深度学习视角下2019年全国高考Ⅱ卷理综化学第28题的分析及启示

王楠 吴晓红

[摘要]新课标要求将培养学生的学科核心素养作为教育教学的核心任务，而深度学习是落实学科核心素养培养的基本途径。基于深度学习理念，对2019年全国高考Ⅱ卷理综化学第28题进行分析，目的是在一定程度上反映高考试题对学生学科核心素养的考查重点，阐述深度学习对于化学教学改革及高考备考的重要作用。

[关键词]深度学习;学科核心素养;试题分析

[中图分类号]G633.8[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）08-0050-03

随着基础教育改革的持续深入，以及《普通高中化学课程标准（2017年版）》的实施，高考化学试题逐步从单纯考查学生知识掌握情况向检验学生解决问题能力和学科核心素养发展的方向转变，这与化学深度学习的理念不谋而合。

近两年，深度学习理念越来越受到教育工作者的广泛关注。胡久华等人提出的化学深度学习的内涵为：在教师的引导下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，开展以化学实验为主的多种探究活动，从宏微结合、变化守恒的视角，运用证据推理与模型认知的思维方式，解决综合复杂问题，获得结构化的化学核心知识，建立运用化学学科思想解决问题的思路与方法，培养科学探究与创新意识、科学态度与社会责任，促进化学学科核心素养的发展。从中可以总结出，化学深度学习的特征为：深度学习的本质是学生在理解知识的基础上，能将所学知识迁移应用;深度学习的活动是以化学实验为主的多种有挑战性的探究活动;深度学习的结果是培养学生运用证据推理、模型认知等思维方式，以及解决新问题或解决真实情景中的复杂问题的能力。本文将基于深度学习的这三个特征，对2019年全国高考Ⅱ卷理综化学第28题进行分析，探析新课程改革背景下高考化学试题的特点，明确深度学习对新课改背景下高考备考以及学生化学学科核心素养发展的重要作用。

一、试题分析

2019年全国高考Ⅱ卷理综化学第28题，以大学有机化学实验“茶叶中提取咖啡因”为试题背景，综合考查学生对化学实验相关知识的掌握情况。试题内容如下：

咖啡因是一种生物碱（易溶于水及乙醇，熔点234.5℃，100℃以上开始升华），有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%-5%、单宁酸（K_a约为10^-6，易溶于水及乙醇）约3%-10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图1所示。

索氏提取装置如图2所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶未接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题：

1.以化学核心知识载体，考查学生知识迁移的能力

这道题着重考查学生对化学实验基础知识和基本技能的掌握情况。第（1）问中考查“液体加热实验中，一般都要加入沸石”这一知识点。第（2）问考查学生对化学实验中安全问题的掌握情况。第（3）问考查学生对蒸馏装置的熟悉程度。第（5）问考查学生对分离提纯方法的掌握情况，包括常用分离提纯方法有哪些，分别在什么情况下使用，以及相对应的实验装置是什么等。通过分析发现，虽然试题情境是完全陌生的，但是问题既没有考查从茶叶中提取咖啡因的反应原理，也没有以索氏提取器的工作原理设问，而是着重考查学生对实验安全、蒸馏装置以及分离提纯方法等化学实验基础知识和基本技能的掌握情况。因此，化学深度学习首先强调教师在教学中引导学生掌握化学核心知识，只有这样才能“以不变应万变”。学生在掌握核心知识的基础上，对已有知识进行迁移就能解答相应的问题。第（1）问以实验样品的处理为载体，设问“实验时将茶叶研细的目的是什么”，类似的问题学生在工艺流程题中经常碰到，一般是问将矿石样品粉碎或研细的目的是什么。如果学生能够在已有知识的基础上进行分析、推理，认识这道题的本质，并将已有知识迁移到新的情境中，解答这道题就很容易了。

2.以陌生情境作为试题背景，创设具有挑战性的探究活动

往年的试题中或多或少会出现新的情境素材、实验装置，但至少用到的实验仪器是学生见过的。而这道题以大学的有机实验为背景，实验中涉及的分离提纯的方法——升华，在高中化学中几乎没有提及，而对于蒸馏装置、升华装置大多数学生之前都没有见过。因此，相比于问题本身，克服完全陌生的情境素材、从陌生的素材中挖掘熟悉的信息对学生来说更具挑战。

实际上，索氏提取法在生活中已经有所应用，有一种“虹吸煮咖啡”的工作过程与索氏提取法的原理类似。深度学习强调教师在课堂教学中创设真实的情境，紧密联系学生的生活实际。一方面可以激发学生学习化学的兴趣，另一方面可以拓宽学生的视野。科学本身就是探究的过程，面对陌生的情境素材更需要学生发挥科学探究的精神。深度学习强调通过具有挑战性的探究活动培养学生的“科学探究”学科核心素养。这样，学生在遇到陌生的情境素材时才不会不知所措，对知识的运用才会更加游刃有余。

3.提供充分的解题信息，考查学生获取信息、推理论证等能力

試题背景虽然是一个陌生的实验，但题目提供了大量与试题相关的信息，包括咖啡因的性质、用途，茶叶的组成成分，索氏提取器的工作原理，以及从茶叶中提取咖啡因的操作流程图。学生解答问题时需要在掌握化学实验知识的基础上，运用化学思想对题目中给出的信息进行分析、整合，得出答案。第（2）问中问到“采用索氏提取器的优点”，学生通过提取、分析题目中索氏提取器工作原理的相关信息，可以发现索氏提取器能够“实现对茶叶末的连续萃取”，同时也实现了溶剂的反复使用，减少溶剂的使用量。第（4）问中，生石灰是一种碱性氧化物，它中和的一定是一种酸性物质。提取液的成分包括溶剂乙醇和从茶叶中提取出的物质，排除乙醇，那么这种酸性物质一定来自茶叶。从题目中给出的有关茶叶成分的信息着手分析，其成分中有一种酸——单宁酸，问题的答案自然就出来了。还有第（5）问，“分离提纯咖啡因的方法是什么”，学生在乎时学习中接触到过滤、萃取、蒸馏等分离提纯的方法较多，几乎没有接触过用升华的方法进行分离提纯。因此学生解答此问题可能存在一定困难。题目中在介绍咖啡因的性质时提到“咖啡因在100℃以上开始升华”，如果学生提取到这条信息，再结合装置图，就能够找到问题的答案。通过上述分析可以发现，这道题重点考查学生从众多信息中提取有效信息，并运用证据推理对所提取的信息进行分析、整合的能力。

二、总结与启示

通过上述分析可以看出，2019年全国高考Ⅱ卷理综化学第28题的命题特点：在知识层面考查的内容难度并不大，着重考查学生对化学实验核心知识的掌握情况;在能力层面，更加注重考查学生知识迁移、提取有效信息以及推理论证等思维方法及解决实际问题的能力。既体现了课程标准中对学生“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”的考查目标，也体现了深度学习的内涵。因此，教师在化学教学过程及高考备考中应该切实落实深度学习理念。

1.整合化学核心知识，引导学生夯实化学基础知识

虽然高考化学试题中问题的呈现方式、问题的情境背景很丰富，但是当我们分析问题本质时就会发现，考查的都是化学基础知识。因此，引导学生掌握基础知识是化学教学的重点。很多学生反映化学知识多并且零散，没有规律，学习起来很吃力。事实上，化学知识之间有着紧密的联系。比如第28题中提取咖啡因的过程就可以将蒸馏、萃取、升华三个实验操作联系起来。因此，教师在教学中要注重引导学生建立化学知识之间的联系。深度学习教学理念提出按照一定的依据整合化学核心知识，建立化学知识体系。通过这样的方法，引导学生系统地学习化学知识，减轻学生记忆化学知识的负担，强化学生对化学基础知识的掌握。

2.创设真实的问题情境，提升学生解决问题的能力

如果第28题没有“提取咖啡因”的情境背景，那么这道题中涉及的所有问题对于学生来说难度将会大大降低。挖掘中华民族优秀传统文化，精选最新的科学研究成果，将化学基础知识融入真实的问题情境，考查学生分析和解决化学问题的能力是目前高考化学试题最显著的特点之一，而这也是深度学习理念对化学课堂教学提出的要求。真实的问题情境往往是复杂的，蕴含着多个化学知识，需要学生对问题进行分解并从中提取出有效的信息，分析所提取的有效信息并将其转化为化学知识。通过这样的过程，能够在很大程度上提升学生提取信息的能力、分析问题的能力、理论联系实际的能力，这些能力是深度学习所要实现的目标，也是未来高考化学着重考查的内容。因此，化学教师在今后的教学中应重视真实情境的创设，引导学生形成积极的学习态度，提升学生应用化学知识解决生产生活中实际问题的能力。

3.重视化学实验教学，培养学生的科学探究与创新意识

2019年化学高考考纲对学生化学学习能力的要求中有一点就是针对学生化学实验与探究能力提出的。化学是一门以实验为基础的学科，通过化学实验学生能够对所学的理论知识有更直观的理解，能够激发学生学习化学的兴趣，同时能够在一定程度上培养学生的科学探究與创新意识。因此，深度学习项目组在界定化学深度学习的概念时提出化学教学中开展的化学探究活动要以化学实验为主。作为化学教师，在今后的教学中应该重视化学实验教学的开展，在化学实验中引导学生不断思考、挖掘反应的本质，逐渐培养学生的科学探究与创新意识。

化学深度学习的最终目标是实现学生化学学科核心素养的发展，而未来高考化学试题也是在考查学生基础知识、基本技能和思维方法的基础上，检测学生的化学学科核心素养的。

深度学习是落实化学学科核心素养的基本途径，也为高考化学备考提供方法和策略。因此，在高中化学教学中落实“深度学习”这一教学理念势在必行。