沈伟艺
(厦门市逸夫中学,福建 厦门 361000)
基于学科核心素养培育的中考化学复习
沈伟艺
(厦门市逸夫中学,福建 厦门 361000)
化学核心素养下的考查,兼顾了情境、知识、能力和态度四个维度。化学核心素养考查下的中考复习,通过变换角度形成知识结构化,符号表征提升宏微结合水平,实验探究启发科学思维,聚焦内容建构化学观念,促进学生化学学科核心素养的提升。
学科核心素养;试题考查特点;中考化学复习
北京师范大学林崇德教授指出:“核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中,逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能力。”核心素养的提出,标志着学科教学从知识和技能层面到学生素养发展层面的转型,标志着学科考查从知识、能力立意向学科核心素养立意的转变。
对化学学科而言,核心素养是学生在学习化学过程中逐步形成的具有学科特质的思维品质和关键能力,是知识、能力和方法、情感态度与价值观等多方面要求的结合体,主要包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任五个维度。研究化学核心素养型试题考查特点,有助于理解试题价值和把握考查方向,启发和思考中考化学复习。
基于学科核心素养的试题,是指在真实的情景中,以化学学科知识作为载体,考查学生运用化学学科思想、观念和方法解决实际问题的能力,体现以学生的发展为本。
1.融入真实生活的问题情境
情境引发问题。真实生活的问题情境,才能引发学生的科学思维,引导学生走向生活、关注社会。
例1小明用面粉、鸡蛋、白糖、牛奶、植物油等原料制作蛋糕。
问题1:上述哪些原料中富含糖类?
问题2:量取80mL牛奶,小明应选用哪种规格的量杯(10mL、100mL、500mL)最适合?
问题3:小明在量好牛奶的量杯里放了一勺白糖,发现牛奶液面几乎没有上升;焙制蛋糕过程中散发出阵阵香味。如何从微观角度加以解释?
问题4:食用蛋糕时,你认为最佳搭配的食物有哪些?
本题的情境来源于真实生活,通过制作蛋糕设置问题情境。根据原料中富含的营养素分析面粉、白糖中富含糖类;量杯规格的选择应与取用量最接近,使误差最小,体现定量意识;从微观角度解释加白糖后牛奶液面几乎没有上升以及闻到阵阵香味,其实质是分子间有间隔以及分子不断运动,体现宏观辨识与微观探析素养的考查;食用蛋糕时最佳搭配食物的选择,考查学生的合理膳食观。总之,以STSE(科学、技术、社会、环境)为情境素材设置问题,考查学生理解、分析、应用的同时,还能体现学生的生存与发展素养。
2.指向关于“科学的知识”
知识是学生应对未来生活的基础。学生要拥有一定的科学知识,并能利用这些科学知识产生新的科学知识。
例2城市饮用水的处理过程:水源(水库或者湖泊)→沉积池→过滤池→消毒池→水质检验→水管中的自来水。
问题1:请指出地下水比湖水和河水等地表水有更少的细菌和颗粒污染的一个原因?
问题2:水的净化处理中,收集在沉积池中的水通过什么方式变得更澄清?
问题3:水质检验后,如果自来水在传输过程中受到细菌污染,你在家中饮用前应该如何处理?
问题4:如何利用身边的物品(饮料瓶、棉手帕、细沙、小卵石、活性炭等)设计一个简易净水器?
本题以生活饮用水处理为情境,考查学生关于水净化的“科学知识”。地下水经过沙石、土壤的过滤而地表水易被污染;用静置沉淀以及加明矾的方法使水变得更澄清;自来水受到细菌污染,饮用前应当消毒或煮沸处理。结合相关知识设计简易净水器,涉及物品的使用与连接、净水原理、设计与评价等方面内容,较好地考查学生的创新意识,促进学习方式的转变,增强社会参与意识。
3.突出科学本质的实践与反思
科学的本质在于科学地解释现象、证据,设计科学探究与评价。[1]科学本质的实践是一种科学探究活动,能有效培养学生运用科学方法进行实践与反思。
例3二氧化碳是温室气体,碳循环使大气中的二氧化碳保持一定的含量。由于大量使用化石燃料,二氧化碳排放量逐年上升,使得地球大气层的平均温度发生变化(见图一和图二)。
问题1:观察图一和图二,小明认为地球大气层平均温度和二氧化碳排放量之间存在关系,图中有哪些数据支持他的结论?
问题2:小李不同意他的结论。请从图中找出不符合小明结论的证据,并说明理由。
问题3:小明坚持自己的结论,地球大气层平均温度升高,是由于二氧化碳排放量增加引起的。小李却认为小明的推断过于简单,不全面。请说明小李的观点。
本题以温室效应为切入点,考查学生获取信息以及对数据进行分析、得出结论的能力,突出对科学本质的考查。当二氧化碳排放量增加时,地球大气层平均温度呈升高趋势;虽然1900—1910年间二氧化碳排放量减小,但温度仍在升高;要得出地球大气层平均温度升高,是由于二氧化碳排放量增加引起的结论,必须确定其他影响温室效应的因素(太阳光强度、火山喷发、甲烷等温室气体排放等)保持不变或者这些影响因素被证明可以忽略,凸显控制变量的科学探究。
4.体现可持续发展理念
可持续发展是指学生对科学持有兴趣,有科学精神,采取负责任的行为支持科学探究,比如保护自然资源和环境等等。
例4以下是燃料在使用过程中的碳循环示意图:
问题1:酒精是一种生物燃料,石油是化石燃料。使用生物燃料和使用化石燃料对空气中CO2含量的影响不一样的合理解释?
问题2:根据下表数据,说明在花费相同的情况下,为什么有些人倾向于使用化石燃料而不是生物燃料?举一个例子说明使用酒精代替石油对环境的优点。[2]
?
问题3:利用海水进行碳储存,解释CO2可较长时间存在于深海中的原因。
问题4:还有哪些措施可有效减少空气中CO2含量?提出你的设想。
本题从化学视角,考查学生解决实际问题的能力。化石燃料来源于死亡很多的植物体,而用作生物燃料的植物在生长过程中会吸收空气中的CO2;从表格数据可得,倾向于使用化石燃料而不是生物燃料,原因是燃烧相同质量的燃料,释放出的能量石油大于酒精,但CO2释放量较多。有效减少空气中CO2含量,一是减少化石燃料的使用及开发新能源;二是增加CO2消耗,比如利用深海压强大,CO2溶解度增大进行储存以及利用技术实现CO2的转化等途径。突出化学在人类可持续发展中的贡献,体现价值导向以及对社会责任的担当。
总之,核心素养要求下的考查,兼顾了情境、知识、能力和态度四个维度。学生在真实的情境中阅读材料、获取信息,感受知识的价值,在解题中经历科学探究过程,从学科视角认识生活,增强社会责任感。
1.变换角度,重构知识
化学知识是培养学生学科核心素养的基础。作为“最有价值”的核心知识,对相关知识领域起着统领作用。通过主题复习、思维导图等多角度帮助学生形成知识结构。结构化的知识使学生对知识的存储、提取的途径增多,有效促进知识的迁移应用。
案例1化学变化专题复习:演示H2O2分解实验→加MnO2(催化,如何控制反应速率)→检验O2(化学变化,如何验证质量守恒定律)→用手触模试管壁(能量变化)。
引导学生观察、思考,梳理“化学变化”“质量守恒”“能量变化”“物质性质”“反应类型”等相关知识,使知识点由点到线,由线到面,形成有关化学变化知识结构化。
2.符号表征,宏微结合
化学是从微观层面认识物质,以符号形式描述物质的一门学科,提升宏微结合水平关键在于符号表征。符号表征是指学生在理解化学符号涵义(宏观、微观、量的关系等)的基础上,能够利用化学符号表达物质的组成、结构、性质和变化规律。化学方程式作为化学反应的表征形式,在其书写专题复习时,通过变式训练,提升学生宏观表征能力,并注意宏、微间的切换。这样,化学方程式就不再是抽象符号,而是宏微结合的中介。
案例2化学方程式专题复习:讨论交流“CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O”可以从哪些角度认识物质及其变化?(从反应物CO2、Ca(OH)2,生成物CaCO3、H2O等)→复习回顾:四种反应基本类型、金属活动性顺序等→变式训练:根据反应物或生成物的名称(或俗称、化学式)、装置图(比如提供发生装置制取气体)、实验现象(比如反应后有沉淀生成)、物质间转化关系(比如碳、氧、氢、铜、钙、金属、酸碱盐三角的转换)、流程图、微观反应示意图等书写化学方程式。
这样,赋予化学方程式更多的内涵和外延,提升对化学反应的表征水平。
3.实验探究,启发思维
化学是一门以实验为基础的学科,实验探究有助于学生发现问题,设计实验方案,基于证据推理,培养科学态度、创新意识,体现科学家的思维方式。因此,实验探究是综合培养学生化学学科核心素养的关键途径。中考实验探究复习,可结合教材内容,以学生熟悉的身边事物为情景,确定探究主题,引导学生在实验探究中解决问题,提升实验能力。
案例3实验探究专题复习:制取少量纯净NaCl固体(要求:在制取实验过程或通过产物检验证明所制取物为纯净物)。
本实验包括设计、进行实验两部分。在设计实验中,首先根据反应原理(盐酸与NaOH溶液反应)获得NaCl,然后用酚酞试液检验获得NaCl溶液中是否有过量的NaOH(如果盐酸过量不影响结果)。在进行反应时,首先往NaOH溶液中加入过量盐酸,然后取少量反应后的液体,用酚酞试液检验不呈碱性,此举消除NaOH的影响以及避免引入酚酞杂质,保证最终得到纯净NaCl固体。本题思维缜密,有层次感。既有定性分析,又有定量意识;既有设计成分,又有动手操作,较全面考查学生的实验素养。
4.聚焦内容,建构观念
中考复习不仅要关注核心知识的架构,还要对相关内容进行深度整合,形成系统,使学生加深理解的同时形成化学基本观念和思想,学会用化学的视角看问题,用化学的思维方式解决问题。
案例4氧气的专题复习:X—O2←Y(“—”表示反应,“←”表示转化),请尽可能写出符合关系的X和Y物质的名称或化学式。
X表示的物质:非金属(C、S、P、H2)、金属(Mg、Al、Fe、Cu等)、化合物(CO、CH4、C2H5OH等);Y表示的物质:空气、H2O、H2O2、KClO3、KMnO4等。
本题引导学生将初中与氧气有关的物质集中纳入到同一个体系中,便于学生对氧气知识的整体把握,有效培养学生的自主归纳以及发散思维能力。通过整理X物质,促进学生形成分类学习的思想。通过Y物质的判断,渗透变化观(物理变化和化学变化)、转化观、守恒观(元素守恒)等化学基本观念。另外,从化学与能源、材料、健康、环境多角度梳理相关知识,整体架构,帮助学生认识化学与社会发展的重要性,建立“可持续发展观”及“绿色化学观”。
核心素养考查是大势所趋,它对于中考化学复习具有导向作用。复习必须紧紧围绕培养学生核心素养这一主线展开,应该具有针对性(课标、考纲、学情)、系统性(核心知识的结构化、系统化)、发展性(思维能力),努力将化学核心素养的五个维度培养有机融入到知识建构中,不断实践与积累,帮助学生形成学科关键能力与必备品质,促进学科核心素养的提升,使学生得到全面发展。
[1]旷湘平,肖荣.初中化学素养型试题的命题策略[J].现代中小学教育,2016(9).
[2]周业虹.关注社会参与,注重评价方式,培养科学素养[J].化学教学,2016(4).
福建省教育科学“十三五”规划2016年度课题“个性化实验教学培养学生核心素养的实践研究”(项目编号:FJJKXB16-050)。
(责任编辑:张贤金)