芻議試題引領下化學學科素養的培養

徐軍

摘要：發展學生的核心素養已經成為大家的共識，學生的核心素養發展必然要落實各個學科的教學中，如何實現“教學評”和諧統一，讓核心素養發展真正成為需要，“評”顯得特別重要，因為它可形成倒逼機制，師生形成自覺行動。

關鍵詞：碘的制取；試題引領；化學學科素養

文章編號：1008-0546（2017）07-0000-00 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.000

《普通高中化學課程標準（征求意見稿）》指出化學學科核心素養由“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據推理與模型認知”、“實驗探究與創新意識”、“科學精神與社會責任”等五個要素構成。李藝，鐘柏昌認為：學科核心素養應由三個層面構成，最底層的“‘雙基指向”（稱為“‘雙基層”），以基礎知識和基本技能為核心；中間層的“問題解決指向”（稱為“問題解決層”），以解決問題過程中所獲得的基本方法為核心；最上層的“學科思維指向”（稱為“學科思維層”），在系統的學科學習中通過體驗、認識及內化等過程逐步形成的相對穩定的思考問題、解決問題的思維方法和價值觀，實質上是初步得到學科特定的認識世界和改造世界的世界觀和方法論。學科思維層次的核心素養，必須在“‘雙基層”和“問題解決層”的體驗性學習活動中理解和習得。分析化學學科核心素養的五個要素和三個層面，可以發現課程標準提出的前三類核心素養和核心素養三個層面中前二個層面是對應的，都是強調學科知識的建立、解決學科問題的思想、方法。后二類核心素養和“學科思維層”，都是超越了學科的界限，在此基礎上形成特有為終身發展的需要的思想和方法。由此可見發展學生的學科核心素養的落腳點是學科教學，離開學科教學來談學科核心素養提升，只能使核心素養的培養與提升成為無源之水、無本之木。

談到學科教學，我們自然而然想到當前的教育中出現的問題，目前的應試教育仍然是教育的主流，考什么，教什么，練什么，可以說這一現象在目前乃至今后相當長的時間都很難改變。基礎教育課程的改革，從“雙基”到“三維目標”、再到“發展學生核心素養”，無論怎樣的提法，筆者認為首先是教師要對教學內容和課程有深入的理解，教師在對教學內容和課程有深入的理解的前提下，把學科核心素養的培養落實到教學的過程中，特別是教學質量評價體制中去。因為考試評價是對教育質量監測的重要手段，考試評價和學科核心素養的培養有機結合，可引導學生自覺的實現核心素養，又使學校對新課程的理念實施形成倒逼機制。反之如果教學質量評價體制不能體現學科核心素養，學科核心素養的培養就可能標簽化、形式化、邊源化。筆者以一道化學高考題為突破口，對三個“海帶中提取碘”的流程作比較，分析如何使化學學科核心素養的培養落實到教學的評價中去，談談自己的想法。

一、問題的提出

（2015年浙江29題，節選）某學習小組按如下實驗流程探究海帶中碘含量的測定和碘的制取。

實驗（二） 碘的制取

另制海帶浸取原液，甲、乙兩種實驗方案如下：

已知：3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O。

請回答：（3）③下列有關步驟Y的說法，正確的是

。

A.應控制NaOH溶液的濃度和體積

B.將碘轉化成離子進入水層

C.主要是除去海帶浸取原液中的有機雜質

D.NaOH溶液可以由乙醇代替

④實驗（二） 中操作Z的名稱是 。

（4）方案甲中采用蒸餾不合理，理由是 。

（答案 ③AB ④過濾 （4）主要由于碘易升華，會導致碘的損失）

試題取材于經典的從海帶中提取碘的工業流程，該工業生產過程也是中學課本中的一個典例，是必修的重要內容。以蘇教版為例，從海帶中提取碘的流程有兩個，一個是教材（必修1）P47“從海帶中提取碘的工業生產過程”，流程如下。

一個是教材（必修1）P62習題“化學課外活動小組以海帶為原料獲得少量碘水，并以CCl4為溶劑將碘從碘水中提取碘出來”。流程如下把三個流程放在一起，我們不難發現反應的原理是一樣的，都是用氧化劑把碘離子氧化成單質碘，但具體過程卻不盡相同。圖2、圖3流程中除對海帶的處理方式不同之外，圖3流程顯得更可操作性，圖1很具體的說明了海帶浸取原液制備I2操作流程。用圖1流程命題的意圖是什么，三個流程圖有什么關系呢？帶著這些問題不妨作一個深度探討。

二、問題的思考

問題一：海帶的處理是灼燒還是浸泡好？

據文獻海帶中碘的含量一般在0.3%以上，高可達0.7%-0.9%，海帶植物細胞中的碘88.3%為I-，10.3%為有機碘，1.4%為IO3-，灼燒可除去有機物，使有機碘變為I-，實現碘的富集。水浸泡同樣可以使I-浸出，但出來的量少一些，速度慢一些，出來的浸泡液中有可溶性有機質，因此在圖2從海帶中提取碘的工業生產流程中，浸泡液中加了NaOH溶液以除去有機質。由此灼燒還是浸泡都可以對海帶進行處理。

問題二：氧化劑是如何選擇的？圖1流程中選擇的是O2，圖2流程沒有指明氧化劑，圖3課外小組選擇的是Cl2，為什么不選擇雙氧水呢？

要回答了解這一問題，首先了解一些常見氧化劑及價格表

從表中很明顯看出O2的價格最便宜，而且不產生污染， 因此圖1流程中用O2是最經濟且不產生污染的氧化劑。雙氧水雖然是綠色環保，但價格貴，生產成本高，且穩定性差。化學課外活動小組以作Cl2氧化劑，主要是因為與該節教材內容相適應，以鞏固所學的知識，體現Cl2的氧化性。圖2流程中沒有指明氧化劑是因為工業上不僅僅用某一種氧化劑，要根據實際情況加以選擇，這樣使流程圖更科學，也給學生流下了更多的探討空間。

問題三：流程圖1、圖2中用CCl4萃取I2，為什么不能用蒸餾的方法進一步分離I2和CCl4？

查閱資料知CCl4、I2的沸點分別為76.8℃和184.3℃。可用實驗驗證。用如圖4裝置對CCl4萃取碘后的溶液蒸餾，收集77℃左右的餾份。（CCl4沸點77℃）。

實驗現象：50℃左右即出現紫紅色蒸氣，77℃時大量紫紅色蒸氣，蒸餾燒瓶中沒有得到紫黑色的碘單質。

實驗現象解釋：一方面碘在加熱過程中升華，常壓蒸餾，I2隨CCl4揮發；另一方面CCl4中的碘含量很少，因此常壓蒸餾后，在蒸餾燒瓶中得不到I2。

問題四：為什么圖1流程中最終獲得碘單質可以用過濾的方法？

向I2的CCl4溶液中加入NaOH，碘在強堿溶液中發生歧化反應，生成可溶于水的碘化鈉和碘酸鈉，從而達到分離四氯化碳中I2的目的（3I2+ 6OH-=IO3-+5I-+3H2O），然后在分離后的溶液中加入硫酸酸化，發生歸中反應（5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O），生成碘單質，由于I2在水中的溶解度很小[0.028g/100g（20℃）]，過濾分離后即可獲得固態I2。

顯然，課本上按排圖2、圖3的流程是有一定的原因的。圖2是工業生產過程，圖3是活動小組的實驗流程。圖3活動小組的實驗流程設計，更關注學生通過階段書本知識的學習，根據學生已具備的知識能力，中學實驗室現有的儀器和設備，在實驗室可以自主探究實驗。工業生產流程更接近真實的工業生產，是化學知識在生活、生產中的運用。實驗室的設計流程不能全面反應工業生產流程，雖然二者的基本原理是一致的，但具體的流程差別較大，介于學生目前的知識能力，還不能解決所有的問題。圖2工業生產流程，沒有指明氧化劑，沒有對碘的后繼制備加以說明，給學生后繼學習提供了大的探討空間。由此可見，僅僅是把書本知識作為事實和結論來占有，忽視思維方式的培養和學科觀念的建立，是難以真切地促進學生學科關鍵能力發展和提升的。圖1的高考流程圖給了我們啟發：化學是一門實驗科學，采用以學科思想、學科思維方式和學科方法的建立為目的實驗探究學習可以有效達成。重視教材中與生活、生產實際及社會發展緊密聯系的化學核心知識，讓學生走進實驗室，可以使學生不斷發現并提出問題，促進學生深度學習，用實驗回答我們的困惑。要把工農業生產實際和我們的理論、實驗操作結合起來，跳出思維的框框。學生化學學科關鍵能力的培養要營造合適的問題情境，讓課堂與生活對接，為學生提供一些生活情境與背景的實際問題，讓學生經歷問題的解決過程，并在問題解決的過程中學會收集、整理、篩選、組織、分類和處理各種信息，并通過自己的觀察發現、猜想驗證及推理建模促進策略的生成。

三、高考試題對化學學科核心素養的落實

1. 試題取材書本，考查核心概念和主干知識，落實雙基

試題取材于高中化學必修教材（蘇教版“從海水中獲得的化學物質”、人教版“海水資源的開發利用”），給出“從海帶中提取碘”流程相關信息，考查氧化還原反應、實驗基本操作、實驗設計和評價，注重對基礎知識、基本技能和基本方法的考查，涉及中學化學的主干知識和核心內容。流程中由I-轉化成I2，再由I2轉化成I-、IO3-，又由I-、IO3-轉化成I2，沒有一個是書本上現成的反應原理，但卻是基礎知識理論的深化，平時如果對雙基不能加以訓練拓展，不注重知識的遷移，是很難讀懂流程圖，更談不上解決試題中的問題。

2. 從課本實驗到工業生產，進行實驗探究和創新意識的培養

以教材中碘的制取為素材，設計成高考題，體現了“源于教材又不拘泥于教材”的命題指導思想。它把學生對教材的理解，工業生產實際結合起來，教材中流程圖模糊處理的部分操作具體化，流程更貼近真實的生產實際，進行深層次設問，能力要求高于教材水平。從實驗室到工業制法，考查學生真實的應用情景中對信息的獲取、分析和處理能力以及知識的遷移應用能力。意在引導中學化學教學應重視教材中的實驗素材，關注化學知識在生產生活中的應用，體現化學學科的應用性。可以這樣說，如果學生不走進實驗室，平時不積極思考、探索書本知識和生產實際如何結合，是很難做好這道高考題的。

作為一線教師，僅僅滿足于書本知識，停留在應試目標，讓學生機械記憶一些反應原理，合成線路，物質的性質和用途，不進行實驗探究，學生的思維得不到發展，老師的思維也缺少深度，更談不上創新意識的培養。就以這道高考題為例，在教學中，我們常常認為分離I2和CCl4可以用蒸餾的方法，因為從表面上看，它符合蒸餾的分離的條件，I2和CCl4互溶且沸點相差較大，教材上也沒有加以說明，所以我們會主觀臆斷用蒸餾的方法分離I2和CCl4，甚至有些教輔資料目前還認為用蒸餾的方法分離I2和CCl4。我們雖然知道I2在水中的溶解度不大，但實驗時，由于生成的I2量少，沒有形成晶體，當然就用不到過濾這一操作提取I2。我們很難想到工業上用“反萃取法”，可以在溶液中得到大量I2晶體，最終用過濾操作提取I2。如果平時教學中不進行實驗探究，不把書本知識和生產生活緊密結合，不注重創新意識的培養，要高質量的完成高考試題的解答是不可能的。

3. 從生產流程中體現社會責任和綠色化學

《義務教育化學課程標準（2011年版）》的三維目標體系在情感態度與價值觀方面明確提出：“感受并贊賞化學對社會的積極作用，關注與社會有關的某些社會問題，增強愛國情感，培養社會責任感。”流程中分別用煅燒法和水煮法提取海帶中的碘，旨在通過從海帶中提取碘單質，使學生了解從植物中提取物質的一般方法。我們日常生活中用水或酒泡制中藥，從草木灰中提取碳酸鉀都是用的是這一原理，青蒿素用水煮法提取，其有效成分會被高溫分解，獲得諾貝爾獎的屠呦呦成功之處在于用乙醚提取青蒿中的有效成分。引導學生把所學的知識與自然、社會、生活及時政要聞熱點聯系起來，激發學生學習化學的熱情，增強社會責任感與愛國熱情，樹立正確的人生觀，價值觀。筆者在學完該節課時，設計了以實驗為主的實踐性作業，例如菠菜中鐵元素的檢測，對菠菜是用煅燒法還是水煮法，讓學生自己查閱資料，進行探究。檢索文獻表明，菠菜中鐵元素以草酸亞鐵的形式存在，草酸亞鐵屬于難溶物。因此只能對菠菜用煅燒法進行處理，這樣不僅能鞏固學生的知識、技能，激發學生的學習興趣，更重要的是讓學生體會到化學在人類社會發展中的作用。

化學為人類社會發展和進步做出了極大的貢獻，但在工業生產過程中更要關注化學生產對人類的影響，盡可能降低生產成本，保護環境，實現循環利用，倡導綠色化學。 三個流程圖中對氧化劑的選擇，用常壓蒸餾的方法不能分離萃取液中I2和CCl4，還有另一方面原因：CCl4是較昂貴的化學試劑，有毒，且易揮發。如果減壓蒸餾，能實現有效分離，效果雖好，但成本大，不經濟。這些問題的探究和解決，沒有刻意去追求什么，更沒有貼上學科素養的培養標簽，但無不滲透學科素養的培養。同樣，平時不重視從綠色化學的本質和社會責任感的高度理解化學中的問題，會使學生對試題的解答產生迷惘。

四、結語

高中化學核心素養的培養是學生核心素養的重要組成部分，如何把學科知識為核心的教學和學科核心素養統一起來，要求我們教學工作者更新思想，不斷學習探索。筆者認為談到學生核心素養，就抱怨目前這種考試制度，認為考試制度制約學生核心素養的形成，這種想法是片面的、甚至是消極的，產生這種想法的一個主要根源是教學評價體制出了問題，學生練習、試題的內容沒有體現對學生核心素養的培養，致使教師對學生核心素養的培養缺少激情，教師沒有很好利用教材挖掘培養學生核心素養的內容。在目前現狀沒有改變的情況下，我們就要從實際出發，求真務實，變消極為積極，化被動為主動，毫不夸張說：目前考綱是我們教學的風向標，考試成績是考核我們教師的教師實績重要指標。教師追求教學實績，無可厚非，如果做到核心素養的培養和教學內容有機結合，試題、考題體現核心素養的培養的同時，引領教師追求對學生核心素養的培養，做到“潤物細無聲”，不正是我們期盼的嗎？有一個不爭的事實：教學質量的評價是廣大教育工作者的工作的催化劑。核心素養的培養落實到教學評價機制中去，就可形成倒逼機制，自覺行動，成為師生追求的共同目標。文中這道高考題給了很好的范例，讓考題引領學科素養的提升，展示了一個全新視角。

我們再回頭總結一下三個流程圖：實驗室的設計流程不能全面反應工業生產流程，事實上我們也不可能通過教科書學習所有工業生產實際問題，不走進實驗室，不把生產實際和書本知識結合，不自覺進行化學學科核心素養的培養，就很難高質量完成高考題的解答。通過高考題的解答的分析，會讓我們深深體會到只有把學科素養的提升落實到平時教學中去，學生不能僅僅滿足于學科知識的掌握，要在平時學習中注重不斷的探索，主動發現問題、解決問題，才能在高考中取得理想成績。“教考和諧，引領課改”是我們廣大教育工作者的期盼，要培養學生的科學素養，必須立足于課本，引領在課堂，在試卷上有所體現。基礎教育化學課程改革的目標是“提高學生的科學素養”，為了實現這一目標，從學生未來發展需要出發，用試題引領教學，是非常行之有效的做法。本文中的高考題，有機把課本和實際工業生產結合起來，不僅考查學生對課本上基礎知識和基本技能的掌握情況，更能引領我們教育工作者要真正落實課改精神，改變教法，轉變思路，教學中給學生留下了解社會、深入思考、動手實踐的時間。

參考文獻

[1] 李藝，鐘柏昌.談“核心素養”[J].2015，（9）：17-23

[2] 王祖浩 普通高中課程標準實驗教科書化學1必修 、化學2 必修[M].江蘇教育出版社，2013

[3] 陳廷俊.發展學生核心素養的教學實踐與思考[J].中學化學教學參考，2017（1-2）：5-8