孫景芳 段玉成
新課程的高考要以?普通高中化學課程標準(2017年版2022年修訂)?(以下簡稱“課程標準”)為依據(jù)實施素養(yǎng)導向的考試評價,因此高三的復習需要依據(jù)課程標準分析研讀高考試題的命題思路并使用素養(yǎng)導向的試題來考查學生化學學科核心素養(yǎng)的達成度.“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng),指的是學生具有證據(jù)意識,能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結構及其變化提出可能的假設,通過分析推理加以證實或證偽:建立觀點、結論和證據(jù)之間的邏輯關系.可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構成要素及其相互關系,建立認知模型,并能運用模型解釋化學現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律.本文以北京等級考有機推斷題為例重點分析“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的考查,并以原創(chuàng)試題“醫(yī)藥替米沙坦的重要中間體的合成”為例,介紹命制指向化學學科核心素養(yǎng)的高三原創(chuàng)試題的思路.
1 “證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的考查
例1 (2023年北京卷17)化合物P是合成抗病毒藥物普拉那韋的原料,其合成路線如圖1所示.
2 有機推斷題中考查“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)試題的命題特點
根據(jù)近年高考化學試題的命題情況分析,有機推斷題中“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的命題特點如下:
1)測試載體基于真實情境.本題以抗病毒藥物普拉那韋原料的合成為情境,按照有機合成路線設計的基本模型(如圖2)展開,對有機化學的學科必備知識進行結構化理解.本題依據(jù)典型有機化合物間的轉化關系和陌生有機反應信息創(chuàng)設了真實、有意義的測試情境,并在此基礎上設計出該試題的測試任務,對學生關鍵能力的要求不斷提高,側重考查證據(jù)提取、陌生信息理解、數(shù)據(jù)分析、邏輯論證、得出結論、正確表達等一系列思維歷程,在多角度、多環(huán)節(jié)的思維過程中,綜合地、多層次地考查學生的綜合素養(yǎng),達到高考擇優(yōu)選拔的目的.
2)測試任務指向核心素養(yǎng).試題從證據(jù)的獲取,陌生信息的解讀,從證據(jù)到結論的推理論證,結論的得出與表征等不同的思維角度設問考查“證據(jù)推理”素養(yǎng)的達成度.將有機物的組成、結構與性質(zhì)的分析置于復雜有機物的合成過程中,要求考生應用研究有機化合物的一般方法和思路確定有機物的結構,從官能團的角度理解有機物結構與性質(zhì)的關系,建立有機物間的聯(lián)系并能制取具有特定結構與功能的有機物.本題考查了學生應用化學模型認識有機物的組成、結構及變化,包括根據(jù)反應的試劑、條件推理化學反應并書寫化學方程式(第1問),關聯(lián)表征(第2問),中間產(chǎn)物的性質(zhì)推斷(第4問),運用有機物的結構特征、題給陌生信息推斷有機化合物的結構(第3②、5、6問),加強了結構決定性質(zhì)的考查,引入從結構及基團間相互影響的角度,解釋鍵的極性問題(第3①問).總之,試題關注知識板塊間的融合,強調(diào)靈活運用,考查角度全面而深刻,凸顯思維品質(zhì),在綜合考查學生有機化學必備知識、關鍵能力及學科思想方法的過程中體現(xiàn)有機化學的實際應用價值.
3)問題解決依托關鍵能力.本題要求學生能運用已有的知識以及從試題給出的陌生信息中接收、整合相關信息來分析解決問題.這些知識涉及:根據(jù)所學典型官能團的性質(zhì)、反應條件、分子組成和所給信息,正確書寫化學方程式(第1問),采用正向、逆向思維方式分析官能團(第2問),推斷有機物結構(第3②、5、6問),辨析有機物的結構與性質(zhì)(第4問),根據(jù)結構特征分析鍵的極性(第3①問).依據(jù)課程標準深度剖析典型高考題對“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的考查不難發(fā)現(xiàn),近幾年全國各地等級考試卷中的有機推斷題,都以合成一種新物質(zhì)為目標,將有機化學知識進行整合,考查學生的知識水平,邏輯推斷能力,利用新信息的能力和分析、解決問題的能力.
試題的設置主要涉及反應類型的判斷,有機物的結構簡式、有機化學方程式的書寫,同分異構體結構簡式的書寫及合成路線的設計等.多年來試題一直保持著有機框圖推斷加信息的呈現(xiàn)形式,強調(diào)對“結構決定性質(zhì)”核心觀念的運用,突出對學科思維方法和學科能力的考查.圖3為解答有機推斷題的思維模型.
下面介紹如何依據(jù)課程標準,參照高考題的命制思路,命制“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的高三檢測題,幫助學生整合知識,檢測素養(yǎng)的達成度.
3 一道考查“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的原創(chuàng)測試題
例2 化合物M 是合成醫(yī)藥替米沙坦的重要中間體,其合成路線如圖4所示.
本題以降壓藥替米沙坦的中間體的合成為測試載體,以常見有機化合物的性質(zhì)、結構等核心知識為測試任務,突出考查學生認識有機化合物性質(zhì)和變化的思路及認知模型,不僅考查學生對有機化學中碳骨架的構建、官能團的引入和轉化的必備知識與關鍵能力,而且進一步考查學生能否在陌生的情境中將知識融會貫通,利用證據(jù)推理并結合有機化合物性質(zhì)的認知模型(如圖7)解決真實問題的能力.
解答本題要求學生運用已有的知識及陌生反應信息來解決所提出的問題.例如,依據(jù)物質(zhì)結構(分子式、結構簡式)的變化推斷官能團(第1問)、反應類型(第3問)以及反應所需試劑(第2問),符號表征如第3問考查化學方程式的書寫,第4問考查結構簡式的書寫;能根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)識別常見有機化合物的物質(zhì)模型并進行結構表征(第5問書寫同分異構體),評價學生運用認知模型解決實際問題的能力.
本文系北京市教育科學規(guī)劃2020年一般課題“基于‘證據(jù)推理與模型認知核心素養(yǎng)的高中化學教學實踐研究”(課題編號:CDDB2020285)階段性研究成果.