基于化学学科核心素养的试题分析——以2018年全国卷Ⅰ理综化学为例

江西 郑 莉 姜建文

1.基于学科核心素养的试题分析

1.1 构建试题分析框架

知识技能是化学学科核心素养的必要基础。在解决问题的过程中，学生通过能力活动将内隐的核心素养展现的同时，体现一定的素养水平。因此，知识技能是解决问题的关键基础，情境素材是问题提出的主要载体，问题和任务是学生素养表现的驱动力。本文基于知识技能、情境素材、问题任务、素养表现、素养水平5个要素，构建“基于核心素养视角”的试题分析框架，如图1所示。

图1 “基于核心素养视角”的试题分析框架

1.2 基于试题分析框架的分析示例

下面分别以2018年全国高考卷Ⅰ理综化学的选择题第7题和非选择题第26题为例进行说明该框架的应用。

【例1】(2018·全国高考Ⅰ·7)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述错误的是

( )

A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+

D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠

【答案】D

【例2】(2018·全国卷Ⅰ·26)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题：

(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是________。仪器a的名称是________。

(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。

①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为____________________。

②同时c中有气体产生，该气体的作用是________________。

(3)打开K3，关闭K1和K2，c中亮蓝色溶液流入d，其原因是________________；d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。

(4)指出装置d可能存在的缺点________。

【解析】本题选择气体分析中的氧气吸收剂醋酸亚铬为情境素材，考查醋酸亚铬的实验室制法。第(1)问主要考查学生对蒸馏水煮沸操作目的的理解及分液漏斗仪器图的识别，反映“证据推理与模型认知”核心素养中的水平1以及“科学探究与创新意识”素养中的水平2中“能收集实验证据，并基于实验事实得出结论”的素养表现。第(2)①问考查离子方程式的书写，学生根据题干中给出“醋酸亚铬的制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬”的信息，再结合题干中提供的实验现象“溶液由绿色逐渐变为亮蓝色”即可知道发生的反应为锌还原三价铬得到二价铬的离子反应，再根据电荷守恒和原子守恒即可写出离子方程式。可见试题考查学生依据宏观的实验现象和微观的离子变化，并利用电荷守恒和原子守恒的化学理论正确推测出离子反应方程式，凸显“证据推理与模型认知”核心素养中的水平2。第(2)②问考查对实验操作用途的分析与解释，学生需要对整个实验制备体系进行系统分析，根据制备体系中无需用到氢气，可判断氢气的作用为排出c中的空气，主要考查学生在“科学探究与创新意识”水平2中“基于实验事实得出结论”的素养表现。第(3)问需要学生对实验操作和现象进行整体把握和分析，根据题干信息，当打开K3时，c中液体进入d，再分析整个制备体系可知因c中产生了氢气，且体系为密封状态，故c中压强增大使c中液体进入到d；第二个空根据题干中醋酸亚铬“难溶于冷水”可知为了减小醋酸亚铬溶解度，应该先冷却或者进行冰浴，之后再过滤。体现试题考查“科学探究与创新意识”中的水平3：收集实验证据，基于现象进行分析并得出结论。同时，该问还传达可运用化学知识和方法制备醋酸亚铬的重要思想，反映化学在解决生产、生活中简单化学问题的重要作用。第(4)问是对实验装置合理评价，需要学生理解整个实验装置体系及反应流程，并结合装置d及产物特征进行分析评价，主要考查“科学探究与创新意识”中的水平4：评价和优化方案。

1.3 试题考查的核心素养统计

为保证化学满分为100分，本文以2018年高考卷Ⅰ化学部分为例按图1所示框架进行化学核心素养视角下进行简要分析。因同一道试题可考查学生化学素养中的不同类型、不同水平，故本次分析的题目虽仅有30道，但试题中出现的化学核心素养频数为54次。信度检测结果为0.95，最终结果见表1。

表1 2018年全国高考新课标卷Ⅰ理综化学试题的测评素养分布

根据表1中题目分布的频数为测量数目，对5大核心素养考查的频数以柱状图表示(如图2所示)。

图2 试题中各核心素养频数分布

以表1各个单元格出现的试题数之和为测量目标总数，构建素养类型和素养水平在试题中的频数和频率分布表，如表2所示。各类型的化学核心素养水平频率=该化学核心素养水平的频数/试题中出现的化学核心素养总频数。

表2 测量素养的“频数+频率”分布

2.建议

2018年高考是国家课程标准修订后的第一次高考，既是传统“三维目标”的继承，又是当今“核心素养”的发展，具有承上启下的重要作用。根据对2018年全国高考卷Ⅰ考查核心素养的情况提出如下的教学建议：

(1)依据课标，注重基础

2018年全国高考卷Ⅰ对水平1的考查频率为24.1%，具有较高的比重，可见试题注重对基础知识的考查，突出基础的重要性。化学基础知识是化学学习的关键。《普通高中化学课程标准(2017版)》是教师进行教学的重要依据，为使教学合理化，知识科学化，学习有效化，紧密结合化学新课程标准进行教学设计，依据学业质量标准的要求把握教学内容的深广度。

(2)创设情境，提高素养

此套试题紧密联系环保、医药、材料、能源等素材进行创设问题情境，展示科技成果，突出化学在生产、生活、社会及科研中的重要作用。试题要设置真实情境，教学中更应开展情境化教学。

(3)贴近教材，加强实验

2018年全国高考卷Ⅰ对“科学探究与创新意识”考查的频率最大，高达29.6%。可见化学试题十分注重化学实验部分，注重考查学生的实验操作能力和科学创新意识。可见化学实验是化学学科专属的特色，作为化学教师应该大力发挥学科特色，利用化学实验培养学生动手操作能力和理论实践相结合的思维。