核心素养视角下的高考化学试题研究

核心素养视角下的高考化学试题研究1研究背景1.1“核心素养”的提出1.1.1国外“核心素养”的提出林崇德[1]阐述了部分国家或国际组织的“核心素养”的提出：1997年经济合作与发展组织引入了素养理论和概念[2]。该项目的研究内容主要有:构建核心素养的理论模型、展开对核心素养概念的界定以及核心素养成分的分析。此项目指出，促进健全社会和成功生活的核心素养应该包括:互动的使用工具、自主行动、社会异质团体中互动[3]。2000年美国发表《学校需要什么工作》的报告，提出教育能力还不能满足社会发展的需要。为此，美国提出了21世纪核心素养的研究，命名为“21世纪学习框架”[4]。2002年欧盟在“核心素养”领域首次取得巨大成功，经过多年的研究和完善，欧盟核心素养体系基本于2006年建立，通过了一项重要建议，向各成员国推荐八大核心素养，八大核心素养为数学、母语、外语、信息素养、科学素养及艺术素养，进一步完善了欧盟核心素养体系。综上，国外在核心素养研究起步较早，对核心素养体系在我国的建立具有重要的借鉴意义，各个国家提出并且发展核心素养是期望能够在核心素养理念的指导下建立出适应时代发展与变革的教育体系，培养出具有一定竞争力的国际全能型人才，促进社会的发展与进步。1.1.2国内关于“核心素养”的发展中共中央、国务院做出了《深化教育改革，全面推进素质教育的决定》[5]，于2001年具体化，进行了“三维目标”的教育改革，全方位推进素质教育，促进学生发展，培养“四有”青年。经过多年的实践，许多教师对三维目标的理解和应用都有所提高。第23年，教育部公布了高中化学实验标准，重视发展学生的科学探究能力。中国社会科学院发表《“核心素养”:新课改目标来源》，第一次阐述核心素养的内涵。核心素养不仅是普通素养，而且是必要的、重要的，是教育评价的重要组成部分，同时通过教育方案的设计平衡所获得的知识和技能，组织和规划复杂的结构[6]。年初，教育部发布了《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，其主要探讨不同阶段学生认知系统的研究与发展。2018年教育部颁布《普通高中化学课程标准（2017年版）》[7]注重发展化学学科核心素养，宏观辩识与微观探析、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、科学精神与社会责任5个维度培养学生的个性与基本技能。教育发展取得了显著的成绩。在CNKI检索“核心素养”，到2021年12月16日之前，共检索到文献123548条。其中“化学学科核心素养”为名进行检索，到2021年12月16日之前，浏览所有栏共3134条。大多数化学家研究化学的认知理论和实践。理论研究包括化学学科核心素养的内涵；与三维目标、科学素养、学生发展核心素养及教科书的关系研究；实践层面的研究包括化学学科核心素养的教学设计、教学策略的研究。CNKI上以“高考化学试题研究”进行检索，到2021年5月6日之前，共检索到文献1379条。总的来说，多数研究以核心素养内涵、教学策略为主，基于化学学科核心素养导向下的高考试题研究相对较少，对于如何将化学学科核心素养落实到具体的化学教学中，在此基础上对高中化学教学提出针对性的教学建议，可参考的样例少之又少。鉴于上述这种情况，在已有研究观点的基础上，进行基于核心素养的化学试题研究。1.2研究目的及意义全国高考属于选拔性考试

。为了落实国家对基础教育立德树人、发展学生核心素养的要求，基于普通高中存在的应试教育现象，国家考试中心提出了“一核四层四翼[8]”的高考评价体系基本框架，明确规定高考主要功能是立德树人、服务选才、引导教学，明确了必备知识、关键能力、学科素养、核心价值“四层”考查内容，突出了应用和创新的基本要求。高考考试内容体现高中化学教学改革的方向，对于普通高中教学起到了引领作用。因此，研究化学学科核心素养视角下的高考试题对于一线教师理解学科核心素养、重组学科知识、实施可行性高的教学计划具有关键的作用。1.3研究现状由于国内外招生考试制度存在一定程度的差异，下面主要论述高考化学试题在国内的研究。每年高考结束之后，高考真题对于一线化学教师，教研员和学者们来说，具有很大的研究价值和参考意义，高考试题的分析为后续试题的讲解和教学工作提供很大的参考。在CNKI上进行“高考化学试题”检索，到2021年3月31日之前，共检索到1974条相关文献。将其主要分为以下类别：1.3.1高考试题特点的分析化学试题特点分析，在教学内容和教学方法方面，为一线教师在平时教学过程中起到引导作用。迟少辉[9]等对试题分析较为全面，方法成熟，以2010年若干省、市的高考化学试题为研究对象，分析试卷的结构类型、内容分布特点和命题特点，尝试对高考化学命题改革和化学教学提供建议。1.3.2高考试题的专题分析高考试题出现的常考题目有化学平衡题、物质结构与性质、实验题等。按照专题的模式对高考试题进行分类。从而总结出个种类型题目的考察特征。王雪[10]等对2019年高考理综化学科目全国卷《有机化学基础》试题进行分析。在此基础上，结合核心素养提出相应的3条教学建议，(1)选择真实的问题情景，发展必备品格。(2)培养学科思维，发挥知识的素养功能。(3)能力均衡发展，提高关键能力促进学生核心素养的培养。1.3.3核心素养导向下的试题分析高考的主要目的是明确新课程标准。而核心素养在课标中有明确说明。我们当前的关注点逐渐由知识向素养过渡。一些作者开始从这个话题的角度来分析高考试题。许文学[11]等以2017年高考全国卷化学试题为研究对象，对各维度不同的考察要求及比例分布进行了分析，提出了化学问题及建议。王后雄[12]等总结2019年国家化学考试全国Ⅰ卷试题三大特点，（1）试题问题情境的选择性与生产生活的现实息息相关，关注中华传统文化和科学技术最新成果，增强民族自信。（2）知识覆盖率高，强调学科综合能力。（3）注重情境设计的实用性，培养学生的创新意识。提出试题有助于提升学生的核心素养，由试题分析可以对化学教学起到指导作用。综上所述，国内外对核心素养的研究具有一定基础，但是基于核心素养的化学试题研究的相关文献资料较少。从试卷研究年份及研究内容来看前人都进行了一定程度的分析。总体来看，基于化学学科核心素养导向下高考试题研究相对较少[13,27]。对于如何将化学学科核心素养落实到具体的教与学中，在此基础上对高中化学教学提出针对性的教学建议，可参考的样例少之又少。鉴于上述这种情况，在已有研究观点的基础上，对2021年全国Ⅰ卷、全国Ⅱ卷、全国Ⅲ卷化学试题进行梳理与分析。1.4研究方法1.4.1文献分析法通过对某方面的资料进行研究如期刊、学位论文、科学报告等专题的个性和现状概述，并从中引出自己观点的分析方法。1.4.2试题分析法对2021年全国Ⅰ卷、全国Ⅱ卷、全国Ⅲ卷化学试题进行梳理与分析，对不同类型试题的分值、考核要点与解题方法分析，试题内容分析以及与核心素养培养目标适切性分析，基于以上分析总结高考化学卷的特点提出基于化学学科核心素养的教学建议。2核心素养导向下的化学试题研究2.1试卷结构分析2.1.1试卷的总体结构分析从试卷整体结构、分值分布等方面进行梳理见图2.1。图2.12021年全国卷结构分布2.1.2试卷的题型与分值分布2021年全国Ⅰ卷、全国Ⅱ卷、全国Ⅲ卷化学试题考察分布见图2.2、图2.3、图2.4。总计试题类型大同小异，7-13题都是选择题，大多考察熟悉的基本知识、技能和能力，26-28题为必考大题，主要包括化学试验、化学反应过程和化学反应原理，有一些小改动，但内容是按相近的顺序考查的，35、36均为选考题，分别是物质结构与性质选修3的内容，有机化学基础选修5的内容。总体而言，题中不仅是对基础知识的考查，还注重对知识的整合，立足于教材又高于教材，考察方式多样且灵活。图2.22021年全国Ⅰ卷试题类型与分值图2.32021年全国Ⅱ卷试题类型与分值图2.42021年全国Ⅲ卷试题类型与分值试卷中选择题部分是基础知识和能力的综合体现，在非选择题部分中试题的核心知识考点如表2.1。表2.12021年全国卷非选择题部分核心知识及考点题号试卷核心知识考点26Ⅰ卷无机化工生产无机元素性质Ⅱ卷氯及其化合物基础知识电离常数、pH等相关计算Ⅲ卷氯的氧化还原反应实验操作及元素性质27Ⅰ卷铁的氧化还原能力实验原理及操作Ⅱ卷有机化学物质的制备实验操作及其物质性质Ⅲ卷无机化工生产无机元素性质28Ⅰ卷硫的催化、氧化反应化学速率、化学平衡计算Ⅱ卷烃类物质的燃烧化学平衡计算Ⅲ卷二氧化碳的催化、氧化反应化学速率、化学平衡计算35Ⅰ卷物质结构与性质电子排布、电离能周期性变化、杂化轨道类型、空间构型判断、晶胞组成Ⅱ卷物质结构与性质电子排布、熔沸点比较、电负性周期性变化、杂化理论Ⅲ卷物质结构与性质杂化轨道类型判断、电负性周期性变化、晶胞相关计算36Ⅰ卷有机物的结构与性质分子式、分子结构、同分异构体书写、有机化学反应Ⅱ卷有机物的结构与性质分子结构、有机化学反应Ⅲ卷有机物的结构与性质结构简式、有机化学反应合成路线2.22021年高考化学试卷考核要点统计从试题情境素材、必备知识、关键能力、学科素养4个角度对2021年全国卷试题考查点进行统计，揭示考查特点，明确核心素养。结果如结果如表2.2、2.3和2.4所示。表2.22021年全国Ⅰ卷试题考查统计题号情境素材必备知识关键能力学科素养7新冠肺炎诊疗方案与常用的有效灭活病毒化学药品元素化合物知识理解与辨析能力科学态度与社会责任8中药材中提取的紫花前胡醇有机物结构分析与推测能力证据推理与模型认知9具体实验方法物质除杂的方法理解与辨析能力科学探究与创新意识10铑的配合物离子催化甲醇羰基化分子结构、催化反应机理信息加工与处理能力证据推理与模型认知11核反应—原子轰击实验元素周期律和物质性质归纳与论证能力证据推理与模型认知12新型Zn-CO2水介质电池电化学基础知识归纳与论证能力证据推理与模型认知13使用氢氧化钠溶液滴定未知浓度二元酸电离相关知识，分布系数、电离常数等归纳与论证能力证据推理与模型认知26黏土钒矿制备NH4VO3的工艺流程无机化工生产过程中的相关元素性质分析与推测能力；理解与辨析能力证据推理与模型认知宏观辨识与微观探析27利用电池装置探究不同化合价铁的氧化还原能力实验原理及操作理解与辨析能力；分析与推测能力证据推理与模型认知宏观辨识与微观探析科学探究与创新意识28接触法制硫酸的关键工序二氧化硫的催化、氧化化学速率、化学平衡的相关概念分析与推测能力；理解与辨析能力；归纳与论证能力宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想35锂离子、磷酸铁锂等结构性质研究物质结构与性质理解与辨析能力；分析与推测能力宏观辨识与微观探析36有机超强碱的合成路线有机物的结构与性质理解与辨析能力；分析与推测能力宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知表2.32021年全国Ⅱ卷试题考查统计题号情境素材必备知识关键能力学科素养7北宋《梦溪笔谈》记载中涉及的物质性质与相关化学反应胆矾、湿法制铜等与铜相关的性质和反应理解与辨析能力科学探究与创新意识8某白色固体混合物由哪两种物质组成常见的重点化学反应分析与推测能力科学探究与创新意识9二氧化碳的排放对海洋生物生存环境影响化学平衡、化学反应原理理解与辨析能力变化观念与平衡思想10吡啶合成矽肺病药物路线有机物的结构与性质分析与推测能力证据推理与模型认知11文献报道中催化反应的反应机理分子结构、催化反应机理信息加工与处理能力证据推理与模型认知12某电致变色器件电化学基础知识归纳与论证能力证据推理与模型认知13元素周期表中短周期元素元素周期律和物质性质分析与推测能力证据推理与模型认知26工业上利用电离装置制取氯及制备氯化合物电离相关知识，电离常数、pH等相关计算分析与推测能力；理解与辨析能力变化观念与平衡思想；宏观辨识与微观探析27实验室通过甲苯氧化制苯甲酸有机化学实验操作及其物质性质分析与推测能力；理解与辨析能力科学探究与创新意识；证据推理与模型认知；宏观辨识与微观探析28天然气(CH4)、C2H6等烃类物质的燃烧化学平衡的相关概念及计算理解与辨析能力；分析与推测能力变化观念与平衡思想；宏观辨识与微观探析35钙钛矿(CaTiO3)型化合物相关离子结构物质结构与性质归纳与论证能力；分析与推测能力宏观辨识与微观探析；证据推理与模型认知36维生素E中主要成分α—生育酚的合成路线有机化学基础知识理解与辨析能力；分析与推测能力宏观辨识与微观探析；证据推理与模型认知表2.42021年全国Ⅲ卷试题考查统计题号情境素材必备知识关键能力学科素养7描绘宋代《千里江山图》的景色所用的颜料元素化合物的性质理解与辨析能力科学态度与社会责任8金丝桃苷，一种有抗病毒作用的黄酮类化合物有机物结构分析与推测能力证据推理与模型认知9阿伏伽德罗常数化学基本概念理解与辨析能力宏观辨识与微观探析10气体—溶液与喷泉实验现象喷泉实验原理理解与辨析能力科学探究与创新意识11离子方程式与具体实验操作常见的重点化学反应理解与辨析能力科学探究与创新意识12高性能碱性硼化钒—空气电池电化学基础知识归纳与论证能力证据推理与模型认知13元素周期表中短周期元素元素周期律和物质性质分析与推测能力证据推理与模型认知26探究氯的多种含氧酸盐氧化还原性质实验操作及元素性质理解与辨析能力；分析与推测能力宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知科学探究与创新意识27镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)的工艺流程无机化工生产理解与辨析能力；分析与推测能力；归纳与论证能力宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知变化观念与平衡思想28二氧化碳催化加氢合成乙烯化学速率、化学平衡的相关概念理解与辨析能力；归纳与论证能力宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想35氨硼烷(NH3BH3)固体储氢材料物质结构与性质理解与辨析能力；归纳与论证能力宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知36苯基环丁基酮(PCBO)与醛或酮加成反应的合成路线有机物的结构理解与辨析能力；分析与推测能力；归纳与论证能力宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知变化观念与平衡思想2.3高考化学试题评析一般来说，试题重点放在基础知识、专题情境上，呈现真实问题，加强关键能力的考察，呈现了以基础知识为主，突出形势性、逻辑思维能力、学科特点，要促进学生核心素质的发展，促进素质教育的实施。2.3.1素材选取关注STSE化学问题与生产实际问题密切相关。化学强调在不同领域的应用，体现了化学与生活的和谐发展；科学创新是促进社会发展的表现；对社会发展感兴趣的学生重视环境保护，关心自己的兴趣的同时增强学生民族自豪感。例如：全国卷Ⅰ第7题由国家卫健委公布的新型冠状病毒肺炎诊疗方案与常用的有效灭活病毒化学药品为背景材料，Ⅱ卷第26题和Ⅲ卷第26题以含氯消毒剂为载体，考查化学元素知识在新冠肺炎的治疗过程中，中医药发挥了极其重要的作用，将新冠疫情防控知识融入其中，使化学与生活实际相结合，展现了化学学科的育人价值；全国卷Ⅱ第7题以北宋沈括《梦溪笔谈》记载的文言文知识为题材，探讨了中国传统文化与化学知识的关系，激发民族自豪感与艺术鉴赏能力；全国卷Ⅰ第8题和全国卷Ⅲ第8题以中药材中提取的紫花前胡醇和金丝桃苷为命题背景，与实际生活紧密结合，体现中医的魅力与作用，使学生认识到中医院文化对于生命健康的重要性以及弘扬中华文化的重要价值，提升自身的民族自豪感；全国卷Ⅱ第9题以二氧化碳的排放对海洋生物生存环境造成的影响为素材，在考察化学反应原理知识的同时增强了学生的保护环境意识。2.3.2注重基础根据课程标准的内容设置，三套卷中均精选常见的元素化合物，实验题考查的多数都是学生熟悉的或常见的金属元素如Na、Fe及非金属元素如Cl、N、S等，其与课标要求一致；三套试卷涉及的反应原理如二氧化碳转化反应、水煤气转化反应等也均是中学教学中常见的反应，如二氧化碳和氢气生成乙烯和水，见全国Ⅲ卷28题二氧化碳转化原理。卷中基础化学的计算问题，一些题目中给出了计算提示公式，因此减少了计算量。如全国卷Ⅱ第35题对化合物的计算注重考查晶胞的基本结构原理；而全国卷Ⅲ第27题溶度积的计算、Ⅱ卷和Ⅲ卷第35题中晶胞密度的计算等均要求给出计算式。经过高考改革，化学新理念和高考要求出台后，对学生的知识和能力进行了重新审视，树立科学的态度，培养学生的社会责任感，为国家的进步和发展作出贡献。2.3.3注重化学关键能力考察高考命题四大目标：必备知识，关键能力，学科素养，核心价值。（1）化学信息处理能力2021年全国卷Ⅰ第10题从微观角度考察分子结构和反应原理，全国卷Ⅱ第11题是从微观角度考察分子结构与催化反应机理，两题均是考查学生读图与信息加工处理的能力；全国卷Ⅰ第12题以新型Zn-CO2水介质电池为载体，从给出图像分析其原理；全国卷Ⅱ第12题以某电致变色器件为载体，从给出图像分析电解原理；全国卷Ⅲ第12题以一种高性能碱性硼化钒(VB2)—空气电池为载体，从给出的信息及图像分析其结构和工作原理，考查了学生利用图像，分析整合信息的能力。全国卷Ⅱ第26题第(1)、(2)题中通过离子膜的离子、气体逸出口及电离常数的计算均需要充分利用题目给出的信息，分析反应原理及图表数据信息进行解答，考查学生整合信息及应用迁移的能力。（2）逻辑推理能力在分析数据的基础上，进行元素结构及元素间的关系逻辑分析，推断化学成分和性能，在全国Ⅲ卷13题、全国Ⅰ卷11题、全国Ⅱ卷13题均有体现，检测学生的思维能力。在全国卷Ⅰ第28题中也有明显的体现，由所提供的信息进行热化学方程式书写，再到分析图像，计算转换率、化学平衡再到图像分析通过化学语言表达并思考曲线变化的原由，提高学生的计算和思考能力。化学用语逻辑推理表达主要在主观题中呈现，体现在各种反应方程式书写方面，如全国卷Ⅰ第26题第(2)、(5)题两个方程式书写、全国卷Ⅱ第26题第(3)、(4)、(5)题三个方程式书写、全国卷Ⅲ第27题第(1)、(5)题两个方程式的书写，由此来看，化学用语的考查在化学试题中的比重仍然很大。（3）实验探究及创新能力全国Ⅰ卷27题探究各种铁化合物的氧化还原能力在电化学角度，对仪器选择、电化学实验操作、离子检测等内容进行了考查，注重实验根本原理考查。再如第36题创设“手性有机超强碱”的情境探索，对各种有机物命名、结构及反应进行了研究，考查了模型认知和证据推理的学科素养。2.3.4化学试题特点总结以上分析完成了2021年高考化学试题从必备知识、实际问题、试题情境和关键能力等方面分析，3套试题可总结为以下三个特点：(1)素材选取关注STSE。(2)注重基础。(3)注重化学关键能力考察。3基于化学学科核心素养的教学建议为了提高教学效率，培养学生化学学科核心素养，进一步促进学生全面发展，基于试题评析的背景下，提出基于化学学科核心素养的教学建议：(1)注重情境创设。(2)注重基础知识的教学。(3)培养学生信息获取和信息加工的能力。3.1注重情境创设通过以上评析，我们不难发现，近年来的高考化学试题注重化学与生活相结合，化学与社会科学、技术、生态、历史文化的发展进行情境创设，结合生产实践中主要问题，考查学生的学科素养和学科关键能力。为了加强学生对真实情境下解决问题的学科素养和学科关键能力的培养，教师在教授中应更加注重实际问题创设，将生产生活中的实际问题及社会热点问题与教学紧密结合，指引学生体会化学社会价值与社会生活的可持续发展，引导学生关注化学发展，以化学的视角关注并解决生产生活中的真实问题，重点是学生的学科素质和用所学知识解决实际问题的能力。3.2注重基础知识的教学新课程标准是高考的基础，亦是中学化学教师在课堂教学中的重要依据，在教学过程中，中学化学教师应仔细研读新课程标准中的化学学科核心素养水平和学业质量水平层次要求，整体考量并把握教学的尺度。对于化学基础知识，例同系物、同分异构体、化学键、分子间相互作用力、氧化还原反应基本概念和电化学基础等知识内容，需要教师逐步引导学生深入理解，通过针对性的训练进行巩固练习，总结做题方法与规律，帮助学生掌握化学学科的基础知识。3.3培养学生信息获取和信息加工的能力通过对2021年化学试卷的分析，我们不难发现，近年来的高考化学试题注重对学生科技前沿技术及文献的阅读和理解能力、图表数据和图像曲线信息的获取与应用能力、化学用语的书写和语言表达能力等方面的考查。由此看来，教师在教学过程中应注重化学学科知识内容与之相对应的教学素材的选取，所选的教学素材要与学生的学习、生活实际相联系，还需具有针对性、启发性，具有时代价值和教育价值。通过教学设计的创新及合理高效的教学策略，教师可逐步培养学生信息获取和信息加工的能力。为提高和改进课堂教学，促进学生核心素养全面发展,中学化学教师应明确新课程标准的基本要求，重视学科基础知识和主干知识的教学；注意营造良好的教育环境，提高教育质量、学生的综合素质和重点学科能力；注重精选教学素材,重视信息获取及信息加工能力的培养。4研究总结与反思本论文以2021年全国Ⅰ卷、全国Ⅱ卷、全国Ⅲ卷理科综合中的化学试题进行梳理与分析，针对不同类型试题的分值、内容、考核要点以及与核心素养培养目标适切性分析，基于以上分析总结高考化学卷的特点，提出基于化学学科核心素养的教学建议。(1)注重情境创设。(2)注重基础知识的教学。(3)培养学生信息获取和信息加工的能力。由于本人的研究水平有限，本论文存在以下不足：(1)本人缺乏教学经验，基于试题分析提出的教学建议仅限于理论层面，如能结合实际教学会更好。(2)本论文对核心素养的适切性分析是依据试题最能体现出来的核心素养，主观性较强，仅代表个人观点。由于本人对有关核心素养研究不够全面，今后还可从核心素养的角度分析除新课标全国卷以外的北京、天津、江苏等自主命题试卷，判断其与“核心素养”目标的适切性，以及不同试卷间对核心素养水平的要求有何差别。

参考文献[1]林崇德.21世纪