从一道高考试题说起，也谈化学学科核心素养的培育

暴成伟

摘 要：高考试题是检验核心素养的重要载体，对核心素养的培育有着非常重要的导向和检验作用。化学方程式的书写，是“三重表征”最直观、最根本的表达，从高考试题出发，通过对题目的分析研究，回归到课堂教学，讨论在核心素养背景下，如何以化学基本知识、基本技能为载体，通过微习题、微点评的形式，培养学生的科学精神、思维能力，以及勇于探究、百折不挠的精神，构建完整有效的化学课堂。

关键词：核心素养；科学精神；思维能力；三重表征；氧化还原反应方程式；微习题

一、背景说明——化学学科核心素养

2014年3月30日，教育部印发了《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，文中首次出现了“核心素养”这个概念。日本学者恒吉宏典等主编的《授业研究重要术语基础知识》认为，核心素养指“学生在学校教育的学习场所习得的、以人类文化遗产与现代文化为基轴而编制的教育内容，与生存于生活世界的学习者在学习过程中所形成的作为关键能力的内核”。

2016年9月13日，在北京师范大学举行的新闻发布会上，教育部委托课题“中国学生发展核心素养”研究成果正式发布，北京师范大学教授、课题组组长林崇德发布了《中国学生发展核心素养（征求意见稿）》，其中第五点：科学精神（崇尚真知、理性思维、勇于探究），主要是个体在学习、理解、运用科学知识和技能等方面表现的价值标准、思维方式和行为规范。

化学科学在漫长发展过程中，积累的不仅仅是丰富的化学

知识，更积淀了一种强有力的认识世界和思考世界的方式。苏格兰格拉斯哥大学的约翰斯顿（Johnstone）教授等人通过多年的思考与研究，总结出了现代化学包含的三个基本成分，即“三重表征”思维方式。学习和研究化学，不仅要从宏观的视角对物质的性质和变化进行观察和描述，还要从微观结构上进行解释，以把握事物的本质和规律，还要用化学符号进行表达和交流。从宏观、微观、符号三种水平上去认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系以及在三者之间自由灵活地转化，这已成为国际上公认的化学学科不同于其他学科最特征的思维方式。

二、问题的提出——高考试题赏析、考点解读

例1.（2016新課标I卷28题）NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

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回答下列问题：

（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式 。

（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2，此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ，该反应中氧化产物是 。

例2.（2016新课标I卷27题）元素铬（Cr）在溶液中主要以 Cr3+（蓝紫色）、Cr（OH）-4（绿色）、Cr2O2-7（橙红色）、CrO2-4（黄色）等形式存在。Cr（OH）3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：

（4）+6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O2-7还原成Cr3+，该反应的离子方程式为 。

考纲要求：①理解质量守恒定律的含义。②了解氧化还原反应的本质是电子的转移。③了解常见的氧化还原反应。④掌握常见氧化还原反应方程式的书写和相关计算。

教育部考试中心单旭峰老师在《深化改革 平稳过渡——2016年高考全国卷化学试题特点剖析》一文中总结道，2016年全国卷化学高考试题：贯彻改革精神，加强能力考查，特别突出了信息获取和独立思考能力考查。信息获取能力考查主要是通过提供物质数据信息、反应信息以及流程图等方式，要求学生利用这些新信息分析和解答问题。

单旭峰老师也特别指出，高考化学试题继续提供一些对学

生而言未曾接触过的陌生信息（包括一些新颖的反应和数据图

表信息），丰富试题的呈现形式，增加试题信息的广度和深度，进一步加强对考生获取信息、加工和处理信息、利用新信息进行独立思考的能力。要求考生通过“现场独立自学”的方式，从中抽象、概括出新的理论或发现数据之间的关系，同时与学过的知识整合，形成较全面的网络化知识体系，将这些知识体系进一步应用到新的情境中，从而解决问题。新情境下陌生氧化还原反应方程式的书写恰恰是体现了上述的考查方向，是高考考查的热点，也是化学核心素养的重要组成部分。

表1 近三年全国高考新课标I卷化学试题陌生氧化还原反应方程式书写的考查及变化轨迹

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我们不难得出如下几个主要结论：（1）陌生氧化还原方程式书写的考查总体稳中有升；（2）题目与生产、生活联系紧密，体现了STSE的思想；（3）注重能力考查，尤其是信息获取能力和思维能力的考查；（4）以氧化还原反应的基本概念、基本规律为核心，考查知识范围更加广泛、灵活。具体来说，陌生氧化还原方程式书写的考点主要有：①N、S、Cl、Fe、Cr、Mn等重要元素及其化

合物的性质。②利用题目信息判断主要反应物和生成物。③利用电子守恒、电荷守恒、质量守恒等手段配平方程式。④结合题目溶液的环境（酸性、碱性、熔融化合物）写出完整的方程式等。

三、教学设计——考点突破、能力提升

英国哲学家斯宾塞说：“教育中应该尽量鼓励个人发展的过程应该引导儿童自己进行探讨，自己去推论。给他们讲的应该尽量少些，而引导他们去发现的应该尽量多些。”现代课堂注重讲练结合，以学生为主体，以练习为主线，精讲精练，这样学生才能更好地完成知识构建，才能深刻理解，有效掌握，才能在巩固知识的基础上提升能力，进一步培养学生的理性思维和实事求是、严谨认真的科学精神。

1.知识构建：陌生氧化还原反应方程式的书写步骤（例2）

（1）找产物（基础）：认真审题，结合题目信息判断氧化还原反应的主要反应物和主要生成物。

Cr2O72-+HSO3- — Cr3++SO42-

（2）看得失（核心）：抓住本质，利用得失电子守恒配平上述方程式片段。

Cr2O72-+3HSO3- — 2Cr3++3SO42-

（3）配系数（难点）：结合题目环境（酸性、碱性、熔融化合物）对反应进行必要的补充，并结合电荷守恒、质量守恒进行完整配平。

Cr2O72-+3HSO3-+H+ — 2Cr3++3SO42-+H2O

（4）查守恒（保障）：利用三大守恒规律对方程式进行检查。

Cr2O72-+3HSO3-+5H+■2Cr3++3SO42-+4H2O

2.练习提升（1）考点突破的核心：用最小公倍数法进行得失电子守恒的基础计算

练习1.（2014新课标I卷27题）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：

（2）H3PO2可将溶液中的Ag+还原为银，从而可用于化学镀银。利用H3PO2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1，则氧化产物为 （填化学式）。

练习2.（2015年新课标II卷28题）二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问题：

（1）工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。

3.练习提升（2）考点突破的难点：结合题目酸碱性环境将方程式补充完整

练习3.（2016年新课标III卷27题）煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。

（2）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323K，NaClO2溶液浓度为5×10-3mol·L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表2。

表2

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①寫出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式

。

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐

（填“提高”“不变”或“降低”）。

练习4.（2012年新课标I卷26题）（4）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为 。

四、教学反思——化学学科核心素养培育的回归

1.根本出发点：立德树人

素养，决定于后天的养育因素和环境影响的那些部分，强调了学校教育的重要性，学校教育大有可为，更应该有所作为。从素质教育到核心素养，是我国基础教育改革向前迈进的一大步。全面系统地凝练和描述学生发展核心素养指标，建立基于核心素养发展情况的评价标准，是对素质教育内涵的具体阐述，也是对素质教育过程中存在问题的反思与改进，从而深入回答“教育要培养什么人”的问题。

2.化学学科的核心素养

化学课堂的主体：学习内容、方法论、世界观，用三维目标来解读即知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。基于对化学主体的认识，上海师范大学吴俊明教授对化学学科核心素养的组成、结构与表述为：

（1）作为化学学科核心素养的基本观念：化学物质观、化学变化观、化学学科观、科学技术观、科学世界观、科学发展观以及人生观等重要观念；

（2）作为化学学科核心素养的关键能力：化学信息能力、化学学习能力、化学实践能力；

（3）作为化学学科核心素养的重要品格：敢于质疑、创新，不怕困难的精神（科学精神）；积极、认真、实事求是的态度；强烈、持久的社会责任心、对人民群众的关爱心以及家国情怀等。

基于“核心素养”“三重表征”的这样一节《陌生氧化还原反应方程式书写》课，既要注重氧化还原反应的基本概念、基本规律等化学基础知识、基本技能的巩固提升，更要提升高度，体现化学学科的育人功能。

首先这节课的设计从多个维度体现了马克思主义辩证唯物论：世界是物质的，物质是变化的，变化是有规律的，我们要做的就是理解和掌握规律，并学会运用，同时这节课也注重了多个化学学科核心素养的培育。

①物质变化、守恒、三重表征等学科思想、学科方法的渗透，获取信息能力、综合运用题目信息和所学知识解决问题的能力

等学科能力的培养；

②通过学科知识的构建立德树人，培养学生正确的化学学科观、科学世界观、物质变化发展观；

③培养学生遵循规律、迎难而上、严谨踏实的科学态度。

参考文献：

[1]钟启泉.核心素养的“核心”在哪里：核心素养研究的构图[N].中国教育报，2015-04-01.

[2]单旭峰.深化改革 平稳过渡：2016年高考全国卷化学试题特点剖析[J].中学化学教学参考，2016（7）：62-63.

[3]林崇德.中国学生发展核心素养研究成果正式发布[N].中国教育报，2016-09-13.

[4]吴俊明.关于核心素养及化学学科核心素养的思考与疑问[J].化学教学，2016（11）：3-8.

编辑 鲁翠红