中國高考評價體系下的化學高考試題研究

范斌

【摘 要】化學高考以化學學科核心素養為測試宗旨，“變化觀念”是其中的主要內容之一。文章總結歸納了化學高考試題考查的五個維度：質變、量變、后變、多變和不變，并基于SOLO分類理論對“變化觀念”核心素養水平進行可視化與結構化處理，同時采取有效策略培育和提升學生的“變化觀念”核心素養。

【關鍵詞】高考;評價體系;核心素養;變化觀念

一、前言

化學變化既是化學學科研究的核心，也是化學學科學習的重點，還是化學學科評價內容的重點。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）提出了高中化學的課程目標，要求普通高中化學課程要以全面發展學生化學學科核心素養為主旨。“變化觀念與平衡思想”是化學學科核心素養之一，要求學生能認識物質是運動和變化的，知道化學變化需要一定的條件，并遵循一定規律;認識化學變化的本質特征是有新物質生成，并伴有能量轉化;認識化學變化有一定限度、速率，是可以調控的。能多角度、動態地分析化學變化，運用化學反應原理解決簡單的實際問題。[1]4由此可以看出，“變化觀念與平衡思想”是分層次的，從能認識物質是發生變化的（物質變化和能量變化）到能從微觀角度理解變化的原因，以及能從不同視角認識化學變化到能夠解釋和控制化學變化，水平由低到高，逐級遞增。本文總結歸納了化學高考試題考查的形式，并探究基于SOLO分類理論的教學策略，以提升學生的“變化觀念”核心素養。

二、化學高考試題考查的形式

《中國高考評價體系》主要是由“一核”（立德樹人、服務選才、引導教學）、“四層”（核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識）、“四翼”（基礎性、綜合性、應用性、創新性）三個部分組成，其中“四層”為高考的考查內容[2]。另外，課標提出，化學學業質量水平劃分為4級，在每一級水平的描述中均包含化學學科核心素養的5個方面，學業質量水平是考試與評價的重要依據[1]64-67。由此可知，化學高考以化學學科核心素養為測試宗旨。那么高考是如何考查學生的“變化觀念”核心素養發展水平的呢？如何在化學試題中體現“變化觀念”的基礎性、綜合性、應用性、創新性？筆者對近幾年化學高考試題進行研究，總結出化學高考試題主要是從質變、量變、后變、多變和不變五個維度考查學生的“變化觀念”核心素養水平。

（一）質變的考查

質變指的是化學反應前后的物質變化及反應現象，考查內容主要有判斷反應現象和生成物，寫出化學反應方程式正誤的判斷，以及化學反應方程式的書寫等。

例1 （2021年高考全國甲卷理科綜合化學試題第10題）下列敘述正確的是（? ）

A.甲醇既可發生取代反應也可發生加成反應

B.用飽和碳酸氫鈉溶液可以鑒別乙酸和乙醇

C.烷烴的沸點高低僅取決于碳原子數的多少

D.戊二烯與環戊烷互為同分異構體

分析 選項A、B的考查維度都是質變，選項A考查的是飽和醇（甲醇）不能發生加成反應這個簡單質變，選項A說法錯誤。選項B考查的是碳酸氫鈉能和乙酸反應生成二氧化碳氣體，但不能和乙醇反應這兩個質變，選項B說法正確，答案為B。從例1可以看出，高考對質變的考查相對簡單，學生只要能掌握物質最基本的化學性質就能知道物質在一定條件下發生什么化學變化，并能描述反應現象以及能判斷反應后的生成物是什么。學生能從質變這個維度去分析化學變化是“變化觀念”核心素養最基本的一個要求，也是“四翼”中基礎性的體現。因此，教師在平常教學中應注重基礎知識的教學，特別是元素及其化合物的基本性質，讓學生對元素及其化合物的性質知識網絡化，使學生掌握這些必備知識。

（二）量變的考查

量變指的是改變某些反應物的用量會發生新的化學變化。比如鐵片能和稀硫酸反應生成氫氣，但在濃硫酸中卻因發生鈍化而不能繼續反應，硫酸的濃度導致不一樣的化學變化。量變的考查內容主要有學生能根據反應物用量的變化判斷反應現象和生成物，能判斷化學反應方程式的正誤及化學反應方程式的書寫等。

例2 （2021年高考全國甲卷理科綜合化學試題第26題節選）KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1mol I2，消耗的KI至少為? ? mol。I2在KI溶液中可發生反應：I2+I-[]I[-3]。實驗室中使用過量的KI與CuSO4溶液反應后，過濾，濾液經水蒸氣蒸餾可制得高純碘。反應中加入過量KI的原因是? ? ? ? ? ?。

分析 此題是從量變角度考查學生的。KI溶液和CuSO4溶液混合可生成沉淀和I2，化學方程式為4KI+2CuSO4[? ? ? ? ? ? ?]2CuI↓+I2+2K2SO4，反應中加入過量KI會引起新的變化，I-濃度增大，使得可逆反應I2+I-[]I[-3]平衡右移，從而增大了I2溶解度，防止I2升華及蒸餾時單質碘析出。從例2可以看出，高考對量變的考查相對較難，要求學生具備高級思維。而大部分學生的思維比較單一，在分析化學變化時只看到最開始的質變，沒有注意到物質的用量，或者雖然注意到用量，但沒有意識到用量的改變會引起不一樣的變化。因此，能從量變這個維度去分析化學變化是“變化觀念”核心素養的一個較高要求，也是“四翼”中應用性和綜合性的體現。教師在教學過程中應讓學生注意觀察物質的用量，使學生有量變可能引起質變的意識。同時，教師要多創設情境，引導學生從改變反應物用量的角度思考有沒有新的變化，最終讓學生理解并掌握“量變引起質變”這個重要的化學觀念和化學思想。

（三）后變的考查

后變指的是在初始質變基礎上得到的生成物發生的后續的化學變化。比如用金屬鋁做陽極電解氫氧化鈉溶液，陽極先是鋁失去電子產生Al3+，但生成的Al3+會有后續變化，Al3+會與周圍的OH-繼續反應生成AlO[-2]。后變的考查內容主要有判斷反應現象和生成物，判斷化學反應方程式的正誤和現象，以及過程的分析等。

例3 （2019全國Ⅲ卷高考化學試題第26題節選）高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如圖1所示。回答下列問題：

寫出“沉錳”的離子方程式? ? ? ?。

分析 該題考查的維度是后變。大部分學生能根據題干信息知道“沉錳”指的是生成了MnCO3沉淀，所以認為反應的離子方程式為Mn2++HCO[-3][? ? ? ? ? ?]MnCO3↓+H+。但實際上這里還要考慮后變，即H+會繼續和溶液中的HCO[-3]發生反應生成碳酸，而碳酸不穩定，又繼續分解生成CO2和H2O，所以正確的離子方程式應該為Mn2++2HCO[-3][? ? ? ? ? ?]MnCO3↓+CO2↑+H2O。從例3可以看出，后變的考查要求學生在思考常規質變的基礎上，進一步思考生成物有沒有繼續和周圍的物質發生后續變化，要求學生從更長遠的角度去思考問題。理解和掌握后變是“變化觀念”核心素養的一個很高的要求，也是“四翼”中應用性、綜合性和創新性的體現。教師在平常教學中應多創設情境，讓學生分析反應產物所處的狀態，判斷周圍還有什么物質，使學生具有生成物可能會發生后續變化這個意識。

（四）多變的考查

多變指的是變化過程中有多個化學變化同時發生，而且變化有主次之分。比如碳酸氫鈉溶液中不僅有碳酸氫根離子的電離，還有碳酸氫根離子的水解，而且水解的程度大于電離的程度，從而導致碳酸氫鈉溶液顯堿性。在碳酸氫鈉的多變中，以碳酸氫根離子的水解這個變化為主。多變的考查內容主要是判斷反應現象和生成物，判斷化學反應方程式的正誤和現象，以及過程的分析等。

例4 （2019全國Ⅲ卷高考化學試題第11題）設NA為阿伏加德羅常數值。關于常溫下pH=2的H3PO4溶液，下列說法正確的是（? ）

A. 每升溶液中的H+數目為0.02NA

B. c（H+）=c（H2PO[-4]）+2c（HPO[2-4]）+3c（PO[3-4]）+c（OH-）

C. 加水稀釋使電離度增大，溶液pH減小

D. 加入NaH2PO4固體，溶液酸性增強

分析 本題答案為B，其中，選項C、D都考查了學生對多變的理解。選項C中加水稀釋促進電離，電離度增大，但同時有另一個變化，也就是體積增大，且體積增大的幅度超過氫離子數目增大的幅度，所以最終導致氫離子濃度減小，pH增大，所以選項C說法錯誤。加入NaH2PO4固體后，H2PO[-4]是電離強于水解，溶液顯酸性，H+增多，但由于H2PO[-4]濃度增大會抑制磷酸的電離，溶液的酸性減弱，這兩個變化方向不一致，結果不一樣，且原溶液的主要變化是磷酸的電離。因此，加入NaH2PO4固體后的主要變化是抑制磷酸的電離，使溶液酸性減弱，所以選項D說法也錯誤。由例4可以看出，多變的考查對學生要求較高，不僅要求學生掌握基本物質，還要求學生在思考常規質變的基礎上，進一步思考在同一條件下該反應物或其他物質有沒有也在發生著另外一個化學變化，以及兩個變化之間有怎樣的關系，是相互促進還是相互干擾？哪個為主，哪個為次？多變是“變化觀念”核心素養的一個較高要求，也是“四翼”中綜合性的體現。教師不僅要培養學生多角度思考化學變化，還要讓學生理解并掌握“影響事物的發展因素是多方面的，要抓住主要矛盾的主要方面”這個重要的哲學思想。

（五）不變的考查

不變即化學變化中雖然有新物質生成，但反應前后也有一些是沒有發生變化或者沒有完全變化的。比如化學變化前后的原子個數和種類是不變的，離子反應前后溶液中的總電荷不變，可逆反應達到平衡時物質的質量、物質的量和體積分數等是不變的，催化劑雖然本身參與反應，但反應前后其質量和化學性質均不變。

例5 （2021年高考全國乙卷理科綜合化學試題第26題節選）“酸溶”后，將溶液適當稀釋并加熱，TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀，該反應的離子方程式是? ? ? ? ? ?。

分析 陌生方程式的書寫最關鍵是要抓住不變，化學變化前后遵循原子守恒、電子守恒、電荷守恒三大守恒定律，據此可寫出該反應的離子方程式為TiO2++（x+1）H2O[]TiO2·xH2O+2H+。從例5可以看出，不變的考查要求學生要意識到化學反應有各種變化的同時也存在著不變，并且要能找到變化中的不變。不變是“變化觀念”核心素養的一個較高要求，也是“四翼”中應用性、綜合性和創新性的體現。教師在教學過程中要追求理解的化學教學，也就是盡量讓學生去理解每一個化學變化的本質，而不是讓學生死記硬背一些物質的化學性質。

由以上例題可以看出，高考試題非常重視對“變化觀念”核心素養的考查，而且水平不一，想要設置試題簡單一些，就只考查質變，想要提高區分度，使題目難度大一點，那么就考查量變、多變、后變或不變，甚至全部涉及。因此，教師在平時的教學中應注重學生“變化觀念”核心素養的培養與發展，引導學生從質變、量變、多變、后變、不變多維度觀察、認識、分析和理解物質的變化。

三、基于SOLO分類理論的教學策略

SOLO（structural of the observed learning outcome）分類理論是以等級描述為特征對學生學業進行評價的方法，根據學生解決問題時所呈現出的能力、思維操作、一致性與收斂和應答結構4個方面的評價分析，將學生的認知發展水平由低到高依次劃分為前結構、單一結構、多元結構、關聯結構和抽象拓展結構5個層次。[3]為了能讓教師在制訂教學策略時更有針對性以及能讓學生更好地了解自身的“變化觀念”水平，筆者基于SOLO分類理論對“變化觀念”核心素養水平進行如下可視化與結構化處理（見表1和圖2）。

由表1和圖2可知，基于SOLO分類理論的“變化觀念”結構水平反映了學生的“變化觀念”核心素養水平的發展是一個由低到高的遞變過程。教師應遵循學生的認知規律并采取有效策略培育和提高學生的“變化觀念”核心素養。

（一）夯實基礎，追求理解的教學

處于前結構水平的學生通?；A比較弱，對學習沒有信心，對于知識的理解是相對無序、凌亂的。教師首先要了解學生情況，分析學生學情，綜合分析并研判出學生的學習起點在哪里，明確學生已掌握物質的哪些性質，缺漏哪些性質。其次，教師在教學中要根據學生學情適當降低問題難度，多對學生進行鼓勵性評價，不論學生的回答是否正確，都應該給予學生鼓勵，提升學生的學習信心。最后，教師要注重引導學生對物質性質的理解，而不是讓學生死記硬背。教師可以借助多媒體信息技術，促進學生對物質結構及性質的理解和掌握，同時選擇并創設合適的問題情境，激發學生興趣，激活學生思維。另外，教師可以引導學生掌握分析物質性質的方法，如引導學生從價類二維視角分析物質的性質，推測物質可能的變化，同時分析出學生對原有知識的理解可能在什么地方存在理解的偏差，為什么會造成理解的偏差等，促進學生的“變化觀念”水平由前結構水平向單點結構水平發展。

（二）開展實驗探究教學，發展學生的信息意識

處于單點結構水平的學生在分析物質性質和變化時，只能從單一的性質或角度來分析，在學習過程中容易停留在邏輯思維的淺層，沒有高階思維的介入。教師在教學過程中要積極創設真實情境，合理預設問題進階，啟發學生思維，提醒學生思考每一個化學變化，思考為什么會有這些變化。從而激發學生的變化意識，使他們養成多角度思考化學變化的意識和習慣，促進學生的“變化觀念”水平由單點結構水平向多點結構水平發展。另外，處于單點結構水平的學生在解題時經?！耙荒渴小?，跳過題干中的多個關鍵信息，看不到題目中的隱藏信息或只抓住題目中的一個信息點，從而忽視了其他化學變化。要解決這一問題，教師就需要在整個教學過程中重視對學生關鍵信息的挖掘和提取能力的培養，引導學生學會審題，對問題中的關鍵信息有整體的把握，并發現隱藏的信息。比如，教師可以引導學生關注過量、足量等有關量的描述。在工藝流程問題中，教師可以引導學生掌握操作過程的分析要素，如原來有什么，加入了什么，生成了什么，增減了什么，剩下了什么等。

（三）建構知識體系，創設真實情境

處于多點結構水平的學生在分析化學變化的過程中，根據物質性質和題目信息知道可能有量變、后變、多變、不變，但不能對題目所給的信息進行整合，不能確定或確定不準最終的變化結果，在綜合分析化學變化時出現思維障礙。首先，教師應該注重引導學生在學習的過程中把大腦中散亂的知識點進行分析、綜合、歸納總結，由點到線再到面，最終通過發散思維將各個物質性質與轉化之間的關系銜接起來，使學生形成認知模型，并將所形成的認知模型運用到解決復雜的問題中去，促進學生鞏固多點結構水平，并向關聯結構水平和抽象拓展結構水平發展。其次，教師可以開展基于真實情境的問題解決或項目式學習，讓學生在課堂中親歷問題的解決過程。最后，教師通過真實的問題情境組織、引導、展開整個教學單元活動，讓學生在這些真實情境下相互合作、收集信息、整合資源、參與探究，使學生的學習方式由以知識記憶為主轉向獲得知識和能力為主，真正將教學從“以知識為核心”推向“以素養為核心”，促進學生深度學習。

（四）以學科大概念為載體，實施單元整體教學

處于關聯結構水平的學生能夠將多個知識點進行關聯組合，形成知識網絡，能對某個情境所給的多個信息進行綜合運用，但由于缺乏對變化規律的總結與提煉，對于陌生或新穎的變化情境不能確定變化結果。課標指出教學設計要突出化學基本觀念（大概念）的統領作用[1]8，充分發揮大概念對實現知識的結構化和素養化的功能價值。學科大概念是指反映學科本質，具有高度概括性、統攝性和遷移應用價值的思想觀念，被認為是能夠連接碎片化知識的一種有意義的模式。學科大概念能為學生提供解決復雜問題的分析框架，可運用于新的情境，具有持久的可遷移應用價值。以學科大概念為載體實施的單元整體教學有助于學生總結變化規律。比如，“結構決定性質”這一學科大概念，揭示了不同物質具有不同性質或相似性質的根本原因，是學生理解物質性質的思維框架，為研究物質及其轉化提供了認識角度和思維方法。再比如，學生掌握了“變化是守恒的”這一學科大概念，對原電池的原理會理解得更透徹，不僅可以知道原電池中電子移動這個變化，還可以知道因為電荷守恒，電解液中離子也要移動的這個變化。因此，教師可以對不同的模塊知識進行單元整體設計，建構以學科大概念為核心的概念框架，采用知識進階式教學策略實施單元教學，有效幫助學生在頭腦中形成單元知識的概念網絡結構，促進學生對知識內容的深度理解，讓學生掌握變化規律，實現學科知識的遷移與應用，促進“變化觀念”水平由關聯結構水平向抽象拓展結構水平發展。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]教育部考試中心.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2019.

[3]丁海林.利用SOLO分類理論分析中澳高考化學試題的差異[J].化學教育（中英文），2020（9）：1-5.

（責任編輯：羅小熒）