“三新”背景下化學實驗分階復習策略探究

◎ 海南省三亞市第一中學 黃先蘭

“三新”即：新課標、新教材和新高考。《普通高中化學課程標準》中明確提出化學學科的五大核心素養：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、科學態度與社會責任，并指出化學學科核心素養是學生必備的科學素養。基于此，綜合程度高、命題素材廣、考查角度靈活多變的化學實驗題成為了高考中化學核心素養考查的重要載體。

一、海南省“三新”高考化學實驗試題的特點

在《普通高中化學課程標準》（2017版）中，學業質量劃分為4個水平，學業質量水平4是等級性考試（高考）的命題依據。在高考化學選擇題實驗部分考查要點有：以實驗為情境，考查目的、操作、現象、結論之間的關聯，指向證據推理，以實驗為情境，考查物質性質和反應原理；主觀題實驗部分考查要點有：注重“證據”與“結論”的邏輯關聯，考查“宏微結合”“證據推理”等化學學科核心素養。

探析2020～2022年海南省新高考化學實驗試題，發現其通常以真實的化學、化工實驗為背景，通過系統的實驗設計和完備的研究方法加以呈現。為了達到較強選拔功能，高考化學實驗考查的綜合程度高、命題素材廣、考查角度靈活多變。

例如2022年海南省新高考化學卷第17題，以磷酸氫二銨的制備為真實情境，考查氣體的實驗室制備、一定物質的量濃度溶液的配置及計算、離子反應、滴定及防倒吸等基礎知識，但實驗裝置比較陌生。此類題型將基礎知識、必備技能和研究方法與真實情境相結合，體現了高考試題對“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”等化學學科核心素養的考查。

二、高考實驗分階復習策略

學生化學實驗能力的發展，符合他們對事物的認知和知識的理解規律，他們對新事物和新知識的認識都有其獨特的認知規律和建構方式。化學實驗能力不僅包括一般學習能力，如觀察、描述、計算等，還包括化學實驗所特有的實驗基本操作能力及針對不同實驗類型的邏輯分析能力等。學生對化學實驗知識的掌握有三個層次，從了解到理解再到應用的過程。學生的模型認知規律主要分為三個階段：認識模型、構建模型、應用模型。基于學生對知識的認知發展規律，提出高考化學實驗分階復習的策略，以此幫助學生提高高考化學實驗復習的效率。分階復習策略：即按照學生的認知規律，首先進行專題復習以此構建解題思維模型，然后通過“同題異構”訓練深化思維模型，最后走進實驗室應用思維模型解決相應的高階思維題型的復習策略。

1.專題復習構建解題思維模型。化學實驗是研究物質性質及其轉換的基本方法和重要途徑。在高三化學實驗的復習過程中宜采取“分散+集中”的策略，分散是將實驗思想、方法全程融入各模塊復習中，循序漸進；集中則要進行專題復習。通過分析高考化學試題分類，把實驗復習分為“物質的制備”和“定量測定”兩大類常見題型進行專題復習，幫助學生構建不同題型的解題思維模型，提升學生證據推理與模型認知的學科素養。例如物質制備類實驗的解題模型如圖1：

圖1 物質制備類實驗的思維模型

根據上述物質制備類實驗的思維模型，還可進一步分析常考的氣體制備類裝置的模型（圖2），學生就此模型可針對實驗裝置評價類題型進行分析、解答。

圖2 氣體制備類實驗裝置模型

“性質探究類”實驗往往以綜合實驗題形式呈現，從考查實驗操作向考查高階思維過渡，此類題目難度較大，在復習時教師應著重強調此類題型，它應該成為學生的一種意識和習慣，融入日常教學中。

[問題情境]向FeCl3溶液中通入少量SO2氣體，設計實驗證明二者之間發生氧化還原反應：

[思維引導鏈]①為了證明二者間發生了氧化還原反應，可檢驗的離子有哪些？②是檢驗還是Fe2+？③檢驗的離子間是否會相互干擾？

在這里出現了干擾因素，學生在答題時應該如何思考解題的方向？在復習時教師可以通過幾道典型的例題，讓學生總結出物質性質類探究試題的問題解決模型（如圖3），以此解答此類試題。

2.多模塊結合復習拓展解題視角。復習不宜“炒冷飯”，也沒必要按照教材順序再走一遍，宜將模塊內（間）的知識進行整合，每個階段有所側重，但不宜太過壁壘森嚴。模塊間（內）的融合，可以在零散的知識之間建立關聯，使知識結構化、系統化、功能化，形成全面深刻的整體認識。結合近三年海南新高考化學實驗試題分析，筆者發現實驗試題常以考查物質制備及性質探究為載體，實則考查了元素化合物部分物質的性質、有機物的性質和化學反應原理等知識，所以化學實驗的復習，可融合元素化合物專題、有機物結構性質專題和化學反應原理專題進行復習。

高考實驗試題中，往往考查陌生物質的制備及其性質探究，學生可以通過在“陌生”中找“熟悉”，在“熟悉”中推“陌生”，做好知識遷移，即可解決此類的問題。例如2020年海南省新高考化學試題第15題，考查了陌生物質Na2S2O5的性質，學生可以利用元素化合物部分的內容，分析該化合物中S元素的化合價，利用氧化還原的視角，推出其具有還原性。由此可見，在復習時可以在熟悉的反應中滲透物質性質類探究思路及物質檢驗任務，例如在復習元素化合物這一部分內容時可以穿插復習基礎實驗和簡單的實驗探究。

3.“同題異構”訓練，深化思維模型建立發散性思維模式。“同題異構”即由一道題干，設置多角度、多層次的問題，幫助學生建立發散性思維模式。一道實驗題題干，可以從以下角度進行設問：

①實驗儀器的識別及其使用的注意事項；

②實驗涉及的反應原理；

③實驗的基本操作；

④實驗條件的優化；

⑤實驗裝置的評價；

⑥實驗涉及的相關計算等。

“同題異構”應設置成綜合性實驗題型，設問的難度由學業水平1、2到水平3、4的高階思維過渡。大部分學生做此類題型時很難拿到高分，在平時的訓練及考試中，可以針對不同層次的學生提出相應能力要求，確保完成其能力范圍以內的題目。通過“同題異構”的試題訓練，讓大多數學生得到一般難度題目的分值，優等生得到難度較高題目的分值，學生做好能力定位從而精準得分。

通過“同題異構”的試題訓練，讓學生應用已有的認知模型解決實際問題，以此深化解題思維。讓學生在同一主題下，熟悉不同學業水平等級的試題，感受題目不同的呈現方式，見識不同角度的設問形式，從而靈活調取不同模塊的知識儲備，探索多樣化的解題思路及思維方法。以此培養學生的科學探究與創新意識的化學學科素養。

4.深挖教材實驗，培養深度遷移能力。以教材中的實驗為題干，把復習的實驗知識設計成具有一定開放度的驅動性問題，改變學生被動聽講、低頭記筆記的沉悶狀態，讓其主動參與到解決問題的活動中，讓教學內容問題化、問題活動化，師生、生生不斷互動，出現多輪次的表達與爭論，碰撞出解決問題的角度和思路。

[問題情境]化學教材必修1的探究實驗：鈉與水的反應。

問題1：從鈉與水反應的實驗現象中，可以推理出金屬鈉具有哪些物理、化學性質？

問題2：在金屬活動順序表中，Ca排在Na之前，可Ca與水反應遠不如Na與水反應的速率快，可能的原因有哪些？

【資料】熔點：金屬Na：97℃；金屬Ca：850℃。

常溫下溶解度：NaOH約20mol/L;Ca(OH)2約0.018mol/L。

[思維引導鏈]①資料信息可否作為思維的突破口？②反應放出的熱量對不同金屬的物理狀態有沒有影響？③生成物的溶解度會不會阻礙反應物的進一步反應？

學生通過驅動性問題的不斷追問，思維得到進階性的訓練。高考中的“陌生”實驗往往取材于“熟悉”的教材實驗進行變形，在復習備考中，對教材實驗進行深挖，有利于學生突破畏難心理，從“陌生”中找“熟悉”，構建程序化思維，培養深度遷移的能力。

5.走進實驗室，強化實驗基本操作，應用思維模型。“科學探究與創新意識”是化學學科的核心素養之一。建構主義提出，學生在學習中應親身感受知識建構的過程，而化學實驗探究是科學探究的一種重要方式，它模擬了知識的構建過程，在進行實驗探究過程中，學生的多方面能力都能得到鍛煉和提升。實驗分階復習的最后一關，即走進實驗室，讓學生親歷知識探究的過程，強化實驗的基本操作，應用思維模型解決相應的高階思維題型。所以，組織學生進行化學實驗探究，讓其感受知識的建構過程，是高三學生復習化學實驗必經的重要一步。

進入實驗室進行化學實驗探究，并不是把課標要求的必做實驗再重復做一遍，而是完成在此基礎上的提升實驗，以及在“同題異構”訓練中學生常出現的認知誤區，都可通過親身的實驗探究強化或更正。對于綜合性強、難度較大的性質類探究實驗，可以讓給學生（小組）講解，上臺講解前學生應明確實驗目的、實驗分工，并總結、整理小組成員做題中的認知誤區（學生講題流程如圖4）。學生通過上臺講題的訓練，改變學生聽課時的單項輸出模式，形成師生、生生互動的雙向輸出模式，既能激發學生的主動參與性，還能使學生化學用語表達流暢規范。該模式剛開始時，應選擇化學基礎好，語言表達能力強的學生，教師對其進行簡單的培訓，提出課前、課時、課后的具體要求，以保證在課堂上完成相應的學習目標。有了化學基礎好的同學做示范，教師便鼓勵人人積極參與其中，從而形成良好的班級學習氛圍。

圖4 學生講解綜合性實驗題的流程

三、教學反思

高考化學實驗復習，切勿“空談”實驗，如何將外顯的學習內容轉化成內隱的思維能力是復習時首要重視的問題。無論是專題復習、多模塊融合復習、“同題異構”的訓練以及最終走進實驗室，讓學生站上講臺，目的都是幫助學生深化思維模型，內化思維意識。

1.用情境將“裸露”的知識包裝起來。有學者對教學情境作了精辟的比喻：“將15g食鹽放在你的面前，你無論如何都難以下咽；但將15g食鹽放進一碗美味可口的湯中，你在享用佳肴時，已經將它們全部吸收了。”情境之于知識，猶如湯之于鹽；只有將知識融入情境之中，才能彰顯出活力和美感。枯燥的儀器識別、復雜的物質間轉化，如讓學生死記硬背，則易出現知識遺漏；而在教學過程以真實情景關聯出需識記的知識要點，便可事半功倍。

2.分散難點，各個擊破，問題驅動調動思維活躍度。在復習綜合性實驗題時，由于此類題目難度較大，可在復習中將各個難點實驗分散在各相應的模塊中，這樣循序漸進地進行實驗能力的培養，利用所學知識幫助理解、記憶實驗的原理，可以分散難點，減輕學生的備考壓力和緩解畏難情緒。課堂教學中，以“問題”驅動形成任務線，層層遞進，調動學生思維。在設置“問題”驅動時，多設計一些高階問題以訓練學生的高階思維。課堂上給學生多一點思考、互動時間，不應該為了趕進度而“滿堂灌”，學生學得疲憊不堪，老師也教得毫無激情。我們應該讓化學課堂變得有趣、有用，鼓勵更多的學生學好化學。

化學學科最重要的特征之一即化學實驗，作為一線的化學教育工作者，可在常規化學教學中，落實開展化學實驗的教學，讓學生通過化學實驗探究感受知識的建構過程，以此培養學生的實驗思維能力，讓學生真正把化學實驗作為學習化學的一種重要工具。