基于学科核心素养的2022年高考全国卷化学试题评析

田正芳,余洪婷,王 秦

(黄冈师范学院 化学化工学院,湖北 黄冈 438000)

2018年1月,教育部发布了各学科新修订的普通高中新课程方案和课程标准,其中《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《新课标》)强调“普通高中化学课程是落实立德树人的根本任务,发展素质教育,弘扬科学精神,提升学生核心素养的重要载体”[1]。2019年11月,教育部考试中心发布的《中国高考评价体系》对高考试题内容的评价体系和命题的实践体系进行了系统的完善,强调要着重考察和评价学生学科核心素养的发展水平,发展学生的科学素养[2]。2019年2月,中国高考报告学术委员会发表的《考试蓝皮书:中国高考报告(2020)》指出新高考改革从注重“知识”考核转向注重“能力”考核,突出发展学生的关键能力,培养核心素养[3]。总之,发展、测验和评价学生的核心素养将成为新一轮课程改革的核心[4-5]。因此,基于学科核心素养深入剖析高考化学试题具有重要的研究价值,是当前课程改革实施核心素养教育的必然要求。

本文在剖析2022年全国高考化学试卷的基础上,研究化学试题考查的必备知识和关键内容、涉及核心素养及试题情境的选择与应用等方面内容,以期为编制高考化学试题和完善教学评价体系提供参考,促进教学评的有机衔接[6]。同时,促进核心素养与中学化学教学的有机融合,推进素质教育,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。

1 基于化学学科核心素养的试题分析框架

1.1 化学学科核心素养

化学学科核心素养是化学学科育人价值的集中体现,是学生通过化学学科的学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力,此外,核心素养教学目标表现为学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面教学目标的有机融合。新课标将化学核心素养分为“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”五个方面。素养1体现了化学学科的本质与特性,素养2表现了化学学科的思维方法,素养3展现出理性思维特点,这三个素养共同从思维角度表征化学学科的思想和方法,“科学探究与创新意识”从实践角度激发学生的创新意识,“科学精神与社会责任”从价值角度说明化学学科高层次的发展需求和对学生价值观的培养方向[1]。这五大素养侧重点虽有不同,但共同致力于促进学生掌握化学知识、形成化学学习思维,培养实践探索精神、树立态度责任感等,充分体现了化学学科本质。新课标进一步将学业质量水平和五个维度核心素养水平细分为四个等级,具体描述了不同等级水平应具有的学习表现,有利于凸显依托高考试题考查学生能力水平实现人才选拔的功能,为化学教学、试题命制及分析提供了理论指导。

1.2 中国高考评价体系

依据高考的选拔性功能、新课标对化学知识的教学和考核要求,高考评价体系明确了“一核四层四翼”的基本内涵[2],详细地解答了“为什么考”“考什么”“怎么考”的基本问题[7],强调要注重试题命制的基础性、综合性、应用性和创新性[8],这表明高考命题依据的理论基础和方法论基础实现了从“知识立意、能力立意”向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的重大转变[9]。高考评价体系为选择和确定高考试题分析框架的要素提供了理论基础。

1.3 试题分析框架

中国高考评价体系明确高考考查内容为“四层”,即“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”。“核心价值”发挥引领作用,指明教育的根本任务为立德树人;“学科素养”体现衔接价值,上承“核心价值”,下启“关键能力”和“必备知识”;“关键能力”和“必备知识”支撑“学科素养”的能力表征和素养基础。“四层”相互衔接,形成有机整体,在高考中系统体现素质教育目标。此外,新课标明确指出命制试题要以核心素养为导向,通过以真实情境为测试介质、以实际问题为测试使命、以化学知识为问题解决的工具[10],考查学生具备的关键能力,科学测评学生化学核心素养水平。由此,本文提出了基于核心素养的试题分析框架,如图1所示。

图1 基于核心素养的试题分析框架

2 基于化学学科核心素养的试题特点

2.1 以学科核心素养为导向,注重育人价值

甲、乙卷中的化学试题均强调以核心素养为引领,以新课标划分的核心素养水平为考查依据,甄选优质的情境素材为测试载体,测验学生依据习得的知识解决实际问题的综合应用能力水平,考核学生核心素养的发展水平。例如:全国甲卷第27题以制备和提纯硫化钠(Na2S)为情境素材,考察学生对氧化还原反应的掌握、实验仪器和装置的认识和应用、物质制备和提纯反应原理等内容,体现了对科学探究与创新意识、宏观辨识与微观探析核心素养的考核。全国乙卷第28题聚焦于变化观念与平衡思想这一核心素养,以硫化氢的处理和利用为情境载体,考查学生对于盖斯定律的应用及化学平衡常数、转化率的计算等内容的理解和掌握,提高学生利用化学知识解决化学实际问题的知识迁移能力。全国乙卷第12题以某种可用于电子通讯器材、高级玻璃制造的化合物为命题情境,侧重考查证据推理与模型认知的核心素养,考查学生依据物质性质及元素周期律的变化规律推理物质组成,与此同时向学生普及了NH4B5O8·4H2O在先进材料领域的应用价值,了解化学在实际生活中的广泛体现,激发学生学习积极性。

2022年高考全国卷化学试题核心素养维度考查统计分析如表1所示。由表1中的统计分析可知,全国甲、乙卷均注重对五个维度核心素养的落实,其中对素养1、素养2和素养3的考查力度较大,分值占比位于前三,甲卷中尤为重视素养1的考查,分值占比达到38%,乙卷中尤为重视素养3的考查,占比达到35%,说明甲、乙卷均重视对化学观念与思维方法的考核,即对从化学视角认识真实世界、运用化学的方法解决实际问题能力的考核[11]。

表1 2022年高考全国卷化学试题核心素养维度考查统计

以2022年高考全国乙卷第26题为例,评析宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认识等素养在高考化学试题中的具体体现。该题以实际生活中废旧铅蓄电池中铅膏的回收为情境素材,引导学生意识废弃铅蓄电池对环境资源的破坏性,从而实现保护环境、充分利用铅资源的目的。试题提供了由铅膏向氧化铅转化的工艺流程方案(图2),主要围绕其真实的生产流程和化学实验操作设置问题。真实问题情境的设置也表明高考化学试题具有一定的开放性,注重化学知识在实际生活中的应用价值,感受化学学科对于人类发展、社会进步的显著功能价值,凸显环保意识,蕴含着对于“科学精神与社会责任”

图2 2022年高考全国乙卷第26题铅的回收流程图

核心素养的考查。此题涉及的考点主要有元素化合物、化学实验、平衡移动原理的应用等,考查学生分析和处理信息的能力、根据已知信息进行逻辑推理的能力及综合运用化学知识解决实际问题的能力。试题考查学生依据给定信息分析陌生反应的反应机理,并要求对化学反应的微观本质进行符号表征,写出化学方程式和离子方程式,从宏观和微观相结合的视角解决问题,指向“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”核向素养的考查。例如,“脱硫”“酸浸”过程的化学反应成分及原理分析。此外还考查了反应平衡常数的计算及平衡移动原理的应用,体现了对“变化观念与平衡思想”核心素养的考查,凸显了发展的辩证观点[12]。例如,在“脱硫”中关于沉淀溶解平衡原理的考查。

从上述分析可知,以核心素养为引领的试题命制从注重对基本知识和基本技能的“双基”的考查转向注重对学科能力的考核。高中化学学科能力的基础是化学思维方法,例如对物质结构和性质的学习角度和学习思路,可通过创设特定问题情境、设置相应水平的任务进行考查。

2.2 以必备知识和关键能力为抓手,落实“双减”工作

依据国家课程标准、考试评价体系和高校人才选拔要求,高考评价体系构建了“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”的素质教育目标的四层考查内容,促进学生全面发展。关键能力是指学生在面对与化学相关的生活难题或在学习化学课程陷入困境时,能采取行之有效的方法发现问题、分析问题并解决问题所具备的能力。在高考评价体系中,化学关键能力分别从知识获取、实践操作、思维认知这三个方面进行考核。必备知识是指学生在面对与化学相关的日常难题或在学习化学课程陷入困境时,能采取行之有效的方法发现问题、分析问题并解决问题所拥有的广博知识[2]。依据教材内容,可将必备知识分为化学语言与概念、物质结构与性质、反应变化与规律、实验原理与方法、物质转化与应用等内容[13]。

2022年高考全国卷强调化学核心素养的考查,并注重在试题中落实对必备知识和关键能力的测验,助力于推进“双减”政策[14],化学试题既注重基础性,又强调综合性、应用性和创新性,促进学科知识的深层次学习,发挥高考人才选拔作用,凸显了教考衔接[15]。如全国甲卷第27题以硫化钠在生产、生活中的应用为背景,介绍了硫化钠的部分性质、实验室纯化硫化钠的操作方法及实验装置等知识,试题围绕实验探究情境考查学生对化学方程式的书写、防暴沸、热过滤操作与方法等必备知识的掌握程度,以及实验操作能力和原因分析题的文字表述能力,注重试题的基础性和综合性。2022年全国乙卷中第27题,以实验室制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾为试题情境,试题中体现了对物质的制备、分离、提纯及实验装置分析的知识考查,强化了科学探究与创新意识、宏观辨识与微观探析等核心素养,充分体现了高考命题的积极导向作用和育人价值[16]。

以2022年高考全国甲卷第28题为例,分析了高考试题中必备知识和关键能力。此题向学生科普金属钛在航天航空、医疗器械等工业领域的重要用途,并以金红石(TiO2)转化为TiCl4进一步制备钛为情境,通过对盖斯定律、平衡常数、化学反应速率及平衡的影响因素、转化率计算等知识进行设问,考查学生综合运用化学反应原理解释问题、解决实际问题的能力,以及变化观念与平衡思想、科学探究与创新意识等核心素养的发展水平。试题(1)(2)介绍了TiO2转化为TiCl4的两种方法,要求根据信息图像计算盖斯定律的反应热与平衡常数,判断反应的自发性及反应趋势,理解化学平衡移动的原理并能应用于真实问题情境。如“增大压强”或“温度升高”时化学平衡移动方向的判断,联系实际判断条件的改变,引导学生从维持化学平衡和提高化学反应速率两方面综合考虑,考查反应变化与平衡移动影响关系,识别有效证据、处理转化数据等能力,体现了对变化观念与平衡思想核心素养的考查。试题(3)考查了增大固体间接触面积的实验操作方法,体现了对实验原理与方法等知识和探究能力的测验,凸显了科学探究与创新意识的素养。

2.3 以创设问题情境为载体,强调综合素质

“情境”在高考评价体系中被定义为“问题情境”,即以实际生活中的真实问题为背景,围绕某个驱动性问题或活动来进行探究的学习情境。高考评价体系明确了试题情境应具备的特性,要求具有典型性,能贴近时代、贴近社会、贴近生活,此外还具有复杂性和创新性,考查学生的综合实力,激发学生主动思考,促进知识的融会贯通,在情境中承载“四层”,实现“四翼”,落实“一核”[2]。2022年高考全国卷化学试题高度重视与化学学科特点的联系,所选情境素材密切联系学生的生活实际,选择与生活、环境、健康等密切相关的化学知识、前沿科技、化学工艺流程、实验探索等情境作为命题素材,强调理论联系实际,测验学生在面对真实问题情境时的知识迁移能力水平,注重培养学生的化学素养。

根据情境类型的划分标准,将2022年高考化学卷的试题情境有化学与生活、科技发展成果、化学工艺流程、真实实验操作四个方面(表2)。

表2 2022年高考全国卷化学试题问题情境统计

根据表2的统计分析,可发现甲乙卷在选择情境素材方面具有以下特点:注重选择与生活密切相关的化学知识,如化学在生活、环境、健康等方面的应用及其中涉及的学科基础知识,引导学生树立积极的社会责任感,形成绿色化学理念,感受化学对于社会高质量发展及生活逐步趋向幸福美好进程中呈现的巨大价值,提升学以致用的能力,能够灵活运用所学知识解决生活中的真实问题。注重选择科技发展成果,在化学试题中融入前沿科技、我国的最新发展成果、发展趋势,展示国家的科技力量,增强民族自信心,同时引导学生学习其中蕴含的化学思维和化学方法,激发创新意识。注重选择化学工艺流程,通过试题介绍某种重要化工原料的制备流程及其反应原理、典型药物中成分的合成方法等知识,向学生普及其中的化学原理及方法,测查考生对于知识的综合运用、理解与辨析、分析与推测等关键能力的评价。注重选择真实实验情境,从化学实验仪器的选择、实验操作步骤、实验原理、实验结构分析等方面入手,重视学生对实验基本原理的理解和实验过程的体验,考查学生的科学探究与创新意识等核心素养。

3 启示与建议

3.1 凸显学科价值,促进全面发展

2022年全国高考试题注重五个方面核心素养的考查,既凸显对知识、技能掌握水平的测试,又重视对逻辑思维和价值观的培养。在课程改革的背景下,高考试题的命制区别于传统高考试题,强调发挥试题的教学功能、教育功能、选拔功能[17],即不仅重视“双基”的培养,还注重引导学生形成完整人格、树立良好价值观,发挥化学学科的育人价值,落实立德树人的根本任务。因此,化学教学应密切联系生活实际,不能脱离生活实际只谈纯粹的化学,学习化学应走进社会生活,从化学角度、用化学思维来感受生活。

化学教学要注重育人价值,特别是“立德树人”,因此在教学过程中还需融入课程思政元素以达到“润物细无声”的教学效果。如在教学中融入客观公正、严谨负责的科学态度,脚踏实地、不懈奋斗进行科学研究的爱国主义情怀,以及“绿水青山,就是金山银山”的环保意识和绿色化学理念等课程思政元素,使学生在认识、理解、应用化学时形成良好的思想道德品质,并树立正确的价值观,促进学生的全面发展,实现课程思政与化学教学同向同行、协同推进[18],落实“立德树人”的根本任务。

3.2 夯实基础知识,发展科学思想方法

2022年全国高考甲、乙卷既注重必备基础知识的测验,又重视关键能力和化学学科核心素养的考查,如化学工艺流程题、化学实验探究题、原理综合题,涉及的知识点复杂且设计的题目较灵活,综合考查学生接收整理信息、分析处理问题等关键能力。此外,甲、乙卷均重视对“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”等核心素养的考查,在解题中要通过分析、处理信息方能进一步推理出结论,这对学生的转化思想、联合思想和辩证思想提出了更高的要求[19]。

教师在高中化学教学实践中,首先要把握新课标和考试大纲对教学的要求,既立足于教材又要高于教材,增强对化学知识、化学思维方式和方法的学科理解,强调知识间的内在结构[20]。其次,开展化学日常学习评价,注重对化学学科必备知识的考查,注重在日常教学中采用提问、生生互评等方式准确把握学生学习知识的学习质量和素养的发展水平。此外,还应引导学生进行实践活动,创设合适的情境,引导学生在探究实践过程中进行假设、分析推理,最后总结归纳,促使学生理解、掌握和运用知识,在实践中强化学生的关键能力和学科思维,落实核心素养的培养。最后,关注学生知识结构的系统性,培养学生的逻辑思维以及利用结构化知识解决实际问题的综合能力,为创造性发散思维奠定良好知识基础,发展终身学习的能力,促进学生的深度学习。

3.3 激发学习兴趣,注重实际问题解决

2022年全国高考试题重视选择与化学有关的科技前沿、医药健康、环境、化学工艺流程等方面的情境素材,引导学生关注化学在社会各个领域突破瓶颈向上发展的中坚力量之一,并加大力度考核学生的关键能力及其具备的化学素养,紧扣时代主题,关注现实社会,注重情境与知识的实际联系。因此教师在教学实践中应选择与实际生活密切相关的素材,采用多种教学形式和方法创设真实的问题情境,引发学生的个人体验共鸣,引导学生从个人经历与社会体验中激发学习兴趣,体会化学在日常生活和社会发展中的重要价值。教学情境素材通常选择化学科技前沿、化学史料、优秀传统文化以及生活常识等方面的真实问题背景,训练学生运用所学知识解决问题的能力,体现出化学教学的教育性与应用性。例如,可在学习同分异构体概念时向学生普及碳单质的同分异构体石墨烯的应用,在2022年冬奥会中,为了给广大观众提供较为温暖的观赛保障,清华大学曹彬及其团队研制了一种添加新型材料的保暖服,这其中重要材料之一就是石墨烯[21]。选择能反映化学最新发展方向和研究趋势的化学前沿作为问题背景,既能引导学生了解化学对人类社会的重大贡献,又能体现教学的创新性,进而培养学生的探究精神与创新精神。

总之,2022年高考全国卷聚焦化学学科核心素养,立足化学学科特点,注重知识的基础性、应用性,凸显了“双减”政策,关注学科基础,落实从“解题”向“解决真实问题”的转变,注重培养创新型人才。在新形势下,教师应立足于化学学科核心素养,充分理解高考命题的相关政策,把握化学学科特征和学生的认知发展特点,准确判断备考方向,致力于创建既能减轻学生学业负担又能保证学习效率的双赢局面。