湯希雁 黃劍鋒

【摘 要】化學學科理解指教師對化學學科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結構化的認識。文章從化學學科理解的角度出發(fā)，以2021年高考全國甲卷理綜化學試題為例，從考查化學學科知識、化學學科思維、學生“做事”能力等方面進行分析，以期為高中化學學科教學探尋有效途徑。

【關鍵詞】 化學學科理解;化學學科知識;化學學科思維

【作者簡介】湯希雁，副教授，南寧市第八批優(yōu)秀青年專業(yè)技術人才，南寧市第十批新世紀學術與技術帶頭人，主要研究方向為中學化學教學;黃劍鋒，正高級教師，廣西特級教師，全國優(yōu)秀教師，主要研究方向為高中化學教學。

【基金項目】2021年度廣西教育科學“十四五”規(guī)劃A類重點課題“‘三新視域下高中化學‘科學探究與創(chuàng)新意識培養(yǎng)策略的實踐研究”（2021A051）

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》明確提出，化學學科理解是指教師對化學學科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結構化的認識，它不僅僅只是對化學知識的理解，還包括對具有化學學科特質的思維方式和方法的理解[1]。本文從化學學科理解的角度出發(fā)，對2021年高考全國甲卷理綜化學試題進行分析，以期為高中化學學科教學探尋有效途徑。

一、考查化學學科知識

化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的一門基礎學科。因此，化學學科知識是關于認識物質的知識，即從微觀層面認識物質的組成和結構，對物質的性質和變化進行描述，解釋物質的應用及其轉化。2021年高考全國甲卷理綜化學試題考查的化學學科知識可以歸納為以下幾個方面。

（一）考查化學物質知識

1.考查物質的組成、結構

第8題通過重水（D2O）中的質子數、NO2與H2O完全反應時轉移的電子數、環(huán)狀S8分子中含有的S-S鍵數、K2Cr2O7溶液中含有的Cr2O72-離子數，考查阿伏加德羅常數的值NA的計算。第11題考查原子結構、元素周期律的知識，題目以短周期主族元素為考查范圍，給出的信息是W、X、Y、Z四種元素的最外層電子數之間的關系，以及W和X的單質常溫下均為氣體，判斷關于原子半徑比較、元素形成化合物數目、氧化物性質、化學鍵類型的敘述是否正確。第35題是關于物質結構與性質的考查，以太陽能燃料合成項目為素材，考查原子電子排布式、晶體類型、原子軌道雜化類型、化學鍵類型、物質沸點高低的原因、晶胞中離子配位數、化學式中原子數目計算的表達式。

2.考查物質的性質、變化

第10題考查了甲醇、乙醇、乙酸、烷烴的性質。第26題以單質碘制備流程為背景，考查了Cl2、I2、Fe、FeI2、NaIO3、NaHSO3、KI、CuSO4、CuI等物質的性質，利用物質的氧化性、還原性實現物質之間的轉化。

（二）考查獲得化學物質的知識

1.考查化學科學實踐

第9題考查了氨氣、二氧化氮、硫化氫、氧氣的實驗室制備方法。第27題考查了實驗室制備膽礬的方法及其結晶水數目的計算。第36題通過大豆素的合成及其衍生化的一種工藝路線，考查獲得有機物的合成路線、有機物命名、物質轉化需要的氫氣的量、有機化學方程式的書寫、反應類型的判斷、有條件限制的有機物同分異構體的書寫、有機合成路線的設計。

2.考查化學科學認知

第12題考查了有關BaSO4、BaCO3溶度積的圖像問題，判斷沉淀溶解曲線、BaSO4的Ksp計算、曲線上點的變化、離子濃度比較是否正確。第13題考查了電解原理在重要化工生產中的作用，判斷有關試劑作用、電極反應式書寫、轉移電子物質的量計算、離子運動方向敘述的正誤。第28題以二氧化碳催化加氫制甲醇為核心反應，圍繞該反應考查反應熱效應的計算、根據信息判斷反應能量變化示意圖、用各物質的平衡分壓表示總反應的平衡常數表達式、判斷等壓過程的曲線及其理由、計算平衡轉化率、判斷反應條件。

（三）考查化學物質知識的價值

對于化學物質知識的價值的考查主要包括化學知識對人類生活、社會發(fā)展方面的作用。如第7題是化學與科學·技術·社會·環(huán)境（STSE）的考題，考查日常生活中與化學有關的問題。第26、27、28、35、36題都體現了化學在促進社會可持續(xù)發(fā)展方面所起的作用。

總之，2021年高考全國甲卷理綜化學試題考查的知識是高考評價體系中的必備知識，考查學生是否具備化學專業(yè)學習與研究、社會生活實踐所要求的必備知識，主要概括為五個方面：化學用語與基本概念，實驗基本原理與方法，物質組成、結構與性質，化學反應原理與規(guī)律，物質相互轉化與應用。

二、基于化學學科思維的考查

學科思維是指在系統學習某一學科時，通過體驗、認識及內化等過程逐步形成了關于該學科穩(wěn)定的思考問題、解決問題的思維方法和價值觀[2]?；瘜W學科思維則是指從化學視角認識物質，逐步形成相對穩(wěn)定的思考問題、解決問題的思維方法[3]。問題的解答與思維方法的正確運用密不可分，根據具體問題的特點，采取有效的思維方法十分重要。

化學學科核心素養(yǎng)包括五個方面：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任?；瘜W學科核心素養(yǎng)與化學思維有必然聯系，宏觀辨識與微觀探析是化學學科的思維方式，變化觀念與平衡思想是化學學科的思維品質，證據推理與模型認知是化學學科的思維方法，在科學探究過程中，學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維得到培養(yǎng)，科學態(tài)度與社會責任則要求學生應具有社會責任感和科學精神[4]。

（一）基于宏觀辨識與微觀探析思維方式的考查

宏觀辨識要求學生能從宏觀視角認識物質，根據實驗現象辨識物質及其反應，能從物質的宏觀特征入手，對物質及其反應進行分類。微觀探析指能從微觀視角分析反應的實質，能用微觀結構圖式描述物質及其變化的過程。

（二）基于變化觀念與平衡思想思維品質的考查

化學物質是能夠相互轉化的，學生要有變化觀念，認識物質的基本變化，厘清物質是否會變化、會怎樣變化、為什么會變化等基本問題，并知道物質的變化是有一定限度的，即存在平衡。因此，要求學生具有平衡思想，這也是化學學科本質的體現。

（三）基于證據推理與模型認知化學學科思維的考查

化學是認識物質的科學，認識物質需要對其組成、結構及其變化提出假設。證據推理指通過分析推理加以證實或證偽，模型認知即建構認知模型，用所建構的模型來理解、解釋或解決一類化學問題。

對于第35題第（4）問，學生要基于模型認知的化學思維方法，能夠對四方ZrO2晶胞進行正確分析，以晶胞中右側面心的Zr4+為例，同一晶胞中與Zr4+連接最近且等距的O2-數為4，同理可知右側晶胞中有4個O2-與Zr4+相連。因此，Zr4+離子在晶胞中的配位數是4+4=8，1個晶胞中含有4個ZrO2微粒，據此可計算出1個晶胞的質量和體積，進而求出其密度?；瘜W式ZnxZr1-xOy中y的值可根據化合價代數和為零的原則進行計算，這也是基于模型認知的思維方法。

（四）基于科學探究與創(chuàng)新意識化學思維培養(yǎng)的考查

實驗探究是科學探究的重要手段，其包括提出問題、建立假設、設計實驗、進行實驗、交流討論、得出結論等過程。通過實驗探究，學生能體驗科學探究的過程，提高科學探究能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識?？茖W探究的本質是實踐創(chuàng)新，探究過程中對一些“異?，F象”的科學解釋即為學生在科學探究實踐中創(chuàng)新意識的體現。

（五）基于科學態(tài)度與社會責任的考查

科學態(tài)度與社會責任屬于情感、態(tài)度與價值觀的素養(yǎng)范疇，影響著學生的化學思維。化學為人類的進步做出了突出貢獻，在全球經濟發(fā)展迅猛的今天，在當代眾多行業(yè)中，尤其是對當代醫(yī)學的進步，化學發(fā)揮了重大作用?；瘜W學科具有實踐性和應用性的特點，在社會責任擔當層面具有重要作用。高考化學試題重視學生科學態(tài)度與社會責任意識的考查，有的取材于生活實際，如第7題;有的取材于真實實驗，如第9題;有的取材于科研文獻，如第35題;有的取材于生命科學和能源科學發(fā)展成果，等等。

三、對學生“做事”能力的考查

高考化學試題以核心素養(yǎng)為測試宗旨，學科核心素養(yǎng)是指學生通過某學科的學習后所獲得的關于該學科的關鍵能力、必備品格與價值觀念。如何衡量學生是否獲得了該學科的核心素養(yǎng)，最好的方法就是考查學生的“做事”能力，考查其在“做事”過程中運用知識解決問題的能力、展現出來的技能，以及情感、態(tài)度、價值觀的表現。筆者認為，“做事”能力就是解決問題的能力，面對高考化學試題，學生應該具備以下“做事”能力。

（一）學會快速選擇

一些選擇題的選項正確與否很明顯，學生要能快速做出判斷，減少不必要的時間浪費。例如第7題的C選項“天然氣不完全燃燒會產生有毒氣體”，根據常識很快能判斷該敘述是正確的，其余選項沒必要再花時間去探究。再如第10題的B選項“用飽和碳酸氫鈉溶液可以鑒別乙酸和乙醇”，學生只要具備基本知識即可判斷該敘述是正確的，很快能確定選項，提高解題速度。

（二）學會獲取信息

高考化學試題不僅考查學生對已學知識的掌握和應用能力，還包括獲取陌生知識和信息的能力。高考化學試題中常有模型、圖表、流程圖等類型信息，學生要能從中提取關鍵內容，并與有關知識進行整合，最終解答問題。例如第13題，從圖示中獲取的信息是從乙二酸變?yōu)橐胰┧岚l(fā)生了還原反應，該反應發(fā)生在鉛電極一邊，說明鉛為電解池陰極，石墨為電解池陽極，電解過程中陽離子向陰極移動，由此快速判斷D選項“雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移”是正確的。

（三）學會分析推測

（四）學會歸納論證

學生要學會識別題目中的有效證據、科學論證，懂得處理轉化數據和歸納總結規(guī)律。如第28題第（2）問中等壓過程的曲線判斷及理由的描述，第35題第（3）問中“甲醇的沸點（64.7℃）介于水（100℃）和甲硫醇（CH3SH，7.6℃）之間”的原因敘述等，都需要學生具有挖掘有效證據、歸納論證的能力。

四、教學啟示

從化學學科理解視角對2021年高考全國甲卷理綜化學試題進行分析，筆者認為，教師在日常教學中要重視以下幾個方面。

（一）化學知識的學科功能化

知識的學科功能化是素養(yǎng)落地的體現，這樣學生才能運用知識解決實際問題。例如，氧化還原反應知識是認識物質性質的一個重要方面，從氧化還原反應角度能認識物質的氧化性、還原性，這體現了氧化還原反應知識的學科功能。第26題第（2）問中從氧化還原反應角度寫出制備I2的總反應的離子方程式，就是體現了知識的學科功能化。

（二）“一”的抽提和認識視角的凝練

“一”的抽提，就是要引導學生基于具體的化學知識來建構具有廣泛遷移價值的“一”，從而形成“舉一反三”甚至“舉一反十”[6]。例如，對于第35題第（3）問“甲醇的沸點（64.7℃）介于水（100℃）和甲硫醇（CH3SH，7.6℃）之間”的原因解釋，就是基于物質熔沸點高低比較方法抽提的“一”的遷移應用。

（三）認識思路的構建

認識思路就是讓學生知道怎么想。例如，對陌生物質性質的認識思路，首先基于物質類別判斷物質的性質，然后再從物質核心元素的化合價判斷其氧化性、還原性。學生具備了這樣的認識思路，面對陌生物質也能從容應對。例如，第26題第（2）問中，向NaIO3溶液中加入計量的NaHSO3，生成碘化物，應從核心元素化合價角度思考該反應?；谶@樣的思路，這個問題自然迎刃而解。

總的來說，從化學學科理解的角度出發(fā)，研究新高考題中化學學科知識特征，科學把握化學學科核心素養(yǎng)的內涵，在實踐中多維度促進學生化學學科思維的發(fā)展，提高學生在新情境中解決問題的“做事”能力，有利于學生在高考中取得更高、更快、更強的實戰(zhàn)效果。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]李藝，鐘柏昌.談“核心素養(yǎng)”[J].教育研究，2015（9）：17-23，63.

[3]朱鵬飛.學科核心素養(yǎng)的研究進展及其對中學化學教學的啟示[J].化學教學，2017（1）：8-15.

[4]劉樹領.化學模型認知教學的策略探析：以金屬晶胞知識的教學為例[J].中小學課堂教學研究，2021（2）：21-24.

[5]黃劍鋒.基于化學學科本質的高考試題探析：以2020年全國新課標Ⅲ卷理綜化學試題為例[J].中小學課堂教學研究，2020（9）：50-53.

[6]鄭長龍.化學學科理解與“素養(yǎng)為本”的化學課堂教學[J]. 課程·教材·教法，2019（9）：120-125.

（責任編輯：羅小熒）