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从中考化学试题的演变探究大概念统领教学

2023-11-27廖小正黄冬艳张智

中小学课堂教学研究 2023年13期
关键词:核心素养

廖小正 黄冬艳 张智

【摘 要】物质推断类试题不仅能考查学生对元素及其化合物知识的掌握情况,更能考查学生的分析、推理、综合应用知识的能力,具有很强的区分度与选拔功能。本文分析了2023年广西中考化学试题的物质推断类试题的考查情况,论述历年中考试题中物质推断类试题的演变,提出利用大概念统领教学的方法,培养学生的化学核心素养,为今后的教学和备考指明方向。

【关键词】物质推断;大概念统领教学;核心素养

《义务教育化学课程标准(2022年版)》课程内容的主题4“物质的化学变化”提出要发挥大概念统领的多维课程内容的素养发展价值,引导学生建构对化学变化的结构化认识,形成认识化学反应的思路与方法,体会通过化学反应实现物质转化的意义和价值,发展学生核心素养。[1]涉及物质转化的推断题是中考必考的经典题型,其不仅能考查学生对元素及其化合物知识的掌握情况,更能考查学生的分析、推理、综合应用知识的能力,具有很强的区分度与選拔功能。笔者通过分析2023年广西中考化学试题中的物质推断类试题,提出大概念统领下的结构与性质板块教学策略,实现在课堂中落实学生化学核心素养的培养。

一、2023年广西中考化学试题物质推断类试题分析

物质推断类试题是中考的热点题型之一,近几年全国各地中考化学试卷中都有这类试题。这类试题的知识点主要落在初中化学物质的结构与性质板块,考查情境新颖,考法灵活,对学生的分析、推理、综合应用知识的能力要求较高,考查内容能够体现出化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任。物质推断类试题常出现在选拔性考试之中,所占分值为6—12分,分值较大,难度较高,因此对此类试题的深层分析尤为重要。物质推断类试题在中考化学试卷中占有重要的位置,其演变趋势值得我们深入研究和探讨。此外,大概念统领下的物质的结构与性质板块教学作为一种重要的教学模式,也将对试题的变化产生影响。

2023年广西中考化学试题中有两道不同类型的推断题,分别为选择题式物质推断题(第17题)和工艺流程图式物质推断题(第27题),一共8分。

(2023·广西)17.下列物质间转化均能通过一步反应实现的是()

A. Cu→Cu(NO3)2→KNO3

B. Fe→Fe2O3→FeCl2

C. Na2SO4→NaNO3→NaCl

D. KOH→Ba(OH)2→NaOH

此题考查的知识点包含金属、氧化物、酸、碱、盐等物质的化学性质。该推断题比较简单,但从抽样调查数据可知,学生对此题目掌握较差,本题赋分2分,学生平均分0.51分,难度系数为0.25,得分率是选择题中最低的。从学生的答题情况分析,该题每个选项选择的人数基本相同,说明学生对各类物质之间的转化关系理解不到位。学生的能力层次只停留在物质的类别,并没有深层次了解其结构与性质之间的内在联系,知识点以点的形式掌握,没有将知识融会贯通,没能形成大概念统领下的物质“类别—结构—性质”知识整体体系[2]。

(2023·广西)27.柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易被吸收的补血剂。利用硫酸厂的废渣(主要含Fe2O3、Fe3O4,还有少量SiO2)制备柠檬酸亚铁,该工艺流程如图1所示,回答下列问题:

资料2:SiO2不溶于水,也不与稀硫酸反应。

(1)柠檬酸亚铁进入人体肠道后以

(填阳离子符号)的形式被吸收,达到补血效果。

(2)固体C的成分是__________。

(3)步骤①②③④中涉及置换反应的是 __________(填数字序号)。

(4)步骤③中发生反应的化学方程式是__________。

(5)“一系列操作”中,将柠檬酸亚铁晶体与溶液分离的操作是__________。

此题考查的内容属于物质的结构与性质板块,知识点分散、容量大、覆盖面广、难度大。从抽样调查数据可知,学生得分情况不理想,本题赋分6分,平均分1.94分,难度系数为0.32。学生空白卷较多,说明学生很难找到切入点攻破这类试题。没得满分的试卷主要丢分在化学用语的书写错误、不能从题目中提取和分析信息、不清楚流程图中对应的具体物质等,说明教师平时在教学中缺乏对学生逻辑思维能力、发散思维能力、分析判断能力及化学学科核心素养的培养。为此,我们需要在日常教学中以大概念统领教学,对知识加以整合,帮助学生建构结构化知识体系,体现化学学科育人的要求,发挥化学课程对学生发展的重要价值。

二、历年中考试题中物质推断类试题的演变

物质推断类试题年年考、年年变,其演变趋势值得我们深入研究和探讨。笔者对近几年全国各地中考化学试题的物质推断类试题进行了对比研究,发现主要考查初中化学常见物质的结构与性质,取材于单质、氧化物、酸、碱、盐之间的相互反应,其主要经历了“知识—能力—思维”阶段的演变。

1.基于知识的推断

初期的试题多以纯粹的知识性考查为主,如元素周期表的应用、化学方程式的书写等。试题的题型一般为选择题,如2018年柳州市中考化学试题第18题。

(2018·广西柳州)18.下列物质之间的转化,不能通过一步反应实现的是(  )

A. H2→H2O   B. CO2→O2

C. K2CO3→KOH D. CuO→Cu(OH)2

选择题式物质推断题的题型简单,从反应物直接到生成物,考查学生对化学方程式的掌握情况。学生通过判断该反应是否能够发生,从而确定答案。这类题型虽简单但考查的知识点繁杂,学生要解答这种试题,必须在物质的结构与性质板块这个大概念的统领下,熟练掌握物质之间的转换关系,判断反应是否能够发生等具体的物质结构与性质知识。

2.基于能力的推斷

随着教学理念的转变,试题更注重对学生能力的培养,如实验操作能力、数据分析能力等。试题的题型一般为框图式,例如2021年广西北部湾中考化学试题第25题。

(2021·广西北部湾)25.已知A~G为初中化学常见的七种物质。其中A~E属于五种不同类别的物质,B中只含两种元素,D是一种最常用的溶剂。各种物质间的反应和转化关系如图2所示(“—”表示相连的两种物质之间可以发生反应,“→”表示一种物质可以转化为另一种物质,反应条件、部分反应物和生成物已略去)。请分析后回答:

(1)物质D的名称是__________。

(2)D→A的基本反应类型为__________反应。

(3)B—F发生反应的实验现象是__________。

(4)物质C所属物质类别是__________。

(5)写出G→B的化学方程式__________。

这道试题命题的角度新颖,考查的知识面广,“题眼”设计巧妙,重点考查学生分析问题的能力和逻辑推理能力。学生对此题无从下手的原因是对题干中提到的五种不同类别的物质之间的关系没有形成整体的认识,缺乏结构化知识体系的构建。

3.基于思维的推断

现阶段的试题以考查学生思维能力为主,如科学探究、问题解决等。试题呈现形式一般为工艺流程图式,2023年广西中考化学试题第27题就以此形式考查。此类题型以工业生产为真实情境,通过流程图真实地呈现生产过程。这就要求学生分析流程图的每一个步骤需要达到的目的,在解题时需要带着问题再看流程,基于真实情境,解决实际问题。学生需要以学过的知识为基础,在物质的结构与性质这个大概念的引领下,将单质、氧化物、酸、碱、盐的化学性质融合成一个整体,才能解答好这类试题。工艺流程图式物质推断题特别符合初中阶段的教学理念,强调知识问题化,问题情境化,让学生在真实情境中解决实际问题,充分考查学生的化学学科核心素养,因此这种题型是中考试题常见的题型。

物质推断类试题经历了从考知识到考能力再到考学科素养的演变过程,它引领我们在物质的结构与性质板块教学过程中必须要发展学生的核心素养,而核心素养的落地需要以大概念为核心,将教材中的相关知识内容整合,形成结构化的知识体系。

三、大概念统领下的物质的结构与性质板块复习课教学

大概念教学就是以大概念为核心目标的教学,它指向于培养学生解决真实问题的素养。大概念统领教学的实施一般包括学科大概念的凝练、明确大概念单元主题内容、将主题内容细化并转化为具体的教学主题和核心问题、设计情境任务解决问题、进行课堂教学等。本文以物质的结构和性质板块复习课教学为例,阐述大概念统领下物质的结构与性质板块复习课教学的实施过程。

1.凝练学科大概念

大概念不是一个具体知识内容的概念,它是对具体概念的更深层次的理解,也是对概念之间的高度表达和知识内容之间联系的深度概括。学科大概念不仅具有概括性,还有学科性和广泛性,因此它可以超越教材和课堂,更好地将知识点串联起来。基于学科大概念可以确定学科教学主题,从而进行学科问题设计和单元教学。学生在解决问题的过程中,将知识转化为能力,实现核心素养的落地。初中化学的学科大概念从化学学科角度与物质研究角度入手,如宏微结合、结构与性质、性质与用途等。本文从构成物质的微观粒子(分子、原子、离子)对物质性质影响进行概括,凝练出物质结构决定性质的大概念单元整体设计,体现了化学学科特有的学科思维。这有助于学生分析和解决具体内容背后的本质原因,从而更好地掌握物质的具体性质。

2.确定单元主题

单元主题的确定是以大概念为统领将教学内容进行重组,形成相对完整的教学主题,帮助学生从化学角度看问题,形成系统的知识结构。单元主题的确定需要深度解读课程标准、分析学生学情、研读教材、发展学生核心素养等。物质的结构与性质分散在人教版初中化学教材中的不同单元。从学生的学情分析,学生对于分子、原子、离子的概念没有得到很好的应用,对于碳单质性质差异的原因没能很好理解。与此同时学生会存在这样的疑问:水和过氧化氢,二氧化碳和一氧化碳为什么组成元素相同性质却不同?为什么不同的酸具有相似的化学性质?不难看出学生对物质的结构和性质的理解比较吃力。这主要是受限于学生的认知水平,他们还没形成微观角度分析和总结物质性质的思维。基于此,教师可以根据物质结构决定性质大概念进行整体教学,帮助学生更好地建立微观角度分析物质性质的化学思想。按照物质结构决定性质的大概念思想,整个大单元主题可以细化为三个小单元,小单元又可以转化为相关教学主题和问题,具体内容如图3和表1所示。

3.大概念单元整体教学设计

物质的结构与性质板块知识点多,内容繁杂,学生学习有一定的困难。本文通过建模学习的方法,选取单元主题“八圈图——酸碱盐”中的一个课题“复习碱的通性”剖析物质的结构与性质大概念的教学方法。这节课通过对碱的结构、分类、性质、用途、转化关系的学习及知识间联系的构建,使学生建立起物质的结构决定性质学科大概念。教学设计如图4所示。

4.学生核心素养的落实

大概念统领的教学以发展学生核心素养为本,从知识、思维、能力三个层面确定主题。教师首先通过创设真实情境让学生认识到化学源于生活,最终服务于生活,落实了社会责任核心素养。接着通过对单质、氧化物、酸碱盐结构的分析,得出物质性质的不同。然后通过具体化学方程式的书写,评价学生掌握情况。最后再基于质量守恒定律让学生分析单质、氧化物、酸碱盐之间的转化条件,发展学生的三重表征能力,完成单元的整体教学。基于此,学生形成了研究化学问题的认识思路和正确的学科思维,核心素养培养得以真正落地。

5.应用实例

《义务教育化学课程标准(2022年版)》构建了大概念统领的多维课程内容结构,创设真实的学习情境,引领学生进行探究学习,促进学生在真实的情境中解决实际问题。笔者以2023年山西省的一道中考试题为例谈谈大概念统领下的物质的结构与性质板块教学对物质推断类试题解答的作用。

(2023·山西)制作豆腐過程中用到了盐卤。盐卤是我国数千年来豆腐制作的传统凝固剂,有较好的溶解性和凝固性,主要成分为氯化钠(含量约2%~6%)和氯化钾(含量约2%~4%)等。豆腐的制作流程如图5,请结合图文信息,分析思考,解决问题:

(1)研磨机将豆子研碎、研细的目的是__________。

(2)煮浆器内在煮沸过程中,可将有毒豆浆转化为无毒豆浆,发生的主要变化是__________ 。

(3)为加快凝固速度,当把盐卤慢慢加入混合器时,需进行的操作是__________。

(4)向盐卤中滴加AgNO3溶液,发生反应的化学方程式为__________(写1个)。

(5)“花开富贵”是一道吃出咸辣味、品出世间美的豆腐制品,它有强筋骨、防贫血等功效,由此推知,这种食物含有的微量元素是__________。

本题考查的知识点包括反应速率与表面积的关系、固液分离操作、化学变化与物理变化的含义、固体溶解搅拌操作、氯离子的检验方法和微量元素的作用。题目巧妙地从学生熟悉的豆腐着手,基于学生的真实生活情境设计问题,问题的解决不是停留在知识层面,而是要求学生对学过的知识加以理解,融会贯通,内化成解决实际问题的能力。因此,在大概念统领下的物质的结构与性质专题复习课中,教师可以以生产工艺流程为背景,以具体操作及操作目的为主线,渗透物质的结构与性质教学,逐步形成进阶性和整体性的大单元教学,让学生以实验操作为基础,积淀物质的结构与性质,在解决工艺流程具体问题中升华,最终能够游刃有余地解决此类试题。学生基于工厂的实际需要解决了问题,体现了学以致用的教学理念,也实现了中考试题引领大概念教学的作用。

四、结语

物质推断类试题是初中化学试题中十分重要的题型,这类题型在考查知识的同时侧重考查能力,是培养学生创新精神、科学态度与责任的重要载体。教师在教学中要以大概念为引领,引导学生建构物质的结构与性质板块的结构化认识,形成结构决定性质的化学观念。另外,教师应将化学变化核心概念转化为学生认识物质性质与转化的重要角度、思路与方法,真正在课堂中落实学生核心素养的培养。

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部. 义务教育化学课程标准(2022版)[M]. 北京:北京师范大学出版社,2022.

[2]王磊. 基于大概念统领多维课程内容,外显学习主题的核心素养发展要求:义务教育化学课程标准课程内容修订重点[J]. 课程·教材·教法,2022(8):47-54.

(责任编辑:罗小荧)

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