学科大概念统领下的高三化学专题复习

［摘 要］文章以高三化学专题复习课“物质的分离提纯”为例，探讨在大概念统领下进行高三专题复习教学的方法和策略。从高考真题出发，分析其设计的背景、问题的设置方式等，抽离出物质分离提纯的底层逻辑，即“性质差异”大概念，在此大概念的基础上分析解决高考真题中的相关问题，并引导学生构建物质分离提纯的解题思维模型，促进学生学科核心素养的培养。

［关键词］大概念；高三专题复习；物质的分离提纯

［中图分类号］    G633.8        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）23-0062-04

学科大概念是课程内容的核心，是学生即使忘掉某些知识细节仍能保存于头脑中的核心认识。高三化学复习阶段，如何提高教学效果，帮助学生巩固知识，提高学生解题能力，是教师面临的重要课题。而基于学科大概念的复习教学可以让学生在“繁、杂、多”的化学体系中抽丝剥茧，透过现象看本质。下面以“物质的分离提纯”为例，探讨在大概念统领下进行高三专题复习教学的方法和策略。

一、教学主题内容与教学现状分析

本课例属于高三化学专题复习课，主要内容包括：（1）常见的仪器及基本操作；（2）金属和非金属元素及其化合物的相关性质；（3）氧化还原反应及离子反应的基本概念；（4）平衡移动基本原理。学生学习分离提纯的知识，不仅能解决高考中有关分离提纯的问题，建立解决此类题型的基本思维模型，更重要的是能从错综复杂的化学知识中透过现象看本质， 并将知识迁移应用至现实生活中，促进化学学科核心素养的落实。

对于“物质的分离提纯”的复习，传统的教学设计一般围绕常见的仪器及基本操作展开，如过滤、结晶等。从简单过滤延展至其他花式过滤，包括趁热过滤、减压过滤等；对于不同的结晶方式进行一些针对性的复习。学生能接受和理解其中的知识点，但这些知识点是零散的、不够系统的，而高考中关于物质分离提纯知识的考查不仅涉及以上单一的知识点，还涉及元素及其化合物的相关性质、氧化还原反应及离子反应的基本概念、平衡移动基本原理等综合性知识。学生在一轮复习的基础上，能掌握一些物质分离提纯的基本操作及方法，但不知道解决物质分离提纯类问题的底层逻辑是“性质差异”这一大概念；能从价类二维的角度对元素及其化合物的相关性质做系统地归纳，但没有构建起物质分离提纯类问题的解题思维模型；对选择性必修一教材中平衡移动的相关原理有进一步的认识和一定的知识储备，但利用模型解决现实问题的能力尚有所欠缺。

二、教学思想与创新点

《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》明确指出，重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实［1］。本文结合锂的提取应用实例，回归教材，引导学生分析得出解决物质分离提纯问题的核心是物质性质的差异，而“性质差异”是化学的一个大概念。建立大概念旨在帮助学生构建物质分离提纯的思维模型，并应用此思维模型分析高考中的分离提纯类试题，或迁移应用至现实生活中，由此提高学生应用知识解决真实问题的能力，建立和完善科学的思维方法。

本课例的创新点为在学科大概念的统领下，引导学生分析得出物质分离提纯的底层逻辑为“性质差异”，并利用它解决选择题、实验题、无机化工流程题、有机实验题等各类关于分离提纯的题型，而不是对知识点进行单一的专题复习。本节课从高考真题出发，分析其设计的背景、问题的设置方式等，引导学生构建物质分离提纯的解题思维模型，让学生在面对各类题型时均能找到解题的落脚点——性质差异。这种教学方法不仅能教会学生如何解题，还能提高学生透过现象看本质的能力，促进学生学科核心素养的培养。

三、教学目标

1.通过让学生观看“盐湖提锂”的视频短片及展示该真实问题情境的高考真题，让知识的建构与真实情境融为一体，让学生感受“无情境，不化学”的新课程理念，从而发展他们的科学态度与社会责任核心素养。

2.通过分析教材中经典的分离提纯方法，建构物质分离提纯的基本思维模型，让学生知道物质的分离提纯是在“性质差异”大概念的指引下进行的，从而发展学生的有序思维和科学的思考方法。

3.通过分离提纯的基本模型来分析真实情境中的相关问题，进一步完善学生的解题思维模型，提高学生解决问题的能力。

四、教学流程

五、教学实录

【环节一】基于分离提纯方法选择的核心依据，生成“性质差异”大概念。

【创设情境】播放我国“盐湖提锂”的视频短片并展示该真实情境下的高考真题。

（真题节选）全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水（含有Na+、Li+、Cl-及少量Mg2+、Ca2+），并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。

【抛出核心问题】以上分离方法的依据是什么？

设计意图：让知识的建构与真实情境融为一体，让学生感受“无情境，不化学”的新课程理念，从而发展他们的科学态度与社会责任核心素养。

【过渡】要解决以上问题，我们要先回归教材，分析教材中分离提纯的经典实例，从中寻找答案。

【学习任务1】回归教材，分析讨论人教版高中化学教材中的实验装置（如图1），并完成表2相关内容的填写。

设计意图：引导学生分析教材中经典的除杂装置图，让学生回归教材，立足教材，赢得高考。

【评价任务1】通过对分离方法选择的分析，诊断并发展学生对物质性质及其转化思路的认识水平。

该环节通过对分离方法的分析，启发学生认识性质差异决定分离提纯的方法。性质差异可以分为物理性质差异和化学性质差异，其中物理性质差异可以从水溶性、密度、溶解度、熔沸点等角度思考；化学性质差异可以从价类二维、平衡移动原理等角度思考，由此生成“性质差异”大概念。

【环节二】应用“性质差异”大概念，构建解题思维模型并应用。

【学习任务2】初步构建解答分离提纯类相关问题的思维模型（如图2）。

【评价任务2】通过学生分析混合物组分的性质差异情况，诊断并发展学生的科学思维水平。

【学习任务3】在“性质差异”大概念的指引下，利用基本解题思维模型分析研究高考真题。

［例1］（2024·九省联考广西卷）实验室从药用植物里提取“生物碱浸膏”的下列操作中，工具或仪器选用错误的是（ ）。

【思考】请分析B、C、D三个选项的分离方法及其分离依据。

设计意图：回顾九省联考试题，提出核心问题，让学生进一步熟悉解题思维模型中的物理性质差异，从而知道分离提纯类题型解答的核心依据是找到“性质差异”。

［例2］（2022年高考湖北卷，节选）全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水（含有Na+、Li+、Cl-及少量Mg2+、Ca2+），并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。

（1）“沉淀1”为                         。

（2）向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是                                                        。

【解答】第（1）空设问的角度为分离的结果是什么；第（2）空设问的角度为分离方法的原因分析。无论哪一种设问角度，都可以从性质差异的角度着手思考和解决问题。思考的顺序为优先考虑物理性质是否有较大差异，若无，则从化学性质差异的角度考虑，在此具体为价类二维角度。

第（1）空中，在明确混合物组分有Na+、Li+、Cl-及少量Mg2+、Ca2+后，需要同时考虑加入的组分有OH-和Ca2+，这些离子之间没有特别明显的氧化还原特征，因此只需考虑离子之间的相互交换过程，由此可得出答案为“Mg（OH）2”。

第（2）空为分离方法的原因分析，学生普遍觉得该类题型很难，往往无从下手。经过解题思维模型的构建，学生学会从分离提纯的底层逻辑出发，即从“性质差异”的角度进行分析，得出结果为“产生CaCO3沉淀”。

设计意图：通过研究以真实情境为背景的高考真题，使学生掌握应用“性质差异”大概念解决化工生产流程问题的方法，感受“无情境，不化学”的同时，培养科学思维。

【评价任务3】通过学生对高考真题的交流与点评情况，评价学生对常见物质分离提纯思维模型的应用情况。

【环节三】完善模型，升华思维。

［例3］（2022年高考湖北卷，节选）高技术领域常使用高纯试剂。纯磷酸（熔点为42 ℃，易吸潮）可通过市售85%磷酸溶液减压蒸馏除水、结晶除杂得到，纯化过程需要严格控制温度和水分，温度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O（熔点为30 ℃），高于100 ℃则发生分子间脱水生成焦磷酸等。某兴趣小组为制备磷酸晶体设计的实验装置如下（装置图略）：

（7）磷酸中少量的水极难除去的原因是                                                            。

【解答】此空的难度较大，学生热烈地讨论后，结合信息得出“磷酸易与水形成结晶水合物”等答案，但大多只是陈述事实，并没有解释原因。

教师适时引导：能分离是因为性质有差异，那么难分离呢？学生继续讨论得出：难分离是因为磷酸与水分子的性质较为相似。教师进一步引导：性质差异决定分离方法，那么什么决定性质呢？学生很快得出“结构决定性质”的结论，进而思考磷酸和水分子的结构相似之处，得出答案“它们均含有羟基，易形成分子间氢键”，从而进一步完善分离提纯类题型的解题思维模型（如图3），即可从结构差异的角度思考问题。

设计意图：通过对以上问题的分析、思考与讨论，引导学生顺利解决问题的同时，进一步完善分离提纯类题型的解题思维模型。此外，学生的思维在讨论过程中会产生碰撞，触发学生开动脑筋，从本质出发，有助于学生未来面对多变的题型时能够泰然处之，落实化学学科核心素养。

六、教学效果与反思

在整个课堂中，学生能独立思考，具有创造性思维，能根据物质的性质差异选择合适的分离提纯方法。从表现性评价来看，学生能提取情境中的关键信息，并对信息进行逻辑推理、分析，在多重性质的差异关系中找到主要矛盾和次要矛盾，并能基于性质的差异得出科学、合理的结论，总而言之，大概念统领下的教学不仅能对知识点进行归类整理，更重要的是还能架起学校与社会之间的桥梁，让学生运用所学知识解决真实情境中的诸多问题，未来能适应社会发展的需要。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.普通高中课程方案：2017年版2020年修订［M］.北京：人民教育出版社，2020.

（责任编辑 罗 艳）