學科大概念統領下的高三化學專題復習

［摘 要］文章以高三化學專題復習課“物質的分離提純”為例，探討在大概念統領下進行高三專題復習教學的方法和策略。從高考真題出發，分析其設計的背景、問題的設置方式等，抽離出物質分離提純的底層邏輯，即“性質差異”大概念，在此大概念的基礎上分析解決高考真題中的相關問題，并引導學生構建物質分離提純的解題思維模型，促進學生學科核心素養的培養。

［關鍵詞］大概念；高三專題復習；物質的分離提純

［中圖分類號］" " G633.8" " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）23-0062-04

學科大概念是課程內容的核心，是學生即使忘掉某些知識細節仍能保存于頭腦中的核心認識。高三化學復習階段，如何提高教學效果，幫助學生鞏固知識，提高學生解題能力，是教師面臨的重要課題。而基于學科大概念的復習教學可以讓學生在“繁、雜、多”的化學體系中抽絲剝繭，透過現象看本質。下面以“物質的分離提純”為例，探討在大概念統領下進行高三專題復習教學的方法和策略。

一、教學主題內容與教學現狀分析

本課例屬于高三化學專題復習課，主要內容包括：（1）常見的儀器及基本操作；（2）金屬和非金屬元素及其化合物的相關性質；（3）氧化還原反應及離子反應的基本概念；（4）平衡移動基本原理。學生學習分離提純的知識，不僅能解決高考中有關分離提純的問題，建立解決此類題型的基本思維模型，更重要的是能從錯綜復雜的化學知識中透過現象看本質， 并將知識遷移應用至現實生活中，促進化學學科核心素養的落實。

對于“物質的分離提純”的復習，傳統的教學設計一般圍繞常見的儀器及基本操作展開，如過濾、結晶等。從簡單過濾延展至其他花式過濾，包括趁熱過濾、減壓過濾等；對于不同的結晶方式進行一些針對性的復習。學生能接受和理解其中的知識點，但這些知識點是零散的、不夠系統的，而高考中關于物質分離提純知識的考查不僅涉及以上單一的知識點，還涉及元素及其化合物的相關性質、氧化還原反應及離子反應的基本概念、平衡移動基本原理等綜合性知識。學生在一輪復習的基礎上，能掌握一些物質分離提純的基本操作及方法，但不知道解決物質分離提純類問題的底層邏輯是“性質差異”這一大概念；能從價類二維的角度對元素及其化合物的相關性質做系統地歸納，但沒有構建起物質分離提純類問題的解題思維模型；對選擇性必修一教材中平衡移動的相關原理有進一步的認識和一定的知識儲備，但利用模型解決現實問題的能力尚有所欠缺。

二、教學思想與創新點

《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》明確指出，重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實［1］。本文結合鋰的提取應用實例，回歸教材，引導學生分析得出解決物質分離提純問題的核心是物質性質的差異，而“性質差異”是化學的一個大概念。建立大概念旨在幫助學生構建物質分離提純的思維模型，并應用此思維模型分析高考中的分離提純類試題，或遷移應用至現實生活中，由此提高學生應用知識解決真實問題的能力，建立和完善科學的思維方法。

本課例的創新點為在學科大概念的統領下，引導學生分析得出物質分離提純的底層邏輯為“性質差異”，并利用它解決選擇題、實驗題、無機化工流程題、有機實驗題等各類關于分離提純的題型，而不是對知識點進行單一的專題復習。本節課從高考真題出發，分析其設計的背景、問題的設置方式等，引導學生構建物質分離提純的解題思維模型，讓學生在面對各類題型時均能找到解題的落腳點——性質差異。這種教學方法不僅能教會學生如何解題，還能提高學生透過現象看本質的能力，促進學生學科核心素養的培養。

三、教學目標

1.通過讓學生觀看“鹽湖提鋰”的視頻短片及展示該真實問題情境的高考真題，讓知識的建構與真實情境融為一體，讓學生感受“無情境，不化學”的新課程理念，從而發展他們的科學態度與社會責任核心素養。

2.通過分析教材中經典的分離提純方法，建構物質分離提純的基本思維模型，讓學生知道物質的分離提純是在“性質差異”大概念的指引下進行的，從而發展學生的有序思維和科學的思考方法。

3.通過分離提純的基本模型來分析真實情境中的相關問題，進一步完善學生的解題思維模型，提高學生解決問題的能力。

四、教學流程

五、教學實錄

【環節一】基于分離提純方法選擇的核心依據，生成“性質差異”大概念。

【創設情境】播放我國“鹽湖提鋰”的視頻短片并展示該真實情境下的高考真題。

（真題節選）全球對鋰資源的需求不斷增長，“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水（含有Na+、Li+、Cl-及少量Mg2+、Ca2+），并設計了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。

【拋出核心問題】以上分離方法的依據是什么？

設計意圖：讓知識的建構與真實情境融為一體，讓學生感受“無情境，不化學”的新課程理念，從而發展他們的科學態度與社會責任核心素養。

【過渡】要解決以上問題，我們要先回歸教材，分析教材中分離提純的經典實例，從中尋找答案。

【學習任務1】回歸教材，分析討論人教版高中化學教材中的實驗裝置（如圖1），并完成表2相關內容的填寫。

設計意圖：引導學生分析教材中經典的除雜裝置圖，讓學生回歸教材，立足教材，贏得高考。

【評價任務1】通過對分離方法選擇的分析，診斷并發展學生對物質性質及其轉化思路的認識水平。

該環節通過對分離方法的分析，啟發學生認識性質差異決定分離提純的方法。性質差異可以分為物理性質差異和化學性質差異，其中物理性質差異可以從水溶性、密度、溶解度、熔沸點等角度思考；化學性質差異可以從價類二維、平衡移動原理等角度思考，由此生成“性質差異”大概念。

【環節二】應用“性質差異”大概念，構建解題思維模型并應用。

【學習任務2】初步構建解答分離提純類相關問題的思維模型（如圖2）。

【評價任務2】通過學生分析混合物組分的性質差異情況，診斷并發展學生的科學思維水平。

【學習任務3】在“性質差異”大概念的指引下，利用基本解題思維模型分析研究高考真題。

［例1］（2024·九省聯考廣西卷）實驗室從藥用植物里提取“生物堿浸膏”的下列操作中，工具或儀器選用錯誤的是（ ）。

【思考】請分析B、C、D三個選項的分離方法及其分離依據。

設計意圖：回顧九省聯考試題，提出核心問題，讓學生進一步熟悉解題思維模型中的物理性質差異，從而知道分離提純類題型解答的核心依據是找到“性質差異”。

［例2］（2022年高考湖北卷，節選）全球對鋰資源的需求不斷增長，“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水（含有Na+、Li+、Cl-及少量Mg2+、Ca2+），并設計了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。

（1）“沉淀1”為" " " " " " " " " " " " "。

（2）向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " nbsp; " " " " 。

【解答】第（1）空設問的角度為分離的結果是什么；第（2）空設問的角度為分離方法的原因分析。無論哪一種設問角度，都可以從性質差異的角度著手思考和解決問題。思考的順序為優先考慮物理性質是否有較大差異，若無，則從化學性質差異的角度考慮，在此具體為價類二維角度。

第（1）空中，在明確混合物組分有Na+、Li+、Cl-及少量Mg2+、Ca2+后，需要同時考慮加入的組分有OH-和Ca2+，這些離子之間沒有特別明顯的氧化還原特征，因此只需考慮離子之間的相互交換過程，由此可得出答案為“Mg（OH）2”。

第（2）空為分離方法的原因分析，學生普遍覺得該類題型很難，往往無從下手。經過解題思維模型的構建，學生學會從分離提純的底層邏輯出發，即從“性質差異”的角度進行分析，得出結果為“產生CaCO3沉淀”。

設計意圖：通過研究以真實情境為背景的高考真題，使學生掌握應用“性質差異”大概念解決化工生產流程問題的方法，感受“無情境，不化學”的同時，培養科學思維。

【評價任務3】通過學生對高考真題的交流與點評情況，評價學生對常見物質分離提純思維模型的應用情況。

【環節三】完善模型，升華思維。

［例3］（2022年高考湖北卷，節選）高技術領域常使用高純試劑。純磷酸（熔點為42 ℃，易吸潮）可通過市售85%磷酸溶液減壓蒸餾除水、結晶除雜得到，純化過程需要嚴格控制溫度和水分，溫度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O（熔點為30 ℃），高于100 ℃則發生分子間脫水生成焦磷酸等。某興趣小組為制備磷酸晶體設計的實驗裝置如下（裝置圖略）：

（7）磷酸中少量的水極難除去的原因是" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 。

【解答】此空的難度較大，學生熱烈地討論后，結合信息得出“磷酸易與水形成結晶水合物”等答案，但大多只是陳述事實，并沒有解釋原因。

教師適時引導：能分離是因為性質有差異，那么難分離呢？學生繼續討論得出：難分離是因為磷酸與水分子的性質較為相似。教師進一步引導：性質差異決定分離方法，那么什么決定性質呢？學生很快得出“結構決定性質”的結論，進而思考磷酸和水分子的結構相似之處，得出答案“它們均含有羥基，易形成分子間氫鍵”，從而進一步完善分離提純類題型的解題思維模型（如圖3），即可從結構差異的角度思考問題。

設計意圖：通過對以上問題的分析、思考與討論，引導學生順利解決問題的同時，進一步完善分離提純類題型的解題思維模型。此外，學生的思維在討論過程中會產生碰撞，觸發學生開動腦筋，從本質出發，有助于學生未來面對多變的題型時能夠泰然處之，落實化學學科核心素養。

六、教學效果與反思

在整個課堂中，學生能獨立思考，具有創造性思維，能根據物質的性質差異選擇合適的分離提純方法。從表現性評價來看，學生能提取情境中的關鍵信息，并對信息進行邏輯推理、分析，在多重性質的差異關系中找到主要矛盾和次要矛盾，并能基于性質的差異得出科學、合理的結論，總而言之，大概念統領下的教學不僅能對知識點進行歸類整理，更重要的是還能架起學校與社會之間的橋梁，讓學生運用所學知識解決真實情境中的諸多問題，未來能適應社會發展的需要。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

［1］" 中華人民共和國教育部.普通高中課程方案：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

（責任編輯 羅 艷）