大概念視野下的化學(xué)高考試題研究

［摘 要］大概念是當(dāng)前學(xué)科教學(xué)的核心之一，也是高考評價(jià)體系中重要的考查要素之一。大概念為以真實(shí)情境為載體的高考試題的分析和解答提供了清晰的思維方向，理解和掌握大概念是解答化學(xué)高考試題的關(guān)鍵。化學(xué)教師在教學(xué)中要以大概念為教學(xué)目標(biāo)，把基于大概念的教學(xué)作為發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的有力抓手。

［關(guān)鍵詞］大概念；化學(xué)高考試題；示例

［中圖分類號(hào)］??? G633.8??????? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］??? A??????? ［文章編號(hào)］??? 1674-6058（2024）14-0057-06

【名師簡介】范斌，正高級教師，特級教師，中國化學(xué)會(huì)“化學(xué)基礎(chǔ)教育獎(jiǎng)”獲得者，南寧市“我最喜愛的老師”，南寧市范斌名師暨特級教師工作室主持人，南寧師范大學(xué)碩士研究生導(dǎo)師，廣西教育研究院首屆高中化學(xué)中心組成員，南寧市教壇精英領(lǐng)航工程導(dǎo)師，南寧市教育科學(xué)研究所兼職化學(xué)教研員，南寧市首屆普通高中新課程新教材實(shí)施化學(xué)學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)專家。

高考作為我國教育體系中的重要一環(huán)，其評價(jià)體系對于評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和選拔優(yōu)秀人才具有重要意義。近年來，隨著教育改革的不斷深入，高考評價(jià)體系也在不斷發(fā)展和完善。其中，大概念作為高考評價(jià)體系中重要的考查元素之一，為高考試題的分析和解答提供了清晰的思維方向。本文將從大概念的角度對化學(xué)高考試題進(jìn)行深入的研究。

一、大概念解讀

大概念反映學(xué)科本質(zhì)，具有高度概括性、統(tǒng)攝性和遷移應(yīng)用價(jià)值［1］。威金斯、麥克泰格等人把大概念比作車轄 ，有了車轄，車輪等零部件才能組裝起來，否則只能散落一地、毫無用處，如不能用大概念將相關(guān)知識(shí)內(nèi)容聯(lián)系起來，留給我們的就只是一些零碎的、無用的知識(shí)，不能起到任何作用［2］。“大概念”的英文是“big idea”，這里用的是“idea”而非“concept”，因此邵朝友、崔允漷等人認(rèn)為應(yīng)將其翻譯為“大觀念”［3］，指向思想或看法。筆者也傾向于將“big idea”翻譯成“大觀念”，這樣更容易讓一線教師理解大概念的本質(zhì)，并與“概念”一詞區(qū)分開來。但是為了與新課程標(biāo)準(zhǔn)中的提法相一致，本文仍沿用“大概念”的提法。

大概念本質(zhì)上是一種具有高度概括性的知識(shí)，是專家對大量真實(shí)案例進(jìn)行概括和聯(lián)結(jié)，從而對某個(gè)概念產(chǎn)生了新的理解和感悟，并將這個(gè)概念與另一個(gè)概念進(jìn)行有機(jī)聯(lián)結(jié)［4］。比如，醇類化合物中含有羥基（－OH），這使得醇類具有親水性和能與酸發(fā)生酯化反應(yīng)的特性。而酮類化合物中含有羰基（C＝O），這使得酮類具有與醇類不同的化學(xué)性質(zhì)，如能與親核試劑發(fā)生加成反應(yīng)。由此得出化學(xué)學(xué)科大概念“有機(jī)物的官能團(tuán)決定有機(jī)物的性質(zhì)”，從而將“官能團(tuán)”和“性質(zhì)”兩個(gè)概念建立了聯(lián)結(jié)。大概念往往具有很強(qiáng)的統(tǒng)攝性，能夠遷移到很多復(fù)雜的真實(shí)問題的解決過程中。如基于“有機(jī)物的官能團(tuán)決定有機(jī)物的性質(zhì)”這一大概念，我們可以通過了解有機(jī)物的官能團(tuán)預(yù)測其可能的性質(zhì)，或者在需要讓某種物質(zhì)具備特定性質(zhì)時(shí)，我們可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的合成路線和化學(xué)反應(yīng)引入對應(yīng)的官能團(tuán)。

二、大概念在化學(xué)教學(xué)及高考試題中的地位分析

大概念能夠發(fā)揮知識(shí)的統(tǒng)攝性、結(jié)構(gòu)性和功能性價(jià)值，幫助學(xué)生理解學(xué)科知識(shí)的本質(zhì)，建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，大概念還能夠促進(jìn)學(xué)生發(fā)生知識(shí)聯(lián)結(jié)，發(fā)展適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)自我建構(gòu)與自我進(jìn)化。基于大概念的教學(xué)是發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的有力抓手。《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》提出，教學(xué)要進(jìn)一步精選學(xué)科內(nèi)容，重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)［5］。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出，要選擇體現(xiàn)基礎(chǔ)性和時(shí)代性的化學(xué)課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理和方法，形成化學(xué)學(xué)科的核心觀念；注重引導(dǎo)學(xué)生在化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的自主建構(gòu)中理解化學(xué)核心觀念；在必修課程階段，突出化學(xué)基本觀念（大概念）的統(tǒng)領(lǐng)作用［6］。《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》也提出，重視大概念統(tǒng)領(lǐng)是課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的重要理念［7］。由此可見，大概念已成為新課程教學(xué)的核心內(nèi)容之一。

大概念既然已成為新課程教學(xué)的核心內(nèi)容，也必然會(huì)成為高考評價(jià)體系中重要的考查要素。高考的核心功能之一是為高校選拔人才。高考命題專家多是大學(xué)教授，大學(xué)教授是解決真實(shí)問題的專家，他們在研究過程中，通過對大量案例的積累，概括出解決問題的思維方式和觀念。浙江大學(xué)的劉徽教授把這些思維方式和觀念稱為“專家思維”，并且把大概念界定為“反映專家思維方式的概念、觀念或論題，它具有生活價(jià)值”［8］。大學(xué)教授不希望他們選拔出的學(xué)生是一些依靠“死記硬背”“機(jī)械刷題”的高分低能學(xué)生，而是希望他們選拔出的學(xué)生在生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索中，能夠在正確的思想價(jià)值觀念的指引下，熟練運(yùn)用大概念解決真實(shí)情境中陌生且復(fù)雜的問題。比如，現(xiàn)在的化學(xué)高考試題幾乎不再考查教材中原有方程式的書寫，而是改為考查實(shí)際生產(chǎn)情境中陌生方程式的書寫，涉及價(jià)類二維、守恒觀、變化觀等大概念的考查。正所謂“無價(jià)值，不入題；無情境，不成題；無思維，不命題；無任務(wù)，不立題”。大學(xué)化學(xué)教授認(rèn)為在陌生的真實(shí)情境中考查大概念，才能有效地考查學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和綜合能力，才能選拔到他們所需要的人才。為此，高中化學(xué)教師在平時(shí)教學(xué)中應(yīng)以大概念為教學(xué)核心，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握大概念，培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問題的關(guān)鍵思維能力，從而最終實(shí)現(xiàn)高考評價(jià)體系“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的核心功能［9］。

三、應(yīng)用大概念分析和解答化學(xué)高考試題的示例

（一）大概念“物質(zhì)的制備要考慮安全、經(jīng)濟(jì)和純凈”在高考試題分析和解答中的應(yīng)用

在大概念“物質(zhì)的制備要考慮安全、經(jīng)濟(jì)和純凈”中，“安全”指的是在物質(zhì)制備過程中不發(fā)生爆炸、不排放有毒有害物質(zhì)等，“經(jīng)濟(jì)”指的是原料便宜、條件簡單、速度快、轉(zhuǎn)化率高、副反應(yīng)少、產(chǎn)品損耗少等，“純凈”指的是產(chǎn)品不含有較多雜質(zhì)。這個(gè)大概念可以遷移應(yīng)用到所有物質(zhì)的制備當(dāng)中，無論是實(shí)驗(yàn)室制備還是化工生產(chǎn)制備。因此，所有以物質(zhì)制備為背景的試題中出現(xiàn)的如“這么做目的是什么？”“原因是什么？”等問題的解答思路均指向“為了安全、經(jīng)濟(jì)和純凈”。反之，“不這樣做的目的和原因是什么？”等問題的解答思路則指向“這樣做可能會(huì)不安全、不經(jīng)濟(jì)或不純凈”。

【例1】（2022年高考湖北卷第 16 題節(jié)選）高技術(shù)領(lǐng)域常使用高純試劑。純磷酸（熔點(diǎn)為42 ℃，易吸潮）可通過市售 85%磷酸溶液減壓蒸餾除水、結(jié)晶除雜得到，純化過程需要嚴(yán)格控制溫度和水分，溫度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O（熔點(diǎn)為30 ℃），高于 100 ℃則發(fā)生分子間脫水生成焦磷酸等。某興趣小組為制備磷酸晶體設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如下（夾持裝置略）：

回答下列問題：

（2）P2O5的作用是???? ?????????????????????????????????????????。

（3）空氣流入毛細(xì)管的主要作用是防止????????? ，還具有攪拌和加速水溢出的作用。

（4）升高溫度能提高除水速度，實(shí)驗(yàn)選用水浴加熱的目的是????????????????????????????????????????????????????????? 。

（6）過濾磷酸晶體時(shí)，除需要干燥的環(huán)境外，還需要控制溫度為????????????? （填標(biāo)號(hào)）。

A. <21 ℃???????? B. 30～35 ℃??? ??????C. 42～100 ℃

分析：本題主要以實(shí)驗(yàn)室制備陌生物質(zhì)純磷酸的真實(shí)情境為載體，可根據(jù)大概念“物質(zhì)的制備要考慮安全、經(jīng)濟(jì)和純凈”進(jìn)行分析。由題中信息可知純磷酸易吸潮，因此P2O5的作用為干燥氣體（為了純凈）。空氣從毛細(xì)管出來相對大導(dǎo)管來說氣泡更小、更多且速度快，從而避免暴沸現(xiàn)象的發(fā)生（為了安全）。由題中信息可知，溫度高于100 ℃磷酸會(huì)發(fā)生分子間脫水生成焦磷酸，因此磷酸純化過程需要嚴(yán)格控制溫度，而水浴加熱可以避免直接加熱造成的過度劇烈與溫度的不可控性，進(jìn)而避免產(chǎn)品損耗和不純（為了經(jīng)濟(jì)和純凈）。由題中信息可知，溫度低于21 ℃時(shí)磷酸易形成2H3PO4·H2O，純磷酸的熔點(diǎn)為42 ℃，因此過濾磷酸晶體時(shí)需要控制溫度為30～42 ℃（為了經(jīng)濟(jì)和純凈）。

【例2】（2023年高考全國乙卷第9題節(jié)選）LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關(guān)注。由菱錳礦（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制備LiMn2O4的流程如下：

（2）不宜使用H2O2替代MnO2，原因是????????????? 。

分析：本題主要以化工生產(chǎn)中制備陌生物質(zhì) LiMn2O4的真實(shí)情境為載體，根據(jù)大概念“物質(zhì)的制備要考慮安全、經(jīng)濟(jì)和純凈”，可推知不宜使用H2O2替代MnO2的原因是可能會(huì)引起不安全、不經(jīng)濟(jì)或不純凈。根據(jù)H2O2催化易分解的性質(zhì)可知，氧化后生成的Fe3+可以催化H2O2分解，不能使溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+。這樣做既浪費(fèi)了H2O2，又可能除不凈Fe（既不經(jīng)濟(jì)又不純凈）。

【例3】（2023年高考全國甲卷第8題節(jié)選）BaTiO3是一種壓電材料。以BaSO4為原料，采用下列路線可制備粉狀BaTiO3。

回答下列問題：

（2）已知“焙燒”后固體產(chǎn)物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為?????????????????????????????????????????????????? 。

（3）“酸化”步驟應(yīng)選用的酸是????????? （填標(biāo)號(hào)）。

a.稀硫酸??? b.濃硫酸??? c.鹽酸??? d.磷酸

（4）如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸浸取，是否可行？????????????????????????? ，其原因是?????????????????????????????? 。

分析：此題以化工生產(chǎn)中制備陌生物質(zhì) BaTiO3的真實(shí)情境為載體，根據(jù)大概念“物質(zhì)的制備要考慮安全、經(jīng)濟(jì)和純凈”可知，化工生產(chǎn)的每一步都要考慮這三個(gè)方面。題中酸化步驟選用酸的依據(jù)同樣如此。由流程可知，酸化后要再濃縮結(jié)晶，酸化是為了將BaS轉(zhuǎn)化為易溶于水的鋇鹽，由于BaSO4和Ba3（PO4）2溶解度很小，將導(dǎo)致鋇元素?fù)p耗，不經(jīng)濟(jì)，而BaCl2可溶于水，因此根據(jù)經(jīng)濟(jì)原則應(yīng)選用的酸是鹽酸。

（二）大概念“反應(yīng)的本質(zhì)是異性相吸”在高考試題分析和解答中的應(yīng)用

化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是斷舊鍵成新鍵，或是微觀粒子的重新組合，而微觀粒子組合的選擇性取決于微觀粒子的電性，同性相斥和異性相吸也屬于事物變化的一般規(guī)律。

【例4】（2023年高考山東卷第16題節(jié)選）鹵素可形成許多結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特殊的化合物。-40 ℃時(shí)，F(xiàn)2與冰反應(yīng)生成HOF和HF。HOF水解反應(yīng)的產(chǎn)物為????????? （填化學(xué)式）。

分析：此題以陌生物質(zhì) HOF的性質(zhì)為載體。因?yàn)殡娯?fù)性Ｆ>Ｏ>H，所以HOF分子中F顯-1價(jià)，帶負(fù)電，H2O電離的H+帶正電。根據(jù)大概念“反應(yīng)的本質(zhì)是異性相吸”，可推知HOF水解時(shí)生成的帶負(fù)電的Ｆ-與H2O電離的帶正電的H+結(jié)合生成HF，而HOF水解時(shí)生成的帶正電的OH+則與H2O電離的帶負(fù)電的OH-結(jié)合生成H2O2；H2O2不穩(wěn)定，發(fā)生后續(xù)反應(yīng)分解生成O2和H2O，因此，HOF水解反應(yīng)的最終產(chǎn)物為HF、H2O和O2。

【例5】（2023年高考山東卷第18題節(jié)選）三氯甲硅烷（SiHCl3）是制取高純硅的重要原料，常溫下為無色液體，沸點(diǎn)為31.8 ℃，熔點(diǎn)為-126.5 ℃，易水解。已知電負(fù)性Cl>H>Si，SiHCl3在濃NaOH溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為??????????????????? 。

分析：此題以陌生物質(zhì)SiHCl3的性質(zhì)為載體。因?yàn)殡娯?fù)性Cl>H>Si，則SiHCl3中氯元素的化合價(jià)為-1，帶負(fù)電，氫元素的化合價(jià)為-1，也帶負(fù)電，硅元素的化合價(jià)為+4，帶正電。根據(jù)大概念“反應(yīng)的本質(zhì)是異性相吸”，可推知SiHCl3水解的反應(yīng)原理是SiHCl3中帶負(fù)電的Cl和H分別與H2O電離的帶正電的H+結(jié)合生成HCl和H2，SiHCl3中帶正電的Si與H2O電離的帶負(fù)電的OH-結(jié)合生成H4SiO4，H4SiO4易分解成H2SiO3，HCl和H2SiO3繼續(xù)與NaOH反應(yīng)生成NaCl和Na2SiO3，故答案為：SiHCl3 + 5NaOH ＝ Na2SiO3 + 3NaCl + H2↑+ 2H2O。

【例 6】（2022 年高考江蘇卷第 17 題節(jié)選）氫氣是一種清潔能源，綠色環(huán)保制氫技術(shù)研究具有重要意義。

（2）“Fe-HCO[-3]-H2O熱循環(huán)制氫和甲酸”的原理為： 在密閉容器中，鐵粉與吸收CO2制得的NaHCO3溶液反應(yīng)，生成 H2、HCOONa和Fe3O4；Fe3O4再經(jīng)生物柴油副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為Fe。

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在 300 ℃時(shí)，密閉容器中 NaHCO3溶液與鐵粉反應(yīng)，反應(yīng)初期有 FeCO3生成并放出H2。隨著反應(yīng)進(jìn)行，F(xiàn)eCO3迅速轉(zhuǎn)化為活性 Fe3O4-x，活性Fe3O4-x是HCO[-3]轉(zhuǎn)化為HCOO-的催化劑，其可能反應(yīng)機(jī)理如圖所示。根據(jù)元素電負(fù)性的變化規(guī)律，如圖所示的反應(yīng)步驟I可描述為???????????????????????????????????????????????????????????????????? 。

分析：此題以化工生產(chǎn)中Fe-HCO[-3]-H2O熱循環(huán)制氫和甲酸的真實(shí)情境為載體。因?yàn)殡娯?fù)性O(shè)>H>C>Fe，在活性Fe3O4-x表面，H2斷裂為H原子，一個(gè)H原子吸附在催化劑的鐵離子上，略帶負(fù)電，一個(gè)H原子吸附在催化劑的氧離子上，略帶正電。根據(jù)大概念“反應(yīng)的本質(zhì)是異性相吸”，可推知HCO[-3]中帶正電的C與催化劑上帶負(fù)電的H相結(jié)合，HCO[-3]中帶負(fù)電的羥基氧與催化劑上帶正電的H結(jié)合生成H2O，使得HCO[-3]轉(zhuǎn)化為HCOO-。

【例 7】（2022 年高考江蘇卷第 14 題節(jié)選）硫鐵化合物（FeS、FeS2等）應(yīng)用廣泛。

（1）納米FeS可去除水中微量六價(jià)鉻［Cr（Ⅵ）］。在pH=4～7的水溶液中，納米 FeS顆粒表面帶正電荷，Cr（Ⅵ）主要以 HCrO[-4]、Cr2O[2-7]、CrO[2-4]等形式存在，納米 FeS 去除水中 Cr（Ⅵ）主要經(jīng)過“吸附→反應(yīng)→沉淀”的過程。在 pH=4～7溶液中，pH 越大，F(xiàn)eS 去除水中 Cr（Ⅵ）的速率越慢，原因是???????????????????? 。

分析：此題以環(huán)境污染治理納米FeS去除水中Cr（Ⅵ）的真實(shí)情境為載體。由題中信息可知，帶正電的是納米FeS顆粒，帶負(fù)電的是HCrO[-4]、Cr2O[2-7]、CrO[2-4]、OH-。根據(jù)大概念“反應(yīng)的本質(zhì)是異性相吸”，可推知當(dāng)pH越大，即c（OH-）越大時(shí)，帶正電的FeS表面吸附帶負(fù)電的OH-越多，從而吸附帶負(fù)電的Cr（Ⅵ）的量就越少，F(xiàn)eS溶出量越少，導(dǎo)致去除水中Cr（Ⅵ）的速度越慢。

（三）大概念“事物的影響因素有多個(gè)但有主次之分，主要因素決定事物的發(fā)展方向，并且主次地位會(huì)隨時(shí)間或條件的變化而變化”在高考試題分析和解答中的應(yīng)用

“事物的影響……而變化”這個(gè)概念其實(shí)也是唯物辯證法中事物發(fā)展的一般規(guī)律。化學(xué)變化往往會(huì)受到多種因素的影響，但是主要因素決定變化的最終結(jié)果。比如，NaHCO3溶液中HCO[-3]有兩個(gè)變化：水解和電離，但是以水解為主，電離為次，因此NaHCO3溶液最終顯堿性。如果事物的發(fā)展方向出現(xiàn)突變，一般是影響事物的因素的主次地位發(fā)生了互變。

【例8】（2020年高考新課標(biāo)卷第 10 題節(jié)選）研究表明，SO2催化氧化的反應(yīng)速率方程為：[v=kαα′-10.8] [（1-nα′）]。式中：[k]為反應(yīng)速率常數(shù)，隨溫度[t]升高而增大；[α]為 SO2平衡轉(zhuǎn)化率，[α']為某時(shí)刻SO2轉(zhuǎn)化率，[n]為常數(shù)。在[α']=0.90 時(shí)，將一系列溫度下的[k]、[α]值代入上述速率方程，得到[v-t]曲線，如圖所示。曲線上[v]最大值所對應(yīng)溫度稱為該[α']下反應(yīng)的最適宜溫度[t]m，當(dāng)[ttm]后，[v]逐漸下降。原因是????????????????????????????? 。

分析：此題以化工生產(chǎn)中SO2催化氧化的真實(shí)情境為載體。根據(jù)大概念“事物的影響因素有多個(gè)但有主次之分，主要因素決定事物的發(fā)展方向，并且主次地位會(huì)隨時(shí)間或條件的變化而變化”，并結(jié)合圖中反應(yīng)速率在溫度[t]m后發(fā)生了突變，可推知突變的原因可能是影響反應(yīng)速率的因素的主次地位發(fā)生了變化。SO2催化氧化是放熱反應(yīng)，溫度升高使反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率α降低。由速率方程[v=kαα-10.81-nα]可知，[v]受[k]和[α]兩個(gè)因素的影響，溫度升高則[k]增大、[α]降低，[k]增大會(huì)使[v]提高，而[α]降低會(huì)使[v]下降，最終結(jié)果取決于誰主誰次。由圖可知，當(dāng)[ttm]時(shí)，總體表現(xiàn)為[v]逐漸降低，說明[k]增大使[v]提高為次因，[α]減少使[v]降低為主因。

【例 9】（2022 年高考全國甲卷第35題節(jié)選）2008 年北京奧運(yùn)會(huì)的“水立方”，在 2022 年冬奧會(huì)上華麗轉(zhuǎn)身為“冰立方”，實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)場館的再利用，其美麗的透光氣囊材料由乙烯（CH2＝CH2）與四氟乙烯（CF2＝CF2）的共聚物（ETFE）制成。回答下列問題：

（2）圖 a、b、c分別表示 C、N、O和F的逐級電離能I變化趨勢（縱坐標(biāo)的標(biāo)度不同）。第一電離能的變化圖是?????? （填標(biāo)號(hào)），判斷的根據(jù)是????????? ；第三電離能的變化圖是????????? （填標(biāo)號(hào)）。

圖a???????????????????????????????? 圖b

圖c

分析：此題以“水立方”的材料共聚物（ETFE）的制備的真實(shí)情境為載體。根據(jù)大概念“事物的影響因素有多個(gè)但有主次之分，主要因素決定事物的發(fā)展方向，并且主次地位會(huì)隨時(shí)間或條件的變化而變化”，并結(jié)合圖a中第一電離能不是逐漸變大而是有突變，可推知突變的原因可能是影響第一電離能的因素的主次發(fā)生了變化，因此思維方向應(yīng)該從影響第一電離能的因素出發(fā)。C、N、O、F四種原子都在第三周期，一般來說同一周期原子的第一電離能主要受其非金屬性影響，從左到右非金屬性逐漸增大，第一電離能總體趨勢應(yīng)該為逐漸升高，但由于N原子的2p能級排布為半充滿狀態(tài)，半充滿結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性為主要影響因素，非金屬性的增大為次要影響因素，因此N原子的第一電離能較C、O兩種原子高，第一電離能的變化圖為圖a。原子的第三電離能為該原子氣態(tài)基態(tài)正2價(jià)陽離子失去1個(gè)電子后生成氣態(tài)基態(tài)正3價(jià)陽離子所需的能量，同一周期原子的第三電離能受其非金屬性影響，總體趨勢為依次升高，但由于C原子在失去2個(gè)電子之后，其第3個(gè)電子所在的2s能級為全充滿狀態(tài)，這時(shí)全充滿結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性為主要影響因素，導(dǎo)致失去第3個(gè)電子需要的能量較高，滿足這一規(guī)律的圖像為圖b。

“無情境不命題”，上述每個(gè)例題的情境對學(xué)生來說都是真實(shí)而陌生的，對學(xué)生的挑戰(zhàn)很大。但通過對上述高考真題的分析我們可以發(fā)現(xiàn)，大概念為以真實(shí)陌生情境為載體的高考試題的分析和解答提供了清晰的思維方向。同一個(gè)大概念可以用于分析和解決不同的真實(shí)陌生情境問題，并且非常有效。高考試題對大概念的考查非常廣泛，理解和掌握大概念是解答化學(xué)高考試題的關(guān)鍵。

四、教師在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握大概念的策略

學(xué)生在需要用到大概念分析和解答化學(xué)高考試題時(shí)常存在以下問題：一是平時(shí)沒有進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，沒有對知識(shí)進(jìn)行聯(lián)結(jié)，大概念儲(chǔ)備不足；二是雖然知道一些大概念，但知識(shí)掌握不夠牢固，對大概念的理解不夠深入，不懂遷移運(yùn)用，不能有效地運(yùn)用大概念解決問題；三是情境分析能力較弱，不能迅速定位關(guān)鍵信息，不知道用什么概念去分析和解決問題。化學(xué)教師可在教學(xué)中用以下策略引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握大概念。

1.教師首先要明確大概念的重要性，研讀課程標(biāo)準(zhǔn)，分析教材內(nèi)容，提取和選擇大概念。教師需要清晰地闡述大概念的定義、內(nèi)涵和外延，以及它在學(xué)科知識(shí)體系中的地位和作用。其次，“給學(xué)生一滴水，教師自己要有一桶水”，要讓學(xué)生具有專家思維，教師自己先要有專家思維；要讓學(xué)生理解和掌握大概念，教師自己必須先理解和掌握大概念。筆者經(jīng)過長期的教學(xué)實(shí)踐，分析和提取了如下圖所示的化學(xué)大概念群，以供參考。

2.教師要轉(zhuǎn)變觀念，從知識(shí)本位轉(zhuǎn)向素養(yǎng)本位，教學(xué)中要以大概念為主要教學(xué)目標(biāo)，把大概念作為學(xué)科核心素養(yǎng)落地的抓手。教師可以設(shè)計(jì)真實(shí)情境，以大問題或項(xiàng)目為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，這種探究式學(xué)習(xí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和問題解決能力，讓學(xué)生在解決問題的過程中主動(dòng)建構(gòu)和理解大概念。比如，教師可以介紹工業(yè)合成氨的實(shí)際溫度在500 ℃左右，讓學(xué)生在思考“溫度對反應(yīng)速度和物質(zhì)性質(zhì)有什么影響”的基礎(chǔ)上，繼續(xù)思考“為什么要將溫度控制在500 ℃左右”，引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握大概念“分析研究事物要全面，既要看到事物的正面，又要看到事物的反面”。學(xué)生掌握了這個(gè)大概念之后，就會(huì)將其遷移到后面的化學(xué)反應(yīng)學(xué)習(xí)中，主動(dòng)思考反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)的影響以及如何通過控制反應(yīng)條件去控制反應(yīng)等問題。

大概念本質(zhì)上是概括性很強(qiáng)的思想觀念，基于大概念的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)往往指向同一個(gè)大概念，更有利于學(xué)生對大概念的生成和遷移。教師可以適當(dāng)使用思維導(dǎo)圖、概念地圖等可視化工具將大概念及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)以直觀的方式呈現(xiàn)出來，這有助于學(xué)生梳理知識(shí)，形成清晰的大概念框架。教師要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，組織小組討論等活動(dòng)，讓學(xué)生在交流中分享對大概念的理解和思考，通過觀點(diǎn)的碰撞和互補(bǔ)，拓寬思路，深化對大概念的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果教師還要及時(shí)給予反饋和評價(jià)，指出他們在理解大概念方面的優(yōu)點(diǎn)和不足。通過具體的指導(dǎo)和建議，幫助學(xué)生加深對大概念的理解。

3.教師可以將大概念與現(xiàn)實(shí)生活情境相結(jié)合，通過實(shí)例、案例、模擬活動(dòng)等方式，讓學(xué)生感受到大概念的實(shí)用性和現(xiàn)實(shí)意義。這種情境化教學(xué)有助于學(xué)生更好地理解和應(yīng)用大概念。教師還可以通過設(shè)計(jì)拓展性問題、開展創(chuàng)新性項(xiàng)目等方式引導(dǎo)學(xué)生將大概念遷移到新的情境和問題中，培養(yǎng)他們的遷移應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。教師還要為學(xué)生提供多樣化的學(xué)習(xí)資源，如教科書、參考書、網(wǎng)絡(luò)資源等，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究。通過廣泛閱讀和信息搜集，學(xué)生可以更深入地理解大概念的內(nèi)涵和外延。

［?? 參?? 考?? 文?? 獻(xiàn)?? ］

［1］［7］? 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］? 威金斯，麥克泰格. 追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)：第二版［M］. 上海：華東師范大學(xué)出版社，2017.

［3］? 邵朝友，崔允漷. 指向核心素養(yǎng)的教學(xué)方案設(shè)計(jì)：大觀念的視角［J］.全球教育展望，2017（6）：11-19.

［4］? 岑素艷，范斌.核心素養(yǎng)背景下指向大概念的高中化學(xué)教學(xué)探析［J］.廣西教育，2023（5）：72-75.

［5］?? 中華人民共和國教育部.普通高中課程方案：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［6］? 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.

［8］? 劉徽.大概念教學(xué)：素養(yǎng)導(dǎo)向的單元整體設(shè)計(jì)［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2022.

［9］? 教育部考試中心.中國高考評價(jià)體系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

（責(zé)任編輯 羅 艷）