基于学科大概念与核心素养的高考化学命题分析

【摘要】本文基于新高考评价体系要求构建以测试学生化学学科核心素养水平为目的的命题框架，从学科大概念的视角分析高考化学命题中对应化学学科核心素养所体现的学科大概念思想，旨在为教师在化学教学中落实学科核心素养提供帮助。

【关键词】大概念 核心素养 高考命题

高中化学

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）05-0084-05

传统的学业水平考试命题注重考查学生对化学知识的掌握程度，而新高考评价体系则要求以考查学生化学学科核心素养水平为目的，并以核心素养为核心构建命题框架，要求学生把握好“情境”与“问题”以及“知识”与“素养”之间的联系。命题框架要求题目设置以真实情境为载体，以情境题干中所设问的问题为实际任务，让学生将实际任务转化为化学问题，再运用所学化学知识加以解决，考查学生在解决实际问题过程中的核心素养。

考试标准要求以“核心素养”为考查中心，那么，课堂教学设计也必然围绕“核心素养”展开。怎样的教学设计可以推动学科核心素养的落地呢？笔者认为，核心在于学科大概念。从大概念的角度进行教学设计，将课程内容结构化、情境化，有助于学生构建更完善的知识体系，更容易理解知识内容背后更本质的思想观念，从而促进思维能力的高阶迁移，推动学科核心素养的发展。

大概念不能局限于字面上的“概念”，它是一个大观念，其核心特点是“高位”，概括性高，迁移能力强。学科大概念是指体现学科本质，具有抽象、概括、统摄、迁移价值的学科思想和理念。核心素养的核心是真实性，它的指向是解决真实情境中的问题，而学科大概念思想则是核心素养落地的重要支撑，可以帮助学生实现高通路迁移。例如，“物质是由微粒组成的，化学反应的实质是微粒之间的相互作用，宏观现象是微观作用的外在反映”是学科大概念，能揭示和概括化学变化，体现“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养。因此，考试命题中对核心素养的考查，本质上也是对学科大概念的考查，在高考命题中同样如此。

本文从学科大概念的角度出发，分析化学学科核心素养在高考化学命题中所体现的学科大概念思想，每个核心素养对应概括1—2个学科大概念，旨在帮助教师在化学教学中落实学科核心素养培养。

一、“宏观辨识与微观探析”对应大概念

“物质是由微粒组成的，化学反应的实质是微粒之间的相互作用，宏观现象是微观作用的外在反映。”这是理解化学反应本质的一个大概念。

在新课标中，“素养1宏观辨识与微观探析”等级4的要求是，能够从宏观与微观结合的角度对物质及其变化进行归类、表述。高考命题往往考查的是陌生物质之间的转换关系。在这个大概念的指导下，教师在指导学生分析溶液中的离子反应时，首先要思考的问题是：溶液中的物质是以何种微粒形式存在的？微粒之间会产生什么样的相互作用？发生作用所对应的宏观现象又是什么？各微粒发生作用后数量发生了怎样的变化？由此建立思维模型：宏观物质→微观粒子→相互作用→微粒数量。

根据化学反应的宏观现象，运用思维模型辅助分析反应的微观变化过程，能够帮助学生在分析陌生反应的新情境中，找到解题思路和方法。在分析化学反应微观变化过程中，许多化学变化微粒之间的相互结合会涉及“定量”的问题，通过数据来支持分析微观变化过程，可以帮助我们更好地描述物质变化。从宏观上的“定性变化”上升到“定量分析”即“定性定量结合”的角度来理解化学变化，这也是一个学科大概念。

【例1】（2021·全国甲卷·26） 碘（紫黑色固体，微溶于水）的一种制备方法如下图所示：

①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式   ，生成的沉淀与硝反应，生成   后可循环使用。

②通入Cl2的过程中，若氧化物只有一种，反应的化学方程式为_________   ；若反应物用量比为[n（Cl2）n（FeI2）]=1.5时，氧化产物为_________  ；当n（Cl2）/n（FeI2）>1.5，单质碘的收率会降低，原因是___________________________。

【“宏微结合”大概念解析】AgNO3加入含I-的海水，Ag+与I-结合生成AgI悬浊液。根据题干提供的宏观证据“加入铁粉，悬浊液转化为沉淀”可知铁粉发生了氧化反应，只能是AgI中+1价Ag将其氧化，AgI自身被还原为Ag沉淀。因此加入Fe粉进行转化反应为：2AgI+Fe[_________   ]2Ag+Fe2++2I-。

【“定性定量结合”大概念解析】通入Cl2的过程中，因I-还原性强于Fe2+，Cl2先氧化还原性强的I-，若氧化产物只有一种，则该氧化产物只能是I2，故反应的化学方程式为FeI2+Cl2[_________   ]I2+FeCl2。若反应物用量比为[n（Cl2）n（FeI2）]=1.5时即Cl2过量，先氧化全部I-再氧化Fe2+，恰好将全部I-和Fe2+氧化，故氧化产物为I2、FeCl3；当[n（Cl2）n（FeI2）]>1.5即Cl2过量特别多，多余的Cl2会与生成的I2繼续发生氧化还原反应，单质碘的收率会降低。

【例2】（2021·北京卷·9 节选） 已知反应①为：H2S+CuSO4[_________   ]CuS↓+H2SO4

选项B是否正确？（B.不能依据反应①比较硫酸与氢硫酸的酸性强弱）

【“宏微结合，定性定量结合”大概念解析】在分析B选项正确与否时，不能停留在初中阶段是否满足复分解反应的条件，即生成沉淀、气体或水，而应从离子反应的微观本质“某些离子浓度的降低”来分析。因硫化氢是弱酸，硫酸是强酸，所以该反应能发生并非强酸制弱酸，而是Cu2+和S2-结合生成了极难溶的CuS。教师在日常教学中还可以从定性分析上升到定量分析，让学生通过定量计算，从而更深层次地理解该反应的本质。已知：CuS（s）[_________   ]Cu2+（aq）+S2-（aq） KSP=1.3×10-36 mol2·L-2；H2S：Ka1=1.1×10-7 Ka2=1.3×10-13，可以把反应H2S+CuSO4[_________   ]CuS↓+H2SO4变成一个可逆反应，计算出它的平衡常数，通过计算可知该反应的发生是应沉淀驱动所致。通过分析，教师帮助学生从微观角度上理解这是一个多平衡的竞争体系，并从定量的数据帮助学生理解离子反应的本质。从定性到定量这个物质变化观念的应用，并非把简单的问题复杂化，而是让学生深刻理解本质，形成素养，才能解决更陌生复杂的情境问题。

【例5】［2022·北京卷·18（3），题干见例3］ “浸镁”过程中，取固体B与一定浓度的（NH4）SO4溶液混合，充分反应后MgO的浸出率低于60%。加热蒸馏，MgO的浸出率随馏出液体积增大而增大，最终可达98.9%。从化学平衡的角度解释浸出率增大的原因是____________________________________。

【“平衡思想”大概念解析】“浸镁”的微观过程分析可类比“浸钙”，其过程发生反应为：MgO+H2O[]Mg（OH）2；Mg（OH）2+[2NH+4][][Mg2+]+2NH3·H2O；NH3·H2O[△]NH3↑+H2O。有人提出氧化钙可以与水反应，但氧化镁可以吗？基于这个疑问，学生就质疑了加硫酸铵能“浸镁”的可行性，使流程分析陷入停滞。这时，教师要指导学生运用大概念思维“任何反应都有一定的限度，可以通过改变条件加以调控”进行思考：氧化镁与水微弱反应，加入[NH+4]促进反应正向进行，再通过加热蒸馏随即逸出大量氨，平衡正向移动，有利于氢氧化镁转化为可溶性镁盐。

四、“科学探究与创新意识”对应大概念

“提出问题或猜想，设计验证方案，实施实验操作，获取数据或证据，分析解释和构建模型，得出结论”是科学探究的重要步骤，也是核心大概念，指导人们开展科学探究。

化学是一门以实验为基础的自然科学，通过实验探究手段获取化学知识是化学学习的必要手段。从问题和假设出发，设计符合探究目的的实验方案，并依据实验资料和证据作出结论，是科学探究的重要方法。在解决实际情境问题的过程中，通过实验的设计、操作和评价，学生的高阶思维可以得到更好的发展，从而促进核心素养的发展。因此，建立科学实验探究的大概念，用实验探究的思想来指导化学学习，对学生掌握知识和发展素养都更加有利。近几年的高考命题中，对实验探究能力的考查也有所增加。

【例6】［2020·全国Ⅲ卷·26（5），题干见例4］ 取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中，滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色，加入CCl4振荡，静置后CCl4层显_________ 色。可知该条件下KClO3的氧化能力_________ NaClO（填“大于”或“小于”）。

【“實验探究”大概念解析】这题题干没有明显按实验探究的几个步骤来呈现，但实验探究的几个要素都已隐含其中。提出问题：探究KClO3和NaClO的氧化能力→设计验证方案（分别在KClO3和NaClO溶液中滴入中性KI溶液）→实施实验操作→获取证据（两支试管的颜色变化情况）→分析解释（溶液变色说明I-被NaClO氧化为I2）→得出结论（KClO3的氧化能力小于NaClO）。定性实验的设计，应注意要有明显的实验现象，通常实验结论必须根据实验现象所反映出的事实得出。

五、“科学精神与社会责任”对应大概念

“能从化学的角度分析，运用所学的化学知识和方法，对生成生活中的化学问题进行解释或解决。”这是体现化学学科价值的核心大概念。

化学源于生活，服务于生活，对人类文明的发展有着不可替代的作用。《普通高中化学课程标准（2017年版2020修订）》提出学生应在化学与社会发展方面形成和发展STSE核心观念，包括化学在材料、能源、健康、环境等领域的应用。学生应该能认识材料的化学组成、特征和用途，能从可持续发展角度认识能源的开发及应用，能认识化学在药物合成、人类健康方面的关系，等等。化学最重要的学科价值在于促进人类文明的发展，学生应该了解和掌握必备的化学知识，发展“科学精神和社会责任”核心素养。

【例7】（2020·全国Ⅲ卷·7） 化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是（  ）。

A.食品加工时不可添加任何防腐剂

B.掩埋废旧电池不会造成环境污染

C.天然气不完全燃烧会产生有毒气体

D.使用含磷洗涤剂不会造成水体污染

【“学科价值”大概念解析】本题考查了化学在人类健康及环境保护中的作用，体现了化学服务于生活的学科价值。食品中可以添加适量的防腐剂，要辩证地看待化学物质的“毒性”；废旧电池中含有汞、镉、铅、锰等金属离子，会造成土壤污染、水体污染等；天然气主要成分为甲烷，含碳燃料不完全燃烧会产生一氧化碳等有毒气体；含磷洗涤剂的排放，使水中磷过多，造成水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，水体变浑浊。

新课标和新高考评价体系都聚焦核心素养，而核心素养的发展离不开课堂教学。以学科大概念为核心的课堂教学，旨在培养学生具有深度学习的能力，使学生能够真正学会迁移应用，实现思维的发展和提升，对学生的学科核心素养起到促进和发展作用。基于大概念对高考试题中的考点进行研究，有利于加深教师对学科核心素养考核形式的认识，进而指导日常教学，使高考试题的教学导向功能得到更好的发挥。

参考文献

［1］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.

［2］刘微.大概念教学：素养导向的单元整体设计［M］.北京：教育科学出版社，2022.

注：本文系南宁市“十四五”规划课题“基于新高考评价体系的元素及化合物情境化命题的设计及应用研究”（2021C020）的研究成果。

作者简介：赵伟华（1982— ），广西天等人，本科，学士，高级教师，主要研究方向为高中化学教学。