duì)2022年12套各地高考實(shí)驗(yàn)綜合題的分析，可以發(fā)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題的考查，涉及對(duì)化學(xué)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)儀器安裝順序，實(shí)驗(yàn)操作步驟的確定等。考生要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括對(duì)基礎(chǔ)概念的掌握如氧化還原概念的理解及運(yùn)用，各種儀器的辨識(shí)與使用，物質(zhì)制備、分離、提純方法的熟練掌握等，才能順利解答此類問(wèn)題。

理解與辨析能力的提升，有賴于教師平時(shí)教學(xué)對(duì)學(xué)生的刻意訓(xùn)練，尤其是對(duì)教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的利用，課本的實(shí)驗(yàn)原型蘊(yùn)藏了豐富的實(shí)驗(yàn)原理及操作規(guī)則，教師要在課堂教學(xué)中把實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)涉及的儀器規(guī)格、使用方法，講清、講透，于平時(shí)的教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生的理解與辨析能力。分析2022年高考實(shí)驗(yàn)綜合題，可以發(fā)現(xiàn)，部分試題選用了與課本相似的實(shí)驗(yàn)，如氯氣的制備、溶液的配制、滴定操作等，教師在教學(xué)中，可以對(duì)課本實(shí)驗(yàn)原型適度拓展，增加知識(shí)的思辨性。以氯氣的制備為例，可以讓學(xué)生思考：將分液漏斗改為恒壓滴液漏斗，對(duì)實(shí)驗(yàn)有什么影響？怎樣除去氯氣中混有的雜質(zhì)氣體？集氣瓶在實(shí)驗(yàn)中還可以有哪些用途？教師對(duì)學(xué)生長(zhǎng)期的刻意引導(dǎo)，能提高學(xué)生對(duì)信息抓取的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題辨析能力。

3.2? 精選情境，培養(yǎng)學(xué)生分析與推測(cè)能力

2022年各地高考實(shí)驗(yàn)綜合題均是基于一定情境下對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椤W(xué)生必需在試題情境中找準(zhǔn)解決問(wèn)題所需信息，進(jìn)行合理分析，得出所需答案。高考問(wèn)題情境是通過(guò)“文字與符號(hào)描述的方式進(jìn)行建構(gòu)的”^{[ 3 ]36}。構(gòu)成問(wèn)題情境的字符數(shù)越多，學(xué)生獲取信息進(jìn)行分析推測(cè)的難度也就越大。12份高考試題中，實(shí)驗(yàn)綜合題的平均字符達(dá)到503.58個(gè)（見(jiàn)表2），除海南卷的實(shí)驗(yàn)綜合題為244個(gè)字符外，其余試卷的實(shí)驗(yàn)綜合題的字符數(shù)均超過(guò)了340個(gè)字符，這無(wú)疑增加了學(xué)生提取信息進(jìn)行分析推測(cè)的難度。

要提高學(xué)生的分析與推測(cè)能力，教師在具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，要有清晰的思路，合理的邏輯，從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、物質(zhì)性質(zhì)的分析，推斷儀器的用途，選擇出實(shí)驗(yàn)試劑，推測(cè)出反應(yīng)結(jié)果。

2022年山東卷實(shí)驗(yàn)綜合題的實(shí)驗(yàn)情境對(duì)學(xué)生有著較大的困難度，學(xué)生要面對(duì)復(fù)雜的裝置圖及較多的化學(xué)情境中解答問(wèn)題。如第1問(wèn)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置加熱先后順序的回答，就需要學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)真分析，明確FeCl2·4H2O和亞硫酰氯（SOCl₂）在實(shí)驗(yàn)中的作用，分析解讀題干中物質(zhì)性質(zhì)，根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及儀器作用，得出合理答案。該題要求學(xué)生能夠依據(jù)對(duì)關(guān)鍵信息的提取，從物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)分析其物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)；能根據(jù)儀器特點(diǎn)，結(jié)合經(jīng)典化學(xué)實(shí)驗(yàn)，推測(cè)儀器裝置的作用，考查學(xué)生的分析與推測(cè)能力。

教師要在具體的實(shí)驗(yàn)情境中培養(yǎng)學(xué)生的分析與推測(cè)能力，要注重對(duì)實(shí)驗(yàn)試題的設(shè)計(jì)，把問(wèn)題隱藏于精心設(shè)計(jì)的各種情境中，訓(xùn)練學(xué)生在多字符的環(huán)境中提取有效信息，提高學(xué)生分析推測(cè)物質(zhì)性質(zhì)或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象等能力。

3.3? 啟發(fā)引領(lǐng)，提升學(xué)生歸納與論證能力

教師在教學(xué)中要注意對(duì)學(xué)生思維方式的引領(lǐng)，幫助學(xué)生建構(gòu)一定的思維模型，有利于學(xué)生迅速找到有效證據(jù)，轉(zhuǎn)化處理數(shù)據(jù)，總結(jié)歸納規(guī)律。

以研究物質(zhì)的性質(zhì)為例，教師在教學(xué)中，可以幫助學(xué)生建立探究陌生物質(zhì)性質(zhì)的基本思維模型：（1）從物質(zhì)結(jié)構(gòu)入手，判斷物質(zhì)性質(zhì)；（2）從周期律出發(fā)，探尋物質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律；（3）從物質(zhì)類別分析，考慮物質(zhì)的通性；（4）以元素的化合價(jià)的變化思考，確定物質(zhì)在反應(yīng)中所起的作用。

促進(jìn)平衡右移，持續(xù)生成SO₂。可以從各物質(zhì)性質(zhì)出發(fā)利用平衡移動(dòng)原理得出答案。第6問(wèn)涉及對(duì)反應(yīng)I₂+ SO₂+ 2H₂O =2I^-+ 4H^＋+ SO₄^2－的分析，依題意可以發(fā)現(xiàn)，共有1.3 mL的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液被消耗，其中，做空白實(shí)驗(yàn)消耗了0.1 mL，實(shí)際消耗的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液為1.2 mL，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式對(duì)應(yīng)的數(shù)量關(guān)系，即可算出SO₂含量，注意到SO₂的平均回收率為95%這一信息，所得結(jié)果還應(yīng)除去0.95這一數(shù)值，才是實(shí)際 SO₂含量。要完成本題的設(shè)問(wèn)，學(xué)生需要有較強(qiáng)的分析問(wèn)題及提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)并運(yùn)用關(guān)鍵數(shù)據(jù)得出恰當(dāng)結(jié)論的能力。

教師在課堂教學(xué)中要有意識(shí)地利用教材中的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生利用思維模型，尋找有效信息，驗(yàn)證設(shè)想，進(jìn)而提升論證能力，如課本必做實(shí)驗(yàn)亞鐵鹽及鐵鹽性質(zhì)的研究，學(xué)生根據(jù)思維模型，可以注意到鐵元素的價(jià)態(tài)，尋找氧化劑驗(yàn)證其還原性，尋找還原劑驗(yàn)證其氧化性，利用物質(zhì)分類，尋找試劑，驗(yàn)證其作為鹽類所具有的通性，歸納總結(jié)出鐵鹽及亞鐵鹽的性質(zhì)。

3.4? 注重實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生探究與創(chuàng)新能力

化學(xué)實(shí)驗(yàn)因其實(shí)踐過(guò)程中可以發(fā)生的多種不可預(yù)測(cè)性，非常有利于學(xué)生的探究與創(chuàng)新精神的激發(fā)。教師要留意學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，用問(wèn)題引領(lǐng)學(xué)生思考問(wèn)題背后的化學(xué)原理，激發(fā)學(xué)生探究欲望和創(chuàng)新思路。

筆者在教學(xué)魯科版高中化學(xué)必修一“科學(xué)使用含氯消毒劑”中引導(dǎo)學(xué)生完成84消毒液氧化性驗(yàn)證時(shí)，有部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)，淀粉遇到I₂溶液時(shí)，溶液呈藍(lán)色，當(dāng)對(duì)藍(lán)色溶液加熱時(shí)，則發(fā)現(xiàn)藍(lán)色消失，這是什么原因引起？根據(jù)學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，筆者嘗試引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源及課外化學(xué)書籍積極探索問(wèn)題答案，學(xué)生在尋找答案的同時(shí)，反復(fù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，終于圓滿地解決了心中的疑問(wèn)：原來(lái)是淀粉的結(jié)構(gòu)原因，使得在加熱時(shí)，碘單質(zhì)與淀粉重新分離，溶液藍(lán)色消失，當(dāng)溶液部冷卻時(shí)，淀粉結(jié)構(gòu)復(fù)原，與碘單質(zhì)重新結(jié)合，呈現(xiàn)藍(lán)色^{[ 6 ]}。學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，既得到了問(wèn)題的解答，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，探究與創(chuàng)新能力及對(duì)信息搜索和利用能力也得到了提升。

4? 小結(jié)

對(duì)高考實(shí)驗(yàn)綜合題的分析，可以看出，要提升學(xué)生的關(guān)鍵能力，教師要深刻理解學(xué)科關(guān)鍵能力的內(nèi)涵，在實(shí)施教學(xué)時(shí)，有意識(shí)地引導(dǎo)訓(xùn)練學(xué)生的關(guān)鍵能力，注重在實(shí)踐中提升學(xué)生的關(guān)鍵能力。教師要注重教材中的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)教材典型實(shí)驗(yàn)的深度分析、適當(dāng)拓展，夯實(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，提升學(xué)生的理解辨析、分析推測(cè)及探究創(chuàng)新等能力。與普通實(shí)驗(yàn)綜合題相比，高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題是命題專家千錘百煉后的產(chǎn)物，天然具有“權(quán)威性”，教師可以將高考實(shí)驗(yàn)綜合題擇機(jī)引入平時(shí)教學(xué)，解析其結(jié)構(gòu)，或是走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室還原驗(yàn)證原題中的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣的同時(shí)，又可訓(xùn)練學(xué)生的關(guān)鍵能力。

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福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度“協(xié)同創(chuàng)新”專項(xiàng)課題：指向?qū)W科關(guān)鍵能力的高中化學(xué)大單元教學(xué)實(shí)踐研究（Fjxczx23-265）研究成果