基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的高考化學(xué)實驗試題的分析與教學(xué)啟示

摘要：“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”是高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，以此為依據(jù)分析了近五年高考化學(xué)實驗試題，試題問題呈現(xiàn)生活化，注重學(xué)科方法的遷移，重視實驗基礎(chǔ)知識和基本技能考查，并提出了在教學(xué)中要重視核心素養(yǎng)培養(yǎng)，加強(qiáng)實驗教學(xué)，以真實問題為導(dǎo)向，合理安排教學(xué)情境與方法等，旨在促進(jìn)高中化學(xué)實驗教學(xué)的發(fā)展，同時也為教師的教學(xué)提供了一定的借鑒和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究與創(chuàng)新意識；高考；化學(xué)實驗試題；啟示素質(zhì)教育決定著民族的未來。

以素質(zhì)為本是教育的頭等大事，素質(zhì)教育體現(xiàn)在培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)上。高中化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，也是學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要內(nèi)容。科學(xué)探究與創(chuàng)新意識作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要素養(yǎng)之一，旨在在探究中創(chuàng)新，樹立學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度。因此，在化學(xué)教學(xué)實踐中，怎樣培養(yǎng)學(xué)生探究能力和創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)，成為當(dāng)下炙手可熱的研究方向。

中國教育部考試中心2019年發(fā)布的《中國高考評價體系》和《中國高考評價體系說明》［1］，高考評價體系通過“一核四層四翼”全面銜接高中新課程改革，協(xié)調(diào)推進(jìn)高考內(nèi)容。從知識立意、能力立意，再到素養(yǎng)立意改革和高中育人方式改革，使得高考與高中教學(xué)相互促進(jìn)，教考相長，共同實現(xiàn)育人目標(biāo)。從高考化學(xué)命題來看，化學(xué)實驗是必考內(nèi)容，而實驗是科學(xué)探究的基礎(chǔ)。因此，高考在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識培養(yǎng)方面的作用是顯而易見的。本文將通過2018年—2022年全國Ⅱ卷（2021年改稱為全國乙卷），5套高考試卷中化學(xué)實驗試題進(jìn)行統(tǒng)計，分析試題對“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”這一化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查形式和側(cè)重點，總結(jié)出考試的規(guī)律與特點，從高考測評角度反觀教學(xué)實踐，提出化學(xué)教學(xué)的指導(dǎo)建議，為培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”提供有力支撐。

1“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的內(nèi)涵

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《新課標(biāo)》）［2］的修訂秉承“四個堅持”的基本原則，開展以化學(xué)實驗為主的探究活動，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)型，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和關(guān)鍵能力。“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的培養(yǎng)，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)造能力，充分體現(xiàn)出在學(xué)科育人價值中的重要性。

“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”要求認(rèn)識科學(xué)探究，發(fā)現(xiàn)和提出問題并依據(jù)探究目的，設(shè)計方案、進(jìn)行實驗探究，從實踐層面激勵學(xué)生勇于創(chuàng)新，幫助學(xué)生發(fā)展關(guān)鍵能力發(fā)揮重要作用。《新課標(biāo)》中關(guān)于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的水平劃分和相對應(yīng)的探究要素（見表1）。

由表可知，不同的素養(yǎng)水平對應(yīng)的探究要素的難度略有不同，其難度隨級數(shù)增加而增加，需要學(xué)生所具備的能力也不斷提高。核心素養(yǎng)水平的劃分為學(xué)科核心素養(yǎng)的落實提供了指導(dǎo)，也是本研究對相關(guān)高考試題進(jìn)行分析的重要參考依據(jù)。

2基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的試題分析

2.1試題分析框架

如今的高考試題堅持“素養(yǎng)立意”的命題原則，每題涉及不同的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)并明確地考查核心素養(yǎng)的具體要素。一般采用實際問題為素材，通過具體情境表現(xiàn)出來，并以學(xué)科知識為工具解決問題。本研究主要選取考查“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的內(nèi)容，從高考試題的實際問題、試題情境、必備知識等方面對實驗試題進(jìn)行分析，參考廖敏華、孫建明與王后雄等學(xué)者［3］提出的試題分析框架，從探究要素和素養(yǎng)水平縱向構(gòu)建基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的試題分析框架（如圖1所示）。

2.22018—2022年全國Ⅱ卷（2021年改稱為全國乙卷）5套高考試卷化學(xué)實驗試題考查頻數(shù)統(tǒng)計

通過統(tǒng)計（如圖2）發(fā)現(xiàn)，五套試卷中，涉及“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的試題均有。從試題的知識內(nèi)容來看，都是與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中“科學(xué)探究”這一素養(yǎng)密切相關(guān)；從試題設(shè)計來看，“科學(xué)探究”這一素養(yǎng)都有不同程度的體現(xiàn)。水平一考查最多，其次是水平二和水平三，水平四考查最少，可見高考命題重視基礎(chǔ)水平的考查，立足于教材基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)技能。對教材內(nèi)容進(jìn)行遷移、重組、創(chuàng)新，體現(xiàn)了高考題“源于教材，又高于教材”的命題特點［4］。

2.3基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的試題分析

根據(jù)考試分析框架，對五套高考化學(xué)實驗試題，從“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的素養(yǎng)水平與探究要素兩個角度進(jìn)行統(tǒng)計分析。其中以2022年全國乙卷實驗題10題和27題為例，其分析結(jié)果見表2。

按照表2的分析方法，通過5套高考化學(xué)試題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)高考對于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”這一核心素養(yǎng)的考查主要是通過化學(xué)實驗的探究進(jìn)行考查，主要以選擇題和填空題兩種形式考查，試題素材源于生活和教材，雖然學(xué)生對一些真實問題情境不太了解，正好考驗學(xué)生的應(yīng)變思維和科學(xué)探究能力。

3考查規(guī)律

3.1重視實驗基礎(chǔ)知識和基本技能考查

通過對5套高考試卷實驗試題分析，發(fā)現(xiàn)實驗試題的科學(xué)性、探究價值和應(yīng)用價值決定了它在高考中占有重要的地位。選擇的內(nèi)容主要是考查學(xué)生基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)技能，即通過閱讀教材、參考書和互聯(lián)網(wǎng)搜索等方式進(jìn)行選擇。如2022年化學(xué)實驗試題考查了通過現(xiàn)象和實驗操作得出結(jié)論，實驗設(shè)計與評價：10題考查了鹵素的氧化性、醛基的檢驗、不飽和烴的化學(xué)性質(zhì)和高分子聚合物的相關(guān)內(nèi)容；27題主要考查實驗室制備二草酸合銅（Ⅱ）酸鉀的相關(guān)內(nèi)容，涉及實驗儀器、生成物化學(xué)式和實驗基本操作等基礎(chǔ)知識和技能。實驗基礎(chǔ)知識和基本技能是學(xué)生化學(xué)實驗學(xué)習(xí)的重點，是進(jìn)行實驗探究活動的基礎(chǔ)和前提，因此實驗基礎(chǔ)知識和基本技能的考查是高考化學(xué)實驗的重點。

3.2問題呈現(xiàn)生活化，注重學(xué)科方法的遷移

在2018—2022年期間，對實驗選擇題的考查都采用了表格的形式，而對實驗綜合題的表述也從單純的文字，發(fā)展到了流程圖、數(shù)據(jù)圖表、裝置圖，甚至是多種方式的結(jié)合，充分體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科所具有的“理性思維”特征，并注重學(xué)生思維和遷移能力的培養(yǎng)。從總體上來說，我國高考實驗題的表現(xiàn)形式已經(jīng)從單一走向了多樣化。從題目的情景上來看，高考化學(xué)的實驗題目都是從生活中選取的素材，例如2018年出現(xiàn)的是金屬鋅和感光劑三草酸合鐵酸鉀，2019年出現(xiàn)的是立德粉以及茶葉中的咖啡因；2020年的84消毒劑及常見的食物防腐劑苯甲酸；2021年的石墨烯；2022年的二草酸二合銅（Ⅱ）酸鉀，無機(jī)合成、功能材料制備的關(guān)鍵材料。我們不難看出，這類主題所用的材料都是和我們的日常生活息息相關(guān)的。從考查的方法上來看，試題是通過閱讀分析所提供的題干信息，模擬科學(xué)實驗探究方法，提出猜想假設(shè)，設(shè)計化學(xué)實驗方案。如2022年全國乙卷的第27題，通過了解二草酸二合銅（Ⅱ）酸鉀的制備步驟，設(shè)計簡單方案，考查實驗過程中的產(chǎn)物、藥品變質(zhì)原因，以及實驗操作方法等遷移應(yīng)用能力。同時，對學(xué)生的信息獲取能力，邏輯思維能力，語言表達(dá)能力進(jìn)行了測試。

4教學(xué)啟示與建議

4.1認(rèn)真鉆研考綱和課程標(biāo)準(zhǔn)要求，重視核心素養(yǎng)培養(yǎng)高考實驗題命題嚴(yán)格遵循考試大綱，貼合課程標(biāo)準(zhǔn)要求，以無機(jī)物制備、實驗探究、化學(xué)反應(yīng)原理為主要考查內(nèi)容，注重考查化學(xué)思維、關(guān)鍵能力、基礎(chǔ)理論，滲透化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。化學(xué)實驗題是必考題，基礎(chǔ)知識和能力的考查占比較大，也是學(xué)生較好拿分的部分。因此，對高三實驗專題復(fù)習(xí)提出以下教學(xué)建議：首先，以科學(xué)探究為基礎(chǔ)，注重化學(xué)實驗的創(chuàng)新性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力；其次，在教學(xué)過程中，重視化學(xué)實驗題目的設(shè)計和分析，以化學(xué)知識為中心，引導(dǎo)學(xué)生從整體上把握實驗內(nèi)容，注重對知識點及相關(guān)概念進(jìn)行抽象概括與綜合分析；最后，在復(fù)習(xí)課上，多做設(shè)計性、創(chuàng)新性的化學(xué)實驗，注重對知識點進(jìn)行分析和梳理，在試題中要重視問題解決與綜合運(yùn)用能力考查。

4.2充分認(rèn)識教材價值，加強(qiáng)實驗教學(xué)

通過對五屆高考化學(xué)實驗題目的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，每年的高考十分重視對學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)造能力的考查。有些問題是直接選擇了課本中的實驗，主要考查的是對儀器的識別選擇、實驗試劑的保存等問題。要想解決這一問題，就必須對課本中的實驗設(shè)備和操作有一定的了解，比如實驗室中制取二氧化碳、噴泉實驗等。另外一部分的題目以工業(yè)生產(chǎn)和社會熱點為背景，我們經(jīng)過詳細(xì)的分析不難看出，這一類題目的教材中的實驗或拓展材料［6］，融合了元素及其化合物等知識，要想解決這一問題，就必須要對基礎(chǔ)實驗原理有深刻的了解，而且還可以進(jìn)行遷移運(yùn)用。所以，在實踐過程中，老師們要對教材的功能有一個清晰的認(rèn)識，要注重對學(xué)生過濾、蒸餾、萃取、溶液配制等實驗操作基本功的訓(xùn)練，落實新課程標(biāo)準(zhǔn)中要求的必須做的實驗。著重觀看“科學(xué)視野”，“資料卡片”，“科技社會”這幾個欄目，含有大量的化學(xué)歷史和科學(xué)實踐知識，是一種很好的命題材料。建議學(xué)生們在進(jìn)行復(fù)習(xí)備考的時候，要以教科書為主要內(nèi)容，同時要注意題目的多樣化，并與學(xué)術(shù)前沿以及社會熱點相結(jié)合，要以創(chuàng)新題型為主要內(nèi)容，同時要注重綜合性的題目。

4.3以真實問題導(dǎo)向，合理選擇教學(xué)情境與方法

試題情境是真實而又具體的，它是學(xué)生形成與發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的一個重要平臺，它為學(xué)生提供了一個可以真實表現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的機(jī)會［7］。在高考探究性題目中，大部分的情境材料都來自于科學(xué)實驗、化工生產(chǎn)等領(lǐng)域，但是對于這些真實情境，學(xué)生們還不太熟悉，這就表明了在現(xiàn)實情境下進(jìn)行的探究性活動還很少。在平時的教學(xué)過程中，教師應(yīng)將化學(xué)與生活相結(jié)合，積極創(chuàng)造現(xiàn)實的情境，增強(qiáng)化學(xué)與生活的關(guān)系。比如在學(xué)習(xí)化學(xué)實驗的時候，可以通過解釋實驗的原理，指導(dǎo)學(xué)生選擇合適的藥品、儀器，來設(shè)計實驗方案，逐漸形成以實驗原理探究為基礎(chǔ)的學(xué)科思維方法。

參考文獻(xiàn)：

［1］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.

［2］中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］廖敏華，孫建明，王后雄.學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的2020年高考全國Ⅰ卷理綜化學(xué)試題評析［J］.教育測量與評價，2021（4）：3745.

［4］李舜，劉樹霞，何榮.高考化學(xué)實驗綜合題的命題特點——以2016—2020年全國Ⅱ卷和2021年全國乙卷為例［J］.甘肅教育，2021（19）：115117.

［5］楊艷，王幫進(jìn)，張林.基于“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”素養(yǎng)視角的高考化學(xué)試題分析［J］.理科考試研究，2022，29（5）：5659.

［6］李巧，閆春更，王利敏，等.2020年高考化學(xué)實驗題特點分析與啟示［J］.化學(xué)教育（中英文），2021，42（9）：611.

［7］唐勁軍，梁舒敏.基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)視角的高考化學(xué)試題分析［J］.化學(xué)教學(xué)，2020（11）：8590.

作者簡介：任玎，女，黑龍江綏化人，碩士研究生，研究方向：中學(xué)化學(xué)教學(xué)。

通信作者：阿不都卡德爾·阿不都克尤木，男，新疆喀什人，教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：先進(jìn)功能材料及應(yīng)用。