基于核心素养的高考试题评析及启示

摘 要：文章采用基于化学学科核心素养的高考化学试题分析框架，从真实情境、必备知识、关键能力、素养水平等方面对2024年广东高考化学第18题“工艺流程题”进行分析，并利用“项目式学习”对高中化学课堂教学进行优化，以使化学学科核心素养落地生根。

关键词：核心素养；工艺流程题；高考化学；试题评析；项目式学习

中图分类号：G633.8   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2024）47-0131-03

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（下文简称：新课标）将化学学科核心素养分为“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”5大方面。

“工艺流程题”是广东高考卷中必考的一种非选择题，以真实情境为载体，从多角度考查学生的必备知识和关键能力，具有综合性强的特点。但历年工艺流程题的得分都比较低，因此，文章基于核心素养，对2024年广东高考化学第18题“工艺流程题”进行分析，并对落实化学学科核心素养、优化高中化学教学进行思考。

一、 基于学科核心素养的试题分析框架

新课标对命题基本框架有相应规定，即“核心素养是测试的终极目标，真实情境是测试的载体，实际问题是测试的任务，而化学知识仅仅作为解决实际问题的工具”。情境的设计、知识的应用、能力的培养、问题的提出与解决均有利于对学生核心素养进行测试。

文章基于崔璨和王后雄构建的基于学科核心素养的试题分析框架，参考单旭峰对必备知识、关键能力的划分，从真实情境、必备知识、关键能力、核心素养以及素养水平等方面拟定对工艺流程题的分析框架，分析框架如图1所示。

图1 基于学科核心素养的试题分析框架

二、 基于学科核心素养的试题分析

（一）依托真实问题情境，试题与情境融合度高

试题情境的设计是考查学科核心素养的关键。2024年广东高考化学第18题以“从电解铝的副产品炭渣中提取镓及循环利用铝的工艺”为真实问题情境，从情境类型上讲，属于生产环保情境。从试题素材来看，主要考查学生熟悉的元素Al和Fe，对陌生元素的考查则与以往主要集中在过渡元素不同，考查的是与Al同族、在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用的元素Ga。试题情境体现了化学学科的价值功能，使考生和后续使用试题的师生充分感受到所学化学知识的应用价值。

试题与情境的融合度高，从情境在解题时作用的强弱角度而言，第（1）、（2）、（5）、（6）题情境作用为中水平，需要从试题中提取关键信息结合所学知识才能解题；第（3）、（4）题情境作用为高水平，需要考生自学情境信息并将其内化，与已学知识重组才能解题。如第（5）题情境作用属于中水平，第二问“［AlF6］3-浓度的计算”，则需从题目中提取信息“该步骤的目的是析出Na3［AlF6］晶体”，再结合其溶度积进行计算。第（4）题情境作用属于高水平，第二问判断“为提高Ga的提取率分析I室所加物质”，需要将新信息内化重整：所加物质应既能增大 c（Cl-）又不增加原料液的酸度，从而得出结论。

（二）必备知识覆盖面广，注重关键能力的考查

如表1所示，第18题结合了元素化合物、电离平衡、溶解平衡、物质的结构与性质等知识，从多方面考查必备知识和关键能力，体现了试题的基础性和综合性。试题还借助大量的文字、图片等新信息，考查学生信息迁移、解决问题的能力。比如，第（3）题需要学生提取题目中信息“LAEM膜的作用，以及已知信息③”，并结合所学氧化还原知识综合分析得出答案。

（三）多方面考查化学学科核心素养，素养水平多元化

试题注重对学生多种化学学科核心素养的考查，其中，关于“证据推理和模型认知”“变化观念与平衡思想”“宏观辨识与微观探析”素养的考查分别占比35.8%、35.8%、28.4%。从素养水平来看，也呈现出多元化的特点，即使同样考查的是“证据推理和模型认知”素养，第（2）、（3）题的素养水平为水平2，第（4）题的素养水平为水平3，体现试题难度梯度设计的合理性。

综上所述，本题以真实问题情境为载体，多方面考查学生的必备知识和关键能力，能考查学生化学学科核心素养水平高低。

三、 教学启示

（一）开展项目式学习，促核心素养落地

核心素养看不见、摸不着，只能通过人的行为来体现，而人的行为需要在情境中发生。因此，素养立意的命题中真实的问题情境极为关键。高三化学传统教学中“知识梳理、讲练结合”的课堂模式已不再适应素养立意的新高考。高三化学课堂中也应让学生“身临其境”，亲身体会、积极参与、主动质疑以及寻找解决问题的方法，以助力学生化学学科核心素养落地。

目前，项目式教学被认为是最具核心素养融合发展效力的教学方式之一，其可以通过设置一个真实、具体的问题情景，让学生作为项目实施的主体参与其中，主动提出驱动性任务，同时，在完成项目任务的过程中，学生与教师不断对话，完成自我评价和检测，促进核心素养的融合发展。

（二）项目式学习的实施案例

下面以高三化学复习课“探究SO2与BaCl2溶液的反应”为例，探讨高三化学项目式教学实施重点。

1. 项目式教学设计思路（见表2）

2. 项目教学实施过程

（1）预测SO2通入BaCl2溶液是否有沉淀产生

学生主要提出以下观点：①由于反应SO2+H2O+BaCl2BaSO3↓+2HCl，会产生BaSO3白色沉淀。②不产生沉淀，因为上述反应违背了酸和盐溶液反应时较强酸制较弱酸的一般规律。接着，教师演示实验，确实有白色沉淀产生。此时，学生已经迫不及待想要探究沉淀是什么，以及产生沉淀的原因。

（2）探究SO2通入BaCl2溶液产生的沉淀是什么

学生提出以下猜想：①白色沉淀是BaSO3；②白色沉淀是BaSO4；③白色沉淀是BaSO3和BaSO4的混合物。学生制作验证方案：取白色沉淀加入足量稀盐酸，若沉淀不溶解，可以证明白色沉淀不是BaSO3而可能是BaSO4。继续加入足量稀硝酸溶液，如果沉淀依旧不溶，那么就能证明白色沉淀是BaSO4。教师展示文献资料，显示白色沉淀是BaSO4：

（3）设计实验探究SO2通入BaCl2溶液产生BaSO4沉淀的原因

学生提出产生BaSO4沉淀的原因可能是硫元素被空气中的氧气氧化，并设计在隔绝氧气的环境下，将SO2通入BaCl2溶液的验证方案，实验装置见图2（氯化钡溶液先煮沸、冷却之后用苯封）。教师显示文献资料，在隔绝氧气的环境下，将SO2通入BaCl2溶液没有白色沉淀生成，学生的猜想正确。

图2 某小组的成果展示图

（4）探究SO2通入BaCl2溶液不产生BaSO3沉淀的原因

学生主要提出以下猜想：①因为亚硫酸酸性比盐酸弱，违背了酸和盐溶液反应遵循较强酸制较弱酸的一般规律，因此不发生SO2+H2O+BaCl2BaSO3↓+2HCl这个反应。②若要产生沉淀，需满足c（SO2-3）c（Ba2+）>Ksp（BaSO3），而二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸以第一步电离为主，需经很微弱的第二步电离才能产生SO2-3，溶液中的SO2-3浓度太小了c（SO2-3）c（Ba2+）<Ksp（BaSO3），所以不能生成BaSO3沉淀。

教师引导学生，除了以上两个角度，还可以从定量以及反应是否自发这两个角度进行分析：①提供数据：常温下，饱和亚硫酸溶液中c（SO2-3）=6.3×10-8mol/L、BaCl2的溶解度为35.7g、Ksp（BaSO3）=5.7×10-7。引导分析得出结论，常温下，即使往饱和的BaCl2溶液中通入SO2直至饱和，此时c（SO2-3）c（Ba2+）=6.3×10-8×1.7=1.1×10-7<Ksp（BaSO3），无沉淀产生。②SO2+H2O+BaCl2BaSO3↓+2HCl是一个吸热反应，即ΔH>０且ΔS<０，则该反应的ΔG>0，因此这个反应在任何条件下都非自发。

本课为学生创设真实的实验情境，使学生主动在真实情境中激疑、探索、解惑，最终在该项目式学习过程中发展“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理”“科学探究”等化学学科核心素养。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社，2020：5.

［2］李健，李海东.情境在现实问题解决中的作用——基于5套人教版初中数学教科书的纵向比较［J］.数学教育学报，2021，30（4）：30-34，40.

［3］杨季冬，余莎，王后雄.改革开放以来我国高考化学试题中问题情境的变迁与反思［J］.化学教育（中英文），2023，44（21）：15-22.

［4］付士林，高玉龙.发展学生“变化观念”的项目式教学——以“利用‘价-类’二维图实现硫代硫酸钠的制备”为例［J］.化学教与学，2023（8）：13-19.