基于化学学科理解的高考试题评析及教学启示——以2023年1月浙江化学选考卷第15题为例

张金伟

(浙江省衢州第三中学)

2023年1月浙江选考化学卷一经发布,笔者便认真地做题并分析试题,被15题在情境创设和设问角度上的新颖所折服,感叹于命题教师科学、系统、原创、连续的立意高度和抓住中学教学薄弱环节的敏捷性和精准性。再次让笔者强烈地感觉到化学是一门“说理”的学科,教师要善于用事实和证据“讲好化学故事”,挖掘和探析化学的本源,增进化学学科理解。本文在进一步研究试题的基础上,提出对高三化学复习的粗浅看法,以期为教师们提供参考。

一、真题再现

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C.向体系中通入CO2气体,溶液中c(Ca2+)保持不变

D.通过加Na2SO4溶液可实现CaCO3向CaSO4的有效转化

(一)内容阐释

本题主要考查人教版(2019)选择性必修1化学反应原理第三章:水溶液中的离子反应与平衡,探讨的是水溶液中离子间的相互作用和相应的化学平衡,涵盖了电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等过程。它是在化学平衡理论学习之后,具有承上启下的功能。本章以离子反应为核心,引导学生从微观视角认识水溶液中的物质及反应,帮助学生建立微粒观、转化观、平衡观等学科观念。本题选取碳酸钙这种学生比较熟悉的物质为载体,将熟悉的物质植入到陌生情境中,考查学生应变及创新能力。本题涉及电解质的强弱判断,电离平衡常数的应用,水解平衡、沉淀溶解平衡等多种化学平衡的综合,也是浙江采用人教版(2019)化学教材后的第一次选考,沉淀溶解平衡在浙江新教材新高考中首次涉及,非常应景,实现了新旧教材的有机衔接。

(二)试题解析

(三)试题评析

试题以教材中学生熟知的碳酸钙的溶解平衡迁移到电离、水解平衡等多个真实存在的平衡,对该体系进行系统分析与考查,从微观角度对平衡理论知识的理解与应用进一步深化,考查了学生的理解、迁移、应用、创新等关键能力,同时也兼顾了“变化观念与平衡思想”的学科核心素养、“物质转化是绝对的,但转化却又是有条件的”的辨证思想的考查与渗透,难度适中,有较好的区分度。试题坚持素养立意和育人导向,构建“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”的高考评价体系,表1就高考评价体系的“一核四层四翼”中的“四层”进行分析。

表1 2023年1月浙江选考化学第15题试题分析

(四)试题迁移

【例2】(2022年1月浙江卷,17题)已知25℃时二元酸H2A的Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.1×10-15。下列说法正确的是

( )

A.在等浓度的Na2A、NaHA溶液中,水的电离程度前者小于后者

B.向0.1 mol·L-1的H2A溶液中通入HCl气体(忽略溶液体积的变化)至pH=3,则H2A的电离度为0.013%

C.向H2A溶液中加入NaOH溶液至pH=11,则c(A2-)>c(HA-)

D.取pH=a的H2A溶液10 mL,加蒸馏水稀释至100 mL,则该溶液pH=a+1

【答案】B

【评析】该题与2023年1月选考第15题有异曲同工之妙,考查学生提取和加工有效信息的能力,如何将题目中的问题转化到已知的电离常数上去,正确地迁移和应用电离平衡常数,有“起点高、落点低”的“四两拨千斤”的内涵和“看似说了,又没说透”的玄妙,留待学生自己去解读。

根据高考题的特点,笔者小试牛刀,改编了一道题,如下:

图1

( )

A.A点时,pH=3.3

B.B点对应NaOH溶液的体积小于10 mL

C.C点时,HA的电离程度大于NaA水解程度

D.A点到C点过程中,不可能存在:c(A-)>c(Na+)=c(H+)>c(OH-)

【答案】D

命制这道题的初衷,就是想看看学生们如何根据相关信息,联想到电离平衡常数,从而实现有效转化。

二、教学启示

《普通高中化学课程标准》(2017年版2020年修订)指出:教师要开展基于学生化学学科核心素养发展的课堂教学,进一步增进化学学科理解。虽然教师们在化学学科理解上见仁见智,但在笔者看来,就是跳出机械教学、重结论轻过程的窠臼,尊重化学的“说理”属性,注重从本源上、结构上认识化学,解决实际问题。

(一)提升学科理解

提升化学学科理解是教师开展“素养为本”教学的前提,因此笔者认为增进化学学科理解是教师自觉的行为,教师需要较完备的化学专业知识,较完善的化学学科思维,才能引领学生实现化学学科理解。在笔者看来,在化学学科知识的铺垫下,教师首先要做的便是深入钻研教材,领会编者的意图,用自己的理解和创造让教材变得更灵动、更有温度、更贴近学生。

再如,有一道关于浓硫酸性质的经典的问题:在试管中加少许浓硫酸,然后将试管用橡皮塞塞住,并悬挂一小块青苹果(如图2)。

图2

(二)探析化学本源

化学学科常被戏称为理科中的文科。在化学学习中存在较严重的重感觉轻理论、重结果轻过程的现象。化学学科知识庞杂,无序,既有一般性,又有较多特殊性,许多知识需要记忆,老师教起来吃力,学生学起来费劲,就给学生留下了化学只需要记住就好了的刻板印象,让学生觉得化学越来越无趣、无理,甚至无用,久而久之,老师也懒得设问、懒得探究,取而代之的便是直接告知。长期灌输式的教学、机械式的学习,让学生越来越缺乏思考意识,这样便无法形成有效思考。学生没有半点体验的乐趣,学习兴趣也难以提上去,这或许也是造成化学学科选考人数下降的一个重要原因。化学是一个说理的学科,要让学生深切地体会到化学的理科属性,不要急于告知学生结论,而是让学生体验从表象到结论这段具有魅力的无限美景,在探寻化学本源的过程中产生进阶思维。

某原子的质量=所有质子的质量+所有中子的质量+所有电子的质量

所以,某原子的相对原子质量约等于质子数与中子数之和。

某原子的相对原子质量的整数值即质量数等于质子数与中子数之和。

好的课堂应是“少教多学”,这样体验式的过程学习比结论灌输式的教学效果好,追求化学本源的学习也会让学生逐渐体验到化学是理科中的理科,化学不是凭直觉、凭感性学习的学科,是需要经过逻辑思考,需要利用相关信息进行加工和重构的。诚如美国物理学家理查德·费曼所说:学习科学后,你观察世界的方式会全然不同,你看到的世界会更美丽。

又如,在学习水解平衡移动(以醋酸钠水解为例)时,出现了向CH3COONa溶液中通入少量HCl(g),CH3COONa水解平衡向哪个方向移动的问题。

若只是告知学生结论,学生不会很信服,同时会觉得化学“不讲道理”,如何解决这个矛盾呢?笔者当时的处理方式是引导学生基于事实或证据推理得出结果。学生自发讨论,合作探究找出两种证据:

这样学生在过程中提升能力,体会探究的乐趣。诸如此类的例子很多,向醋酸溶液中加水稀释或向醋酸溶液中加入等体积等pH的盐酸溶液,平衡移动问题均可以采用类似方法来解决。

(三)采用情境化复习

“无情境不高考”已然成为高考命题的主流,说明情境在命题中起到考查学生必备品格和关键能力的重要作用。2023年1月选考化学第15题选取碳酸钙沉淀溶解的真实情境,由此引发其他几个平衡的应用,考查学生在实际的问题情境中,运用化学知识与学科本质解决问题的能力。因此在平时的高三复习教学中,也要注重创设真实有效、多元情境引导学生有效复习。“满堂灌” “满堂练” “炒冷饭”式复习已经让学生越来越疲劳,对化学的学习热情越来越低。在笔者看来,单纯地回顾、梳理、巩固、总结,已难以引起学生学习的兴趣,关键问题在于不聚焦。高三复习强调知识问题化、问题情境化、情境系列化,这样的复习应才更有价值,才有利于学生思维的发展。

(四)实施大单元教学

高三复习要有宏观视野和整体思维,这样才能站得高、看得远、想得深、悟得透。高考评价体系既是指挥棒又是催化剂,以往的零散的、碎片化的、临时起意的快餐式教学已经被时代的浪潮拍打在岸边,无法适应现在的教学。构建项目式、任务式、系统化、结构化的大单元复习教学模式势在必行。就像学完了化学反应原理第三章后,可以整合各种各类化学平衡,横行对比,纵向联系,实施大单元教学,立足实际,构建知识体系,助力学生可持续理解,着眼学生未来发展。

(五)命制原创试题

命题是教师的一项基本技能,教师首先要多研究高考试题,挖掘试题背后的价值和意义,再做题,只有老师先跳入题海,才能避免学生掉进题海。做题的好处就是了解试题,明确复习方向,为教师自身命制试题打下基础。试题素材可以从文献、高考真题、课例、竞赛、教材习题等方面提取,命题先从“形似”开始逐渐过渡到“神似”,打磨成符合学生实际、具有浙江卷特点的题目,并从高考评价体系下“一核四层四翼”的视角对命制的试题进行评价,甚至还可以根据学情引导学生开展“基于测量与评价”的项目化教学活动,命制形神兼备的高考模拟题。