從一道高考試題說起，也談化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育

暴成偉

摘 要：高考試題是檢驗(yàn)核心素養(yǎng)的重要載體，對(duì)核心素養(yǎng)的培育有著非常重要的導(dǎo)向和檢驗(yàn)作用?；瘜W(xué)方程式的書寫，是“三重表征”最直觀、最根本的表達(dá)，從高考試題出發(fā)，通過對(duì)題目的分析研究，回歸到課堂教學(xué)，討論在核心素養(yǎng)背景下，如何以化學(xué)基本知識(shí)、基本技能為載體，通過微習(xí)題、微點(diǎn)評(píng)的形式，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、思維能力，以及勇于探究、百折不撓的精神，構(gòu)建完整有效的化學(xué)課堂。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；科學(xué)精神；思維能力；三重表征；氧化還原反應(yīng)方程式；微習(xí)題

一、背景說明——化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

2014年3月30日，教育部印發(fā)了《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》，文中首次出現(xiàn)了“核心素養(yǎng)”這個(gè)概念。日本學(xué)者恒吉宏典等主編的《授業(yè)研究重要術(shù)語基礎(chǔ)知識(shí)》認(rèn)為，核心素養(yǎng)指“學(xué)生在學(xué)校教育的學(xué)習(xí)場(chǎng)所習(xí)得的、以人類文化遺產(chǎn)與現(xiàn)代文化為基軸而編制的教育內(nèi)容，與生存于生活世界的學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中所形成的作為關(guān)鍵能力的內(nèi)核”。

2016年9月13日，在北京師范大學(xué)舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，教育部委托課題“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”研究成果正式發(fā)布，北京師范大學(xué)教授、課題組組長林崇德發(fā)布了《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（征求意見稿）》，其中第五點(diǎn)：科學(xué)精神（崇尚真知、理性思維、勇于探究），主要是個(gè)體在學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和技能等方面表現(xiàn)的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、思維方式和行為規(guī)范。

化學(xué)科學(xué)在漫長發(fā)展過程中，積累的不僅僅是豐富的化學(xué)

知識(shí)，更積淀了一種強(qiáng)有力的認(rèn)識(shí)世界和思考世界的方式。蘇格蘭格拉斯哥大學(xué)的約翰斯頓（Johnstone）教授等人通過多年的思考與研究，總結(jié)出了現(xiàn)代化學(xué)包含的三個(gè)基本成分，即“三重表征”思維方式。學(xué)習(xí)和研究化學(xué)，不僅要從宏觀的視角對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)和變化進(jìn)行觀察和描述，還要從微觀結(jié)構(gòu)上進(jìn)行解釋，以把握事物的本質(zhì)和規(guī)律，還要用化學(xué)符號(hào)進(jìn)行表達(dá)和交流。從宏觀、微觀、符號(hào)三種水平上去認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)知識(shí)，并建立三者之間的內(nèi)在聯(lián)系以及在三者之間自由靈活地轉(zhuǎn)化，這已成為國際上公認(rèn)的化學(xué)學(xué)科不同于其他學(xué)科最特征的思維方式。

二、問題的提出——高考試題賞析、考點(diǎn)解讀

例1.（2016新課標(biāo)I卷28題）NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：

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回答下列問題：

（2）寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式 。

（4）“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2，此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為 ，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是 。

例2.（2016新課標(biāo)I卷27題）元素鉻（Cr）在溶液中主要以 Cr3+（藍(lán)紫色）、Cr（OH）-4（綠色）、Cr2O2-7（橙紅色）、CrO2-4（黃色）等形式存在。Cr（OH）3為難溶于水的灰藍(lán)色固體，回答下列問題：

（4）+6價(jià)鉻的化合物毒性較大，常用NaHSO3將廢液中的Cr2O2-7還原成Cr3+，該反應(yīng)的離子方程式為 。

考綱要求：①理解質(zhì)量守恒定律的含義。②了解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移。③了解常見的氧化還原反應(yīng)。④掌握常見氧化還原反應(yīng)方程式的書寫和相關(guān)計(jì)算。

教育部考試中心單旭峰老師在《深化改革 平穩(wěn)過渡——2016年高考全國卷化學(xué)試題特點(diǎn)剖析》一文中總結(jié)道，2016年全國卷化學(xué)高考試題：貫徹改革精神，加強(qiáng)能力考查，特別突出了信息獲取和獨(dú)立思考能力考查。信息獲取能力考查主要是通過提供物質(zhì)數(shù)據(jù)信息、反應(yīng)信息以及流程圖等方式，要求學(xué)生利用這些新信息分析和解答問題。

單旭峰老師也特別指出，高考化學(xué)試題繼續(xù)提供一些對(duì)學(xué)

生而言未曾接觸過的陌生信息（包括一些新穎的反應(yīng)和數(shù)據(jù)圖

表信息），豐富試題的呈現(xiàn)形式，增加試題信息的廣度和深度，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)考生獲取信息、加工和處理信息、利用新信息進(jìn)行獨(dú)立思考的能力。要求考生通過“現(xiàn)場(chǎng)獨(dú)立自學(xué)”的方式，從中抽象、概括出新的理論或發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，同時(shí)與學(xué)過的知識(shí)整合，形成較全面的網(wǎng)絡(luò)化知識(shí)體系，將這些知識(shí)體系進(jìn)一步應(yīng)用到新的情境中，從而解決問題。新情境下陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫恰恰是體現(xiàn)了上述的考查方向，是高考考查的熱點(diǎn)，也是化學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分。

表1 近三年全國高考新課標(biāo)I卷化學(xué)試題陌生氧化還原反應(yīng)方程式書寫的考查及變化軌跡

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我們不難得出如下幾個(gè)主要結(jié)論：（1）陌生氧化還原方程式書寫的考查總體穩(wěn)中有升；（2）題目與生產(chǎn)、生活聯(lián)系緊密，體現(xiàn)了STSE的思想；（3）注重能力考查，尤其是信息獲取能力和思維能力的考查；（4）以氧化還原反應(yīng)的基本概念、基本規(guī)律為核心，考查知識(shí)范圍更加廣泛、靈活。具體來說，陌生氧化還原方程式書寫的考點(diǎn)主要有：①N、S、Cl、Fe、Cr、Mn等重要元素及其化

合物的性質(zhì)。②利用題目信息判斷主要反應(yīng)物和生成物。③利用電子守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒等手段配平方程式。④結(jié)合題目溶液的環(huán)境（酸性、堿性、熔融化合物）寫出完整的方程式等。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)——考點(diǎn)突破、能力提升

英國哲學(xué)家斯賓塞說：“教育中應(yīng)該盡量鼓勵(lì)個(gè)人發(fā)展的過程應(yīng)該引導(dǎo)兒童自己進(jìn)行探討，自己去推論。給他們講的應(yīng)該盡量少些，而引導(dǎo)他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)的應(yīng)該盡量多些?！爆F(xiàn)代課堂注重講練結(jié)合，以學(xué)生為主體，以練習(xí)為主線，精講精練，這樣學(xué)生才能更好地完成知識(shí)構(gòu)建，才能深刻理解，有效掌握，才能在鞏固知識(shí)的基礎(chǔ)上提升能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的理性思維和實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)精神。

1.知識(shí)構(gòu)建：陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫步驟（例2）

（1）找產(chǎn)物（基礎(chǔ)）：認(rèn)真審題，結(jié)合題目信息判斷氧化還原反應(yīng)的主要反應(yīng)物和主要生成物。

Cr2O72-+HSO3- — Cr3++SO42-

（2）看得失（核心）：抓住本質(zhì)，利用得失電子守恒配平上述方程式片段。

Cr2O72-+3HSO3- — 2Cr3++3SO42-

（3）配系數(shù)（難點(diǎn)）：結(jié)合題目環(huán)境（酸性、堿性、熔融化合物）對(duì)反應(yīng)進(jìn)行必要的補(bǔ)充，并結(jié)合電荷守恒、質(zhì)量守恒進(jìn)行完整配平。

Cr2O72-+3HSO3-+H+ — 2Cr3++3SO42-+H2O

（4）查守恒（保障）：利用三大守恒規(guī)律對(duì)方程式進(jìn)行檢查。

Cr2O72-+3HSO3-+5H+■2Cr3++3SO42-+4H2O

2.練習(xí)提升（1）考點(diǎn)突破的核心：用最小公倍數(shù)法進(jìn)行得失電子守恒的基礎(chǔ)計(jì)算

練習(xí)1.（2014新課標(biāo)I卷27題）次磷酸（H3PO2）是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性，回答下列問題：

（2）H3PO2可將溶液中的Ag+還原為銀，從而可用于化學(xué)鍍銀。利用H3PO2進(jìn)行化學(xué)鍍銀反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為4∶1，則氧化產(chǎn)物為 （填化學(xué)式）。

練習(xí)2.（2015年新課標(biāo)II卷28題）二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是高效、低毒的消毒劑，回答下列問題：

（1）工業(yè)上可用KC1O3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為 。

3.練習(xí)提升（2）考點(diǎn)突破的難點(diǎn)：結(jié)合題目酸堿性環(huán)境將方程式補(bǔ)充完整

練習(xí)3.（2016年新課標(biāo)III卷27題）煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝。

（2）在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應(yīng)溫度為323K，NaClO2溶液濃度為5×10-3mol·L-1。反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如表2。

表2

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①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式

。

②隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，吸收劑溶液的pH逐漸

（填“提高”“不變”或“降低”）。

練習(xí)4.（2012年新課標(biāo)I卷26題）（4）高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種強(qiáng)氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。FeCl3與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4，其反應(yīng)的離子方程式為 。

四、教學(xué)反思——化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育的回歸

1.根本出發(fā)點(diǎn)：立德樹人

素養(yǎng)，決定于后天的養(yǎng)育因素和環(huán)境影響的那些部分，強(qiáng)調(diào)了學(xué)校教育的重要性，學(xué)校教育大有可為，更應(yīng)該有所作為。從素質(zhì)教育到核心素養(yǎng)，是我國基礎(chǔ)教育改革向前邁進(jìn)的一大步。全面系統(tǒng)地凝練和描述學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)指標(biāo)，建立基于核心素養(yǎng)發(fā)展情況的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)素質(zhì)教育內(nèi)涵的具體闡述，也是對(duì)素質(zhì)教育過程中存在問題的反思與改進(jìn)，從而深入回答“教育要培養(yǎng)什么人”的問題。

2.化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)

化學(xué)課堂的主體：學(xué)習(xí)內(nèi)容、方法論、世界觀，用三維目標(biāo)來解讀即知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀。基于對(duì)化學(xué)主體的認(rèn)識(shí)，上海師范大學(xué)吳俊明教授對(duì)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的組成、結(jié)構(gòu)與表述為：

（1）作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基本觀念：化學(xué)物質(zhì)觀、化學(xué)變化觀、化學(xué)學(xué)科觀、科學(xué)技術(shù)觀、科學(xué)世界觀、科學(xué)發(fā)展觀以及人生觀等重要觀念；

（2）作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵能力：化學(xué)信息能力、化學(xué)學(xué)習(xí)能力、化學(xué)實(shí)踐能力；

（3）作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要品格：敢于質(zhì)疑、創(chuàng)新，不怕困難的精神（科學(xué)精神）；積極、認(rèn)真、實(shí)事求是的態(tài)度；強(qiáng)烈、持久的社會(huì)責(zé)任心、對(duì)人民群眾的關(guān)愛心以及家國情懷等。

基于“核心素養(yǎng)”“三重表征”的這樣一節(jié)《陌生氧化還原反應(yīng)方程式書寫》課，既要注重氧化還原反應(yīng)的基本概念、基本規(guī)律等化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的鞏固提升，更要提升高度，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的育人功能。

首先這節(jié)課的設(shè)計(jì)從多個(gè)維度體現(xiàn)了馬克思主義辯證唯物論：世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是變化的，變化是有規(guī)律的，我們要做的就是理解和掌握規(guī)律，并學(xué)會(huì)運(yùn)用，同時(shí)這節(jié)課也注重了多個(gè)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育。

①物質(zhì)變化、守恒、三重表征等學(xué)科思想、學(xué)科方法的滲透，獲取信息能力、綜合運(yùn)用題目信息和所學(xué)知識(shí)解決問題的能力

等學(xué)科能力的培養(yǎng)；

②通過學(xué)科知識(shí)的構(gòu)建立德樹人，培養(yǎng)學(xué)生正確的化學(xué)學(xué)科觀、科學(xué)世界觀、物質(zhì)變化發(fā)展觀；

③培養(yǎng)學(xué)生遵循規(guī)律、迎難而上、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

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編輯 魯翠紅