基于“科学探究与创新意识”的高考化学实验试题的分析与教学启示

摘要：“科学探究与创新意识”是高中化学学科核心素养之一，以此为依据分析了近五年高考化学实验试题，试题问题呈现生活化，注重学科方法的迁移，重视实验基础知识和基本技能考查，并提出了在教学中要重视核心素养培养，加强实验教学，以真实问题为导向，合理安排教学情境与方法等，旨在促进高中化学实验教学的发展，同时也为教师的教学提供了一定的借鉴和指导。

关键词：科学探究与创新意识；高考；化学实验试题；启示素质教育决定着民族的未来。

以素质为本是教育的头等大事，素质教育体现在培养科学素养上。高中化学学科的核心素养是科学素养的重要组成部分，也是学生科学素质的重要内容。科学探究与创新意识作为化学学科核心素养的重要素养之一，旨在在探究中创新，树立学生正确的科学态度。因此，在化学教学实践中，怎样培养学生探究能力和创新意识的核心素养，成为当下炙手可热的研究方向。

中国教育部考试中心2019年发布的《中国高考评价体系》和《中国高考评价体系说明》［1］，高考评价体系通过“一核四层四翼”全面衔接高中新课程改革，协调推进高考内容。从知识立意、能力立意，再到素养立意改革和高中育人方式改革，使得高考与高中教学相互促进，教考相长，共同实现育人目标。从高考化学命题来看，化学实验是必考内容，而实验是科学探究的基础。因此，高考在促进学生科学探究和创新意识培养方面的作用是显而易见的。本文将通过2018年—2022年全国Ⅱ卷（2021年改称为全国乙卷），5套高考试卷中化学实验试题进行统计，分析试题对“科学探究与创新意识”这一化学学科核心素养的考查形式和侧重点，总结出考试的规律与特点，从高考测评角度反观教学实践，提出化学教学的指导建议，为培养学生的“科学探究与创新意识”提供有力支撑。

1“科学探究与创新意识”的内涵

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《新课标》）［2］的修订秉承“四个坚持”的基本原则，开展以化学实验为主的探究活动，促进学习方式转型，培养学生创新精神和关键能力。“科学探究与创新意识”的培养，能够激发学生学习热情，提高学生学习自主性和创造能力，充分体现出在学科育人价值中的重要性。

“科学探究与创新意识”要求认识科学探究，发现和提出问题并依据探究目的，设计方案、进行实验探究，从实践层面激励学生勇于创新，帮助学生发展关键能力发挥重要作用。《新课标》中关于“科学探究与创新意识”的水平划分和相对应的探究要素（见表1）。

由表可知，不同的素养水平对应的探究要素的难度略有不同，其难度随级数增加而增加，需要学生所具备的能力也不断提高。核心素养水平的划分为学科核心素养的落实提供了指导，也是本研究对相关高考试题进行分析的重要参考依据。

2基于“科学探究与创新意识”的试题分析

2.1试题分析框架

如今的高考试题坚持“素养立意”的命题原则，每题涉及不同的化学学科核心素养并明确地考查核心素养的具体要素。一般采用实际问题为素材，通过具体情境表现出来，并以学科知识为工具解决问题。本研究主要选取考查“科学探究与创新意识”的内容，从高考试题的实际问题、试题情境、必备知识等方面对实验试题进行分析，参考廖敏华、孙建明与王后雄等学者［3］提出的试题分析框架，从探究要素和素养水平纵向构建基于“科学探究与创新意识”的试题分析框架（如图1所示）。

2.22018—2022年全国Ⅱ卷（2021年改称为全国乙卷）5套高考试卷化学实验试题考查频数统计

通过统计（如图2）发现，五套试卷中，涉及“科学探究与创新意识”的试题均有。从试题的知识内容来看，都是与化学学科核心素养中“科学探究”这一素养密切相关；从试题设计来看，“科学探究”这一素养都有不同程度的体现。水平一考查最多，其次是水平二和水平三，水平四考查最少，可见高考命题重视基础水平的考查，立足于教材基础知识和基础技能。对教材内容进行迁移、重组、创新，体现了高考题“源于教材，又高于教材”的命题特点［4］。

2.3基于“科学探究与创新意识”核心素养的试题分析

根据考试分析框架，对五套高考化学实验试题，从“科学探究与创新意识”的素养水平与探究要素两个角度进行统计分析。其中以2022年全国乙卷实验题10题和27题为例，其分析结果见表2。

按照表2的分析方法，通过5套高考化学试题进行分析，发现高考对于“科学探究与创新意识”这一核心素养的考查主要是通过化学实验的探究进行考查，主要以选择题和填空题两种形式考查，试题素材源于生活和教材，虽然学生对一些真实问题情境不太了解，正好考验学生的应变思维和科学探究能力。

3考查规律

3.1重视实验基础知识和基本技能考查

通过对5套高考试卷实验试题分析，发现实验试题的科学性、探究价值和应用价值决定了它在高考中占有重要的地位。选择的内容主要是考查学生基础知识和基础技能，即通过阅读教材、参考书和互联网搜索等方式进行选择。如2022年化学实验试题考查了通过现象和实验操作得出结论，实验设计与评价：10题考查了卤素的氧化性、醛基的检验、不饱和烃的化学性质和高分子聚合物的相关内容；27题主要考查实验室制备二草酸合铜（Ⅱ）酸钾的相关内容，涉及实验仪器、生成物化学式和实验基本操作等基础知识和技能。实验基础知识和基本技能是学生化学实验学习的重点，是进行实验探究活动的基础和前提，因此实验基础知识和基本技能的考查是高考化学实验的重点。

3.2问题呈现生活化，注重学科方法的迁移

在2018—2022年期间，对实验选择题的考查都采用了表格的形式，而对实验综合题的表述也从单纯的文字，发展到了流程图、数据图表、装置图，甚至是多种方式的结合，充分体现了化学学科所具有的“理性思维”特征，并注重学生思维和迁移能力的培养。从总体上来说，我国高考实验题的表现形式已经从单一走向了多样化。从题目的情景上来看，高考化学的实验题目都是从生活中选取的素材，例如2018年出现的是金属锌和感光剂三草酸合铁酸钾，2019年出现的是立德粉以及茶叶中的咖啡因；2020年的84消毒剂及常见的食物防腐剂苯甲酸；2021年的石墨烯；2022年的二草酸二合铜（Ⅱ）酸钾，无机合成、功能材料制备的关键材料。我们不难看出，这类主题所用的材料都是和我们的日常生活息息相关的。从考查的方法上来看，试题是通过阅读分析所提供的题干信息，模拟科学实验探究方法，提出猜想假设，设计化学实验方案。如2022年全国乙卷的第27题，通过了解二草酸二合铜（Ⅱ）酸钾的制备步骤，设计简单方案，考查实验过程中的产物、药品变质原因，以及实验操作方法等迁移应用能力。同时，对学生的信息获取能力，逻辑思维能力，语言表达能力进行了测试。

4教学启示与建议

4.1认真钻研考纲和课程标准要求，重视核心素养培养高考实验题命题严格遵循考试大纲，贴合课程标准要求，以无机物制备、实验探究、化学反应原理为主要考查内容，注重考查化学思维、关键能力、基础理论，渗透化学学科核心素养。化学实验题是必考题，基础知识和能力的考查占比较大，也是学生较好拿分的部分。因此，对高三实验专题复习提出以下教学建议：首先，以科学探究为基础，注重化学实验的创新性，培养学生的创新意识和实践能力；其次，在教学过程中，重视化学实验题目的设计和分析，以化学知识为中心，引导学生从整体上把握实验内容，注重对知识点及相关概念进行抽象概括与综合分析；最后，在复习课上，多做设计性、创新性的化学实验，注重对知识点进行分析和梳理，在试题中要重视问题解决与综合运用能力考查。

4.2充分认识教材价值，加强实验教学

通过对五届高考化学实验题目的分析，我们可以发现，每年的高考十分重视对学生的科学探究和创造能力的考查。有些问题是直接选择了课本中的实验，主要考查的是对仪器的识别选择、实验试剂的保存等问题。要想解决这一问题，就必须对课本中的实验设备和操作有一定的了解，比如实验室中制取二氧化碳、喷泉实验等。另外一部分的题目以工业生产和社会热点为背景，我们经过详细的分析不难看出，这一类题目的教材中的实验或拓展材料［6］，融合了元素及其化合物等知识，要想解决这一问题，就必须要对基础实验原理有深刻的了解，而且还可以进行迁移运用。所以，在实践过程中，老师们要对教材的功能有一个清晰的认识，要注重对学生过滤、蒸馏、萃取、溶液配制等实验操作基本功的训练，落实新课程标准中要求的必须做的实验。着重观看“科学视野”，“资料卡片”，“科技社会”这几个栏目，含有大量的化学历史和科学实践知识，是一种很好的命题材料。建议学生们在进行复习备考的时候，要以教科书为主要内容，同时要注意题目的多样化，并与学术前沿以及社会热点相结合，要以创新题型为主要内容，同时要注重综合性的题目。

4.3以真实问题导向，合理选择教学情境与方法

试题情境是真实而又具体的，它是学生形成与发展化学学科核心素养的一个重要平台，它为学生提供了一个可以真实表现化学学科核心素养的机会［7］。在高考探究性题目中，大部分的情境材料都来自于科学实验、化工生产等领域，但是对于这些真实情境，学生们还不太熟悉，这就表明了在现实情境下进行的探究性活动还很少。在平时的教学过程中，教师应将化学与生活相结合，积极创造现实的情境，增强化学与生活的关系。比如在学习化学实验的时候，可以通过解释实验的原理，指导学生选择合适的药品、仪器，来设计实验方案，逐渐形成以实验原理探究为基础的学科思维方法。

参考文献：

［1］教育部考试中心.中国高考评价体系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［2］中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］廖敏华，孙建明，王后雄.学科核心素养导向下的2020年高考全国Ⅰ卷理综化学试题评析［J］.教育测量与评价，2021（4）：3745.

［4］李舜，刘树霞，何荣.高考化学实验综合题的命题特点——以2016—2020年全国Ⅱ卷和2021年全国乙卷为例［J］.甘肃教育，2021（19）：115117.

［5］杨艳，王帮进，张林.基于“科学态度与社会责任”素养视角的高考化学试题分析［J］.理科考试研究，2022，29（5）：5659.

［6］李巧，闫春更，王利敏，等.2020年高考化学实验题特点分析与启示［J］.化学教育（中英文），2021，42（9）：611.

［7］唐劲军，梁舒敏.基于“科学探究与创新意识”素养视角的高考化学试题分析［J］.化学教学，2020（11）：8590.

作者简介：任玎，女，黑龙江绥化人，硕士研究生，研究方向：中学化学教学。

通信作者：阿不都卡德尔·阿不都克尤木，男，新疆喀什人，教授，硕士研究生导师，研究方向：先进功能材料及应用。