從化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的角度解析和認(rèn)識(shí)高考實(shí)驗(yàn)題
——以“江蘇省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試”實(shí)驗(yàn)題為例

江蘇 董擁軍

高考評(píng)價(jià)體系主要由“一核”“四層”“四翼”三部分內(nèi)容組成。其中，“一核”為核心功能，即“立德樹(shù)人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”，是對(duì)素質(zhì)教育中高考核心功能的概括，回答“為什么考”的問(wèn)題；“四層”為考查內(nèi)容，即“核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)”，是素質(zhì)教育目標(biāo)在高考中的提煉，回答“考什么”的問(wèn)題；“四翼”為考查要求，即“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”，是素質(zhì)教育的評(píng)價(jià)維度在高考中的體現(xiàn)，回答“怎么考”的問(wèn)題。同時(shí)，高考評(píng)價(jià)體系還規(guī)定了考查載體——情境，以此承載考查內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)考查要求。

筆者通過(guò)對(duì)2020年及2021年江蘇省高考試卷的結(jié)構(gòu)對(duì)比，歸納如下表所示。

新舊試卷結(jié)構(gòu)比較

從表中可以發(fā)現(xiàn)江蘇省2021年高考試卷中關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查發(fā)生了重大變化，由原本的“側(cè)重化學(xué)計(jì)算、側(cè)重實(shí)驗(yàn)探究”變?yōu)?021年高考化學(xué)試卷的“化學(xué)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算”。2021年高考試卷中化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分除了考查學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能、評(píng)價(jià)不同類(lèi)型化學(xué)實(shí)驗(yàn)及探究活動(dòng)的核心思路與基本方法外，還重點(diǎn)考查了學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，尤其是將化學(xué)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)合起來(lái)進(jìn)行考查?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)不是單純的物質(zhì)變化和現(xiàn)象特征的變化，更伴隨著物理量的變化。反應(yīng)有關(guān)的多種物理量必然伴隨著化學(xué)變化而產(chǎn)生不易察覺(jué)的變化，只有秉承嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神，才能發(fā)現(xiàn)這些變化的物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系。而化學(xué)計(jì)算也不同于數(shù)學(xué)計(jì)算，它是建立在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上的，不是純粹的數(shù)學(xué)計(jì)算，還包含化學(xué)反應(yīng)原理相關(guān)知識(shí)。

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。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”等5個(gè)方面。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是研究和學(xué)習(xí)物質(zhì)及其變化的基本方法，是科學(xué)探究的一種重要途徑?？茖W(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。科學(xué)探究過(guò)程包括發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、獲取證據(jù)、分析解釋或建構(gòu)模型、形成結(jié)論及評(píng)價(jià)等核心要素。理解從問(wèn)題或假設(shè)出發(fā)確定研究目的、依據(jù)研究目的設(shè)計(jì)方案、基于證據(jù)進(jìn)行分析和推理等對(duì)于科學(xué)探究的重要性。學(xué)會(huì)物質(zhì)檢驗(yàn)、分離、提純和溶液配制等化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。研究物質(zhì)性質(zhì)，探究反應(yīng)規(guī)律，進(jìn)行物質(zhì)分離、檢驗(yàn)和制備等不同類(lèi)型化學(xué)實(shí)驗(yàn)及探究活動(dòng)的核心思路與基本方法。體會(huì)實(shí)驗(yàn)條件控制對(duì)完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)及探究活動(dòng)的作用。發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的好奇心和興趣，養(yǎng)成注重實(shí)證、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)合作探究意識(shí)，養(yǎng)成獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑和勇于創(chuàng)新的精神。筆者以江蘇省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試中的有關(guān)實(shí)驗(yàn)的試題為例，進(jìn)行深入的分析，以期給廣大教師提供參考。

一、評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的掌握

化學(xué)知識(shí)是解決實(shí)際問(wèn)題、完成測(cè)試任務(wù)不可或缺的工具。高考考查要求學(xué)生能設(shè)計(jì)常見(jiàn)物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗(yàn)等簡(jiǎn)單任務(wù)的方案，能從物質(zhì)類(lèi)別和元素價(jià)態(tài)變化的視角說(shuō)明物質(zhì)轉(zhuǎn)化的路徑；要求學(xué)生運(yùn)用已有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能及從試題中領(lǐng)悟到的相關(guān)知識(shí)來(lái)解決所提出的問(wèn)題。如例1所示：

【例1】(2021·江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試·3)下列由廢銅屑制取CuSO4·5H2O的實(shí)驗(yàn)原理與裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/p>

( )

甲

乙

丙

丁

A.用裝置甲除去廢銅屑表面的油污

B.用裝置乙溶解廢銅屑

C.用裝置丙過(guò)濾得到CuSO4溶液

D.用裝置丁蒸干溶液獲得CuSO4·5H2O

【參考答案】D

二、評(píng)價(jià)學(xué)生面對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)及探究活動(dòng)時(shí)的核心思路與基本方法

“實(shí)踐探究”是指學(xué)習(xí)者在面對(duì)生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問(wèn)題情境時(shí)，組織整合相應(yīng)的知識(shí)與能力、運(yùn)用不同的技術(shù)方法進(jìn)行各種操作活動(dòng)以解決問(wèn)題的綜合品質(zhì)，是個(gè)體改造世界的核心品質(zhì)，是完成認(rèn)知學(xué)習(xí)和實(shí)踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)研究需要實(shí)證與推理，注重宏觀與微觀的聯(lián)系，能依據(jù)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和推理，得出合理的結(jié)論，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反思，說(shuō)明證據(jù)和結(jié)論之間的關(guān)系。

【例2】(2021·江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試·11)室溫下，通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)探究NaHCO3、Na2CO3溶液的性質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)1：用pH試紙測(cè)量0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的pH，測(cè)得pH約為8

實(shí)驗(yàn)2：將0.1 mol·L-1NaHCO3溶液與0.1 mol·L-1CaCl2溶液等體積混合，產(chǎn)生白色沉淀

實(shí)驗(yàn)3：向0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中通入CO2，溶液pH從12下降到約為9

實(shí)驗(yàn)4：向0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中滴加新制飽和氯水，氯水顏色褪去

下列說(shuō)法正確的是

( )

【參考答案】C

室溫下：Ka1(H2CO3)=4.3×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、Ksp(CaCO3)=2.8×10-9

本題通過(guò)對(duì)電離平衡、水解平衡、沉淀溶液平衡等移動(dòng)的分析，考查學(xué)生的微粒觀、平衡觀和守恒觀；結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等證據(jù)素材，引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)識(shí)水溶液中離子反應(yīng)與平衡的基本思路，能解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑；能認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象與模型之間的聯(lián)系，能運(yùn)用多種認(rèn)識(shí)模型來(lái)描述和解釋物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，預(yù)測(cè)物質(zhì)及其變化的可能結(jié)果；能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型，建立解決復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題的思維框架。發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力。

三、評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神

試題需能評(píng)價(jià)學(xué)生是否具有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，能尊重事實(shí)和證據(jù)，具有探索未知、崇尚真理的意識(shí)，考查學(xué)生能否從問(wèn)題和假設(shè)出發(fā)，依據(jù)探究目的，設(shè)計(jì)并優(yōu)化探究方案，運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，能對(duì)觀察記錄的信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論，能運(yùn)用已有知識(shí)和方法綜合分析化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的各種影響，權(quán)衡利弊，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新。

【例3】(2021·江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試·17)以軟錳礦粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si、Ca、Mg等的氧化物)為原料制備電池級(jí)MnO2。

(1)浸取。將一定量軟錳礦粉與Na2SO3、H2SO4溶液中的一種配成懸濁液，加入到三頸瓶中(如圖1)，70℃下通過(guò)滴液漏斗緩慢滴加另一種溶液，充分反應(yīng)，過(guò)濾。滴液漏斗中的溶液是________；MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2+的離子方程式為

。

圖1

(3)制備MnCO3。在攪拌下向100 mL 1 mol·L-1MnSO4溶液中緩慢滴加1 mol·L-1NH4HCO3溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥，得到MnCO3固體。需加入NH4HCO3溶液的體積約為_(kāi)_______。

圖2

為獲得較高產(chǎn)率的MnO2，請(qǐng)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)方案：取一定量MnCO3置于熱解裝置中，通空氣氣流，

，

固體干燥，得到MnO2。(可選用的試劑：1 mol·L-1H2SO4溶液、2 mol·L-1HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。

(2)100

(3)200 mL

(4)加熱到450℃分解一段時(shí)間，將冷卻后的固體邊攪拌邊加入至一定量1 mol·L-1稀H2SO4中，加熱，充分反應(yīng)后過(guò)濾，洗滌，取最后一次洗滌濾液加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若溶液不出現(xiàn)渾濁，過(guò)濾

室溫下Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、Ksp(MnCO3)=9×10-11

室溫下Ka1(H2CO3)=4.3×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、Ksp(MnCO3)=9×10-11

①畫(huà)從MnCO3制備MnO2的大體流程：

②控制實(shí)驗(yàn)條件以完成實(shí)驗(yàn)及探究活動(dòng)：熱解對(duì)溫度的選擇——通過(guò)對(duì)圖像的分析得出應(yīng)選擇450℃；酸化時(shí)要求所用酸的選擇——Mn2O3氧化性強(qiáng)于Cl2，所以應(yīng)選擇1 mol·L-1H2SO4溶液；