利用真题促进证据推理核心素养水平进阶——以2022北京卷第13题为例

董拥军

(江苏省南京师范大学附属扬子中学)

化学学科核心素养包括5个方面,“证据推理与模型认知”是其中之一,也是要求学生形成的化学学科思想和方法之一。“证据推理”要求学生具有证据意识,能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设,通过分析推理加以证实或证伪;建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。

《普通高中化学课程标准》(2017年版2020年修订)将证据推理的水平划分为4个层次:

图1 证据推理水平划分的4个层次

作为大规模选拔性考试,高考客观上对高中教学起到重要的引导作用。高考评价体系将“引导教学”纳入核心功能,有利于理顺教考关系,增强“以考促学”的主动意识。在日常的教学和复习过程中,要充分利用高考原题,挖掘高考原题的素养导向功能。笔者以2022年北京卷化学第13题为例,探究如何充分利用高考原题,促进学生证据推理核心素养的水平进阶。

1.原题再现

【例】(2022年北京卷,13题)利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。

装置示意图序号电解质溶液实验现象①0.1 mol·L-1 CuSO4+少量H2SO4溶液 阴极表面产生无色气体,一段时间后阴极表面有红色固体,气体减少。经检验,电解液中有Fe2+②0.1 mol·L-1 CuSO4+过量氨水阴极表面未观察到气体,一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验,电解液中无Fe元素

下列分析不正确的是

( )

A.①中气体减少,推测是由于溶液中c(H+)减少,且Cu覆盖铁电极,阻碍H+与铁接触

D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小,Cu缓慢析出,镀层更致密

2.试题来源

本试题来源于人教版(2019)高中教科书化学选择性必修1实验活动4——简单的电镀实验。实验所用电镀液以CuSO4溶液为主进行配制。(在CuSO4溶液中加入一些氨水,制成铜氨溶液,可使镀层光亮)

3.基于证据推理核心素养的试题分析

3.1 收集“证据”的水平划分

学习者“证据”收集的水平是化学核心素养证据推理水平的基础,没有“证据”收集水平的进阶,化学核心素养证据推理水平的进阶也就成了无水之源。下面笔者将从物质及其变化事实、宏观与微观结合、定性和定量结合、各类物质及其反应的不同特征等多角度分析,以2022年北京卷化学第13题为例,促进学生收集证据水平的进阶。

表1 收集“证据”的水平划分,以2022年北京卷第13题为例

3.2 基于“证据”的“推理”的水平划分

科学思维要求学习者能运用抽象与联想、归纳与概括、推演与计算、模型与建模等思维方法来组织、调动相关的知识与能力,解决生活实践或学习探索情境中的各种问题。思维认知能力主要包括:形象思维能力、抽象思维能力、归纳概括能力、演绎推理能力、批判性思维能力、辨证思维能力等。“推理”是“证据”与“结论”之间的纽带和桥梁,学习者基于“证据”通过自己的逻辑思辨和推理,发表独立的、有创造性的看法,是学习者很重要的一种能力。

表2 基于“证据”的“推理”的水平划分,以2022年北京卷化学第13题为例

4.基于“证据”的“推理”中值得商榷的几个问题

4.1.1 基于电极电位的判断

4.1.2 基于计算与推演的辨析

而事实上,实验①的实验现象是:“阴极表面产生无色气体”,“一段时间后阴极表面有红色固体”。这又是什么原因呢?

不管是“阴极表面有无色气体”还是“一段时间后阴极表面有红色固体”,都是人眼的一种识别。下面以产生一个半径为1 mm(毫米)的氢气气泡或产生相同体积的铜时,所消耗的电子的物质的量,来进行计算对比。

4.2 实验②中溶液中离子浓度变化的深度辨析