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        素養(yǎng)導向下“化學方程式書寫”探析與教學啟示*

        2023-09-02 11:46:32王廣揚
        化學教與學 2023年14期
        關鍵詞:化學素養(yǎng)情境

        王廣揚

        (江蘇省灌云高級中學 江蘇 灌云 222200)

        隨著基于學科核心素養(yǎng)培育的課程改革的持續(xù)推進,學業(yè)水平考試化學科命題也持續(xù)回應著對學生化學學科核心素養(yǎng)的全面考查。陌生情境下“化學方程式書寫”問題,一直是高頻考點。本文選取2022年普通高中學業(yè)水平考試江蘇卷、全國甲卷等6套試卷中陌生情境下化學方程式書寫為分析對象,以江蘇卷第16 題“酸浸”時CeO2與H2O2反應為例,通過回答為什么考、考什么、怎么考、怎么做?啟示基于核心素養(yǎng)發(fā)展的高中化學教學方式轉變,以期為高中化學教學提供參考。

        一、試題探析

        1.考查內容統(tǒng)計

        2022 年全國甲卷、全國乙卷、廣東卷、湖南卷、浙江卷、江蘇卷中陌生情境下化學方程式書寫問題,從題量、考查內容、呈現(xiàn)形式等角度歸納如表1所示,最多是湖南卷6題,最少是浙江卷3題,平均4題;考查內容主要涉及基本概念、元素化合物、基本反應原理等;呈現(xiàn)形式多為文字敘述和流程圖,還有少數(shù)裝置圖和表格,極大增加了試題的信息量,表述直觀明了。由此可見,化學方程式書寫題題型穩(wěn)定、考查頻度高、呈現(xiàn)形式豐富多樣,承載著多元的考查和評價功能。

        表1 2022年學業(yè)水平考試陌生情境下化學方程式書寫題題量及呈現(xiàn)形式統(tǒng)計

        2.考查現(xiàn)狀反思

        每年學業(yè)水平考試閱卷中發(fā)現(xiàn),“化學方程式書寫”題,學生并沒有因為??急乜级鴷?。相反,題目一聽就懂,情境一換就難,“似曾相識又無能為力”成為師生共同面對的困境。遺憾的是,答疑解惑的老師,也沒能找到問題的癥節(jié),以誨人不倦的精神一遍又一遍重復著化學方程式書寫的步驟,年復一年游走于題海,求而不得。遵循中國高考評價體系“一核、四層、四翼”的要求(見圖1),學業(yè)水平考試以“實驗探究情境”“日常生活情境”為命題載體,聚焦“化學語言與概念、物質轉化與性質”等必備知識、“理解與辨析、歸納與論證”等關鍵能力評價學生“宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知”等學科素養(yǎng)的發(fā)展水平[1]。

        圖1 高考評價體系考查要求與高中化學課程標準

        根據(jù)化學學科核心素養(yǎng)對高中學生發(fā)展的具體要求,提出高中化學課程標準[2]。這是高考評價體系要求在教學實踐中的具體體現(xiàn)。指向核心素養(yǎng)的課程改革背景下,學生要具備上位的思維能力,教者首先應當具備上位的思維習慣。教學中切勿就課論課、就題講題,在考慮內容設計的同時,更多地思考行為設計,鼓勵學生敢于發(fā)問、善于發(fā)問為什么考、考什么、怎么考、怎么做?

        3.考查案例分析

        [江蘇卷2022-16]實驗室以二氧化鈰(CeO2)廢渣為原料制備Cl-含量少的Ce2(CO3)3,部分實驗過程如下:

        “酸浸”時CeO2與H2O2反應生成Ce3+并放出O2,該反應的離子方程式為__________________________。

        對“酸浸”時CeO2與H2O2反應離子方程式書寫命題情境、必備知識、關鍵能力、核心素養(yǎng)考查分析如表2 所示。

        表2 “酸浸”時CeO2與H2O2反應離子方程式書寫命題意圖分析表

        鈰是稀土家族中最豐富的元素,以其化合物作為命題素材,可真實再現(xiàn)研發(fā)成果和研發(fā)過程。利用這些真實的數(shù)據(jù)和探究進程不僅考查理論,還可考查學生有序思維過程、促進考生獨立思考。同時也意在引導學生關注學科前沿的科技發(fā)展以增強科學的研究態(tài)度、強化科學服務社會的責任感,詮釋了高考命題的核心價值。

        堅持新的高考評價體系理念,必備知識是考生掌握對應學科能力的所需知識。從題型上看,陌生情境下化學方程式書寫就是方程式書寫問題,但所需要的必備知識卻不僅僅是化學方程式、離子方程式的基本概念,還關系到氧化還原反應的原理和概念、能否用化合價觀點認識CeO2的氧化性和H2O2的還原性、是否知道氧化還原辯證統(tǒng)一性變化規(guī)律、反應的本質即物質的轉化等必備知識。

        化學學科的關鍵能力可以分解為知識獲取能力群、實踐操作能力群、思維認知能力群[3]。根據(jù)文字敘述“酸浸時CeO2和H2O2反應生成Ce3+并放出O2”可初步判斷反應物為CeO2和H2O2,生成物為Ce3+和O2。表1顯示的陌生情境下化學方程式書寫的信息呈現(xiàn)形式還有流程圖、裝置圖、表格,都對學生的知識獲取能力群提出了直接的要求;結合氧化還原電子得失守恒或化合價升降守恒規(guī)律初步配平方程式、根據(jù)文字信息“酸浸”和流程信息“添加稀鹽酸”判斷酸性環(huán)境即溶液中有H+,從對化學反應守恒規(guī)律的認識出發(fā),運用比較方法,補充缺失微粒完成方程式書寫,則體現(xiàn)了利用已學過的化學基本知識辨識文字、流程中的相關內容,提取關鍵信息進行整合的實踐操作、思維認知能力。

        學科素養(yǎng)是學生運用關鍵能力、調用必備知識解決問題表現(xiàn)出的綜合品質。以核心素養(yǎng)為測試宗旨,立足于證據(jù)推理與模型認知維度,考查學生能否從反應方程式書寫步驟認知模型出發(fā)、能否從題給信息中提取陌生反應的反應物和生成物、能否從化學變化遵循一定規(guī)律如電荷守恒及元素守恒角度配平反應,從而形成變化觀念這一學科理念。如“酸浸”時CeO2與H2O2反應生成Ce3+并放出O2的離子方程式書寫問題解決思維過程如圖2所示。

        圖2 基于題給信息陌生情境下離子方程式的書寫

        第一步確定反應物和生成物

        已知反應物 CeO2H2O2

        已知生成物 Ce3+O2

        第二步初步配平寫出已確定物質關系式,進行初步配平

        第三步補充缺失微粒

        學業(yè)水平考試中的情境是實現(xiàn)高考評價體系中“價值引領、素養(yǎng)導向”命題理念的載體[3]。通過真實的問題情境考查學生應用化學知識解決實際問題的能力,充分認識化學與生活生產(chǎn)、社會發(fā)展的聯(lián)系。試題以二氧化鈰廢渣為原料制備Ce2(CO3)3流程這一實驗探究情境作為命題背景,屬于物質制備與純化情境。通過考查“酸浸”時CeO2與H2O2反應離子方程式書寫,要求學生在實驗中尋求思維創(chuàng)新,借助實驗情境的構造,重現(xiàn)學生化學知識的積累與實踐能力的應用,體現(xiàn)了考查的基礎性、綜合性、應用性和創(chuàng)新性。又如全國甲卷第27 題,以廣泛應用于染料、醫(yī)藥行業(yè)的硫化鈉粗品提純這一日常生活情境作考查載體,通過考查芒硝和煤粉在高溫下發(fā)生反應方程式書寫,要求考生緊扣化學反應原理方面知識,進而要求考生利用基本概念和原理闡釋生活中的化學現(xiàn)象,從而激發(fā)學生學習化學、鉆研化學的興趣。其他還有生產(chǎn)環(huán)保情境、學術探索情境、化學史料情境等。

        二、教學啟示

        《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》于2016 年9 月13 日正式發(fā)布,標志著以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心育人目標理念的誕生。要全方位實現(xiàn)課標中指出的化學素養(yǎng)目標,迫切需要樹立素養(yǎng)為本的教學目標,轉變教學觀念,轉變教學方式。

        1.發(fā)展化學核心素養(yǎng)需要“放慢腳步”

        教育是一項“慢”的藝術,學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也是一項“慢”的藝術[4]?;瘜W學科核心素養(yǎng)是學習者在學習過程中按部就班地、循序漸進地形成在適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關鍵能力,這些必備品格和關鍵能力的培養(yǎng)對象是全面發(fā)展的人,需要一個學習的周期,就如同莊稼的成熟,是需要時間積累的一個慢過程。讓學生背默化學方程式這樣重結果輕過程的速成現(xiàn)象還是普遍存在的,無視知識生成過程的價值,必然導致學生在新情境中的無力感。拒絕功利,放慢腳步的教學,才是放下心態(tài)、尊重教學規(guī)律的教學。只有在獲取知識技能的慢過程中,為思維而學才變?yōu)榭赡堋K?,化學教師要緊扣化學學科特點,多創(chuàng)設實驗探究情境、設計系列思維平臺,借助物質轉化、化學反應的發(fā)生過程,做中問、問中思、思中解,讓學生深度參與到物質轉化原理理解、化學規(guī)律探索的慢腳步中,才能真切感受到化學觀念形成的魅力。

        2.發(fā)展化學核心素養(yǎng)需要“回歸課本”

        《中國高考評價體系》提出“四翼”,其中第一個就是“基礎性”[5]。高考化學試題中考查的內容基本都是學生高中階段所學的核心內容,大都源自課本。專家感慨送分要送到口袋,再拉上拉鏈,足以說明教學實踐中對于課本價值體現(xiàn)的欠缺。課本又稱教材、教科書,是依據(jù)課程標準編制的系統(tǒng)反映學科教學內容的藍本。因此,在日常教學中,無論是新授課還是復習課,教師都須引導學生“回歸課本”。對照課本研讀課標,對照課標研讀課本,明確課本上哪些是核心內容?為什么這樣安排?放下高考追問自己,高中化學到底該教些什么、怎么教?在追問中吃透課本,理解、領會高中化學的本質。以蘇教版必修第一冊“金屬鈉和水的反應”為例,給出反應方程式只是一句話的事情,然而課本并沒有這么做,而是以“觀察思考”欄目,引導學生動手實驗,盡可能多地記錄觀察到的實驗現(xiàn)象,并對現(xiàn)象作出合理的解釋,列表完成,提示從化合價的角度總結Na 與水的反應。課本為什么如此處理?有幸聽到一節(jié)展示課,授課老師在教材的基礎上重新組合為:根據(jù)Na 微觀結構預測鈉和水的反應、設計實驗探究鈉和水的反應、結合現(xiàn)象和守恒觀念推理完成鈉和水的反應,最后總結歸納結構決定性質、性質體現(xiàn)結構的學科觀念。在靈活運用課本重組教學的過程中,領會必備知識,培養(yǎng)學生觀察能力、列表分析歸納能力、基于證據(jù)邏輯推理能力、表達能力,發(fā)展核心素養(yǎng)。

        3.發(fā)展化學核心素養(yǎng)需要“返璞歸真”

        “紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,說到底,學習是學生在教師的引領下,自己完成的實踐。圍繞著一個個學習主題進行主動構建的過程,必須親歷親為,必須真學習。在此真實的學習過程中成為信息的接受者,同時轉換成信息的加工者,通過伴有思維的記憶達到素養(yǎng)的形成?!皫熣邆鞯朗跇I(yè)”,為什么要引領、引領什么、如何引領?這就需要教師真研究,研究高考真題、研究命題意圖、命題路徑,明白是什么,也明白為什么、怎么做。研究學生的弱點弱項,針對性搭建平臺,幫助學生展示交流、學會遷移應用反思,點評引導學生對關鍵能力拓展深化,引導學生形成學科思想和價值觀念。以此為基礎給出知識助力點、給出能力助學方案,助力學生在真實的問題情境下解決真實的問題。

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