化學核心素養視角下的元素化合物復習

摘 要：本文在對化學核心素養與考試大綱分析的基礎上，明確了元素化合物復習應體現的化學核心素養。以二氧化硫為例，嘗試采用分類觀、元素觀、微粒觀和守恒觀等多角度表征，三維圖、思維模型圖等多形式構建知識網絡，設計實驗、一題練習等多方式呈現的復習手段。

關鍵詞：化學核心素養；三維知識網絡；化學思維模型；實驗探究

2018年高考化學全國卷，依據《2018年普通高等學校招生全國統一考試大綱的說明（理科）》（以下簡稱《考試大綱說明》），回歸教材，注重考查基礎知識和學科主干知識，緊緊圍繞實驗基本操作、基本概念、基本原理和常見典型物質等基礎內容，突出考查關鍵能力，全面檢測化學核心素養。在高三化學復習中，教師如何在化學核心素養的視角下，把《考試大綱說明》的要求貫徹到復習中呢？本文以二氧化硫的復習為例進行了研究。

一 、化學核心素養的內涵

《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）中給出了化學學科的核心素養框架：“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”“科學探究與創新意識”“科學精神與社會責任”[1]。為了適應《課程標準》的教學理念，教育部考試中心在制定的《考試大綱》中提出了新的能力目標。那么化學核心素養與課程標準之間存在著怎樣的區別與聯系呢？《課程標準》中的知識和技能目標強調基礎知識和基本技能的獲得，使學生用化學觀念學習，體現了“宏觀辨識與微觀探析”和“變化觀念與平衡思想”的核心素養；過程和方法目標突出的是讓學生學會學習，使學生在學習過程中具有科學思維和探究精神，體現了“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”和“科學探究與創新意識”的核心素養；情感態度和價值觀目標注重學生的情感培養和人格完善，強化學生的責任意識，培養學生的科學態度，體現了“科學精神與社會責任”的核心素養。（見圖1）

二、元素化合物復習體現的化學核心素養

在元素化合物復習時，教師通過分類觀、元素觀、微粒觀和守恒觀的四重表征，體現“宏觀辨識與微觀探析”素養；通過實驗分析和思維模型，體現“證據推理與模型認知”素養；通過探究實驗，體現“科學探究與創新意識”素養；通過應用化學知識解決生活與生產中的實際問題，體現“科學精神與社會責任”素養。

三 、二氧化硫的復習

元素化合物的復習，按照“整合知識—提升能力—強化訓練—反饋矯正”的路線進行展開。

1.整合知識，構建網絡

元素化合物內容繁雜、零碎、分散，運用分類觀、元素觀、微粒觀和守恒觀，按照“單質—氧化物—酸（堿）—鹽”“存在形式—物理性質—化學性質—物質制備—應用”和“價態性質—類別性質—特殊性質”三條線進行知識整合，把不同元素的單質及化合物間的相互轉化關系織成網絡。

（1）自主構建知識網絡，滲透“宏觀辨識與微觀探析”素養

教師引導學生從元素價態、物質類別和化學性質三個維度，借助數學上的三維坐標系，構建“價態—類別—性質”三維圖（見圖2）。通過知識網絡的構建，教師培養學生的創新思維，滲透“宏觀辨識與微觀探析”素養。

（2）構建二氧化硫性質思維模型，培養“證據推理與模型認知”素養

在元素化合物的復習中，學生反饋最多的是化學學科中性質多、反應類型多，而化學的核心內容是物質的化學性質，化學性質一個重要的表達方式是化學反應方程式。幫助學生理解化學性質、化學反應和反應現象三者的關系（見圖3），引導學生運用分類觀構建物質化學性質的思維模型，是整合知識和培養“證據推理與模型認知”素養的有效途徑。以二氧化硫為例構建的化學性質思維模型如圖4所示。

此外，教師還要引導學生從二氧化硫的存在形式、物理性質、化學性質、制備及其應用等方面構建知識網絡，具體如圖5所示。

2.設計實驗，提升能力

高考對元素化合物的考查重視基礎，形式新穎，通常以實驗題、工業流程題、元素推斷題等題型呈現。教師在組織學生復習時，既要全面復習基礎知識，又要引導學生掌握解決問題的基本方法，故筆者通過設計實驗，把化學核心素養的培養滲透在復習中。設計實驗時，以實驗原理為基礎，實驗操作為載體，實驗現象為依據，化學性質為核心，尾氣處理為落點，讓學生形成“明確實驗目的—分析實驗現象—運用化學性質”分析實驗題的基本思路。 基于化學核心素養的命題原則和框架（見圖6），根據設計實驗的基本思路，筆者設計了二氧化硫的綜合實驗題如下。

【典型例題】某化學課題小組將二氧化硫的制備與多個性質實驗進行了一體化設計，實驗裝置如圖7所示。

【設題分析】測試載體：學生熟悉的實驗情境；測試任務：主要考查二氧化硫的制備、氧化性、漂白性和還原性；解決工具：二氧化硫性質、實驗操作等；測試目的：模型認知、變化觀念與思想平衡和科學精神與社會責任，希望學生能建立二氧化硫性質的思維模型，并把模型結合元素化合物性質及平衡思想運用到實際情境中，提高運用化學原理和科學方法設計實驗方案的能力和實驗探究能力。

3.一題練習，熟化知識

高三復習中需要練習，但不能將高三的復習課變成題海課，否則教師講得辛苦，學生沒有聽懂其本質，吸收其精華。因此，筆者推崇“一題練習”。所謂一題練習[2]，是指針對某一節的復習目標，圍繞考綱的知識點精心設計的一道練習，將相關的基礎知識、基本技能、基本方法與基本思想融入其中，通過解答問題，引發學生再現知識，達到鞏固知識的目的。

一道練習題承載著再現知識、鞏固知識的重要功能，挑選高質量的題目是一題練習的關鍵所在。高考真題在命題思路、題目難度和考試熱點等方面均具有一致性，科學應用“雙基”分析問題，既全面又突出重點，所以真題的研究、改編、重組等環節直接影響高三的復習效果。對真題或模擬題的改編、重組思路如圖8所示。真題的選擇以達成本節課的復習目標為依據，緊扣基礎知識、基本方法和解題技巧。一題練習不能以解題為目的，重在關注基礎知識，培養學生學會選擇知識、應用知識、分析問題和解決問題的能力。以挑選二氧化硫一題練習為例，具體挑選題目的流程如圖9所示。

這兩道高考真題，前者考查了二氧化硫的制備、收集、尾氣處理及其化學性質；后者重點考查了二氧化硫的化學性質。兩題的不同之處，除呈現的方式不同（前者實驗裝置，后者流程圖）外，更大的差異在于對能力的要求和考查角度不同，前者考查學生基礎知識和基本的分析能力，而后者對學生的邏輯推理能力要求較高。結合本節課的復習內容和一輪復習的目標，筆者對這兩道題目進行改編如下所示。改編高考真題要緊緊圍繞復習內容，盡可能多地設置具有開放性、啟發性，能考查學生邏輯推理能力和分析能力的問題，對于復雜問題的設置要有梯度，讓學生學會將復雜問題分解成簡單問題的分析方法。

【試題】針對2017年江蘇卷第4題設置如下問題：

（1）A裝置是否能夠制取SO2？若不能，需要更換的試劑是什么？如果不加熱制取，則需要的試劑是什么？

（2）B裝置能否驗證其漂白性？如果取少量B中的溶液于試管中加熱，有什么現象？得到的結論是什么？

（3）若驗證其氧化性和還原性，則B中可以裝什么試劑？

（4）若B中是BaCl2，則是否有沉淀生成？為什么？

（5）若B中是Ba（NO3）2，則是否有沉淀生成？為什么？

（6）C裝置能否用于收集SO2？如果不能請改正。若用排液法收集，則C中可以裝什么溶液？

（7）為什么需要尾氣處理？如果不處理，則對空氣會有什么影響？D是否可以達到目的？如不能，則D中可以裝什么溶液？

針對2018年全國卷Ⅰ第27題設置如下問題：

（8）向Na2CO3溶液中通入SO2，可能的產物是什么？若溶液的pH=4.1，則產物是什么？

（9）如果要計算NaHSO3溶液的pH，需要哪些已知條件？

4.及時反饋，矯正盲點

及時反饋一方面可以讓教師及時發現學生的不足，強化學生的學習動力，激發學生的反思進取；另一方面也可以改進教師的教學方式，提高復習的有效性和針對性。根據練習的反饋結果，筆者發現學生對于“向BaCl2溶液中通入SO2沒有現象，而向Ba（NO3）2溶液中通入SO2有白色沉淀”的現象存在困惑。學生之所以出現這樣的困惑，一方面是因為沒有直觀的感受，另一方面是因為缺少分析問題的方法。實驗是最直觀、最直接的表現形式，借助思維模型進行分析是培養學生分析問題能力的重要手段，所以筆者通過實驗和思維模型，糾正盲點。首先按照圖10的設計進行實驗，通過實驗來證明結論；其次，探究“白色沉淀”的成分；最后根據二氧化硫性質思維模型進行理論分析（見圖11）。

這樣的設計，讓學生親身體驗實驗、驗證實驗、探究實驗，不僅解決了學生的困惑，提升了學生的實驗能力，而且培養了學生“證據推理與模型認知”和“科學探究與創新意識”的化學核心素養。

通過在二氧化硫的復習中應用“整合知識—提升能力—強化訓練—反饋矯正”這一思路與方法， 學生在知識整合中形成了硫及其化合物相互轉化的知識網絡，構建了化學性質的思維模型；在設計實驗中應用并熟化了二氧化硫的基礎知識；學生通過一題練習，鞏固了知識，學會了分析問題的方法；教師在反饋矯正中及時發現了學生的不足，彌補了學生的知識缺陷。

四、反思與感悟

1.倡導自主學習，激發學生的學習熱情

高三復習，教師要學會放手，相信學生的學習能力，給足學生自主學習的空間，讓學生學會自主選擇學習方式。教師要成為課堂的引導者、提問者和鼓勵者，引導學生自主整合知識、構建網絡，提出具有思考性、探究性、創新性的問題，鼓勵學生發現問題并討論解決。

2.加強學法指導，培養學生的應用能力

學習知識的目的是應用，應用知識的載體是題目。只有教會學生應用知識，才能應對高考題目；只有尋找具有開放性、針對性、創新性的題目，才能在問題的解決中培養學生的應用能力。因此，教師不僅要注重題目的選擇，更要注重解決問題的過程。

3.加強高考研究，提高自身素養

《考試大綱說明》和《課程標準》是教學的主要依據，高考真題是知識與能力的具體體現。教師只有站得高，才能準確把握高考。教師要依據《考試大綱說明》和《課程標準》進行教學，改編、重組高考真題與模擬題進行訓練，做到有“理”可依，有“題”可練，有“法”可尋。一線教師應該不斷學習，提高自身學科素養，深刻懂得重構化學課堂教學，自覺投入新課改的學習與實踐中，才能更好地落實學生化學核心素養的培養。

參考文獻

[1]朱鵬飛.學科核心素養的研究進展及其對中學化學教學的啟示[J].化學教學，2017（1）：8-14.

[2]俞水泉.高三復習課的習題嘗試——一題復習法[J].中學化學教學參考，2010（10）：54-56.