刍议试题引领下化学学科素养的培养

徐军

摘要：发展学生的核心素养已经成为大家的共识，学生的核心素养发展必然要落实各个学科的教学中，如何实现“教学评”和谐统一，让核心素养发展真正成为需要，“评”显得特别重要，因为它可形成倒逼机制，师生形成自觉行动。

关键词：碘的制取；试题引领；化学学科素养

文章编号：1008-0546（2017）07-0000-00 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.000

《普通高中化学课程标准（征求意见稿）》指出化学学科核心素养由“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”、“实验探究与创新意识”、“科学精神与社会责任”等五个要素构成。李艺，钟柏昌认为：学科核心素养应由三个层面构成，最底层的“‘双基指向”（称为“‘双基层”），以基础知识和基本技能为核心；中间层的“问题解决指向”（称为“问题解决层”），以解决问题过程中所获得的基本方法为核心；最上层的“学科思维指向”（称为“学科思维层”），在系统的学科学习中通过体验、认识及内化等过程逐步形成的相对稳定的思考问题、解决问题的思维方法和价值观，实质上是初步得到学科特定的认识世界和改造世界的世界观和方法论。学科思维层次的核心素养，必须在“‘双基层”和“问题解决层”的体验性学习活动中理解和习得。分析化学学科核心素养的五个要素和三个层面，可以发现课程标准提出的前三类核心素养和核心素养三个层面中前二个层面是对应的，都是强调学科知识的建立、解决学科问题的思想、方法。后二类核心素养和“学科思维层”，都是超越了学科的界限，在此基础上形成特有为终身发展的需要的思想和方法。由此可见发展学生的学科核心素养的落脚点是学科教学，离开学科教学来谈学科核心素养提升，只能使核心素养的培养与提升成为无源之水、无本之木。

谈到学科教学，我们自然而然想到当前的教育中出现的问题，目前的应试教育仍然是教育的主流，考什么，教什么，练什么，可以说这一现象在目前乃至今后相当长的时间都很难改变。基础教育课程的改革，从“双基”到“三维目标”、再到“发展学生核心素养”，无论怎样的提法，笔者认为首先是教师要对教学内容和课程有深入的理解，教师在对教学内容和课程有深入的理解的前提下，把学科核心素养的培养落实到教学的过程中，特别是教学质量评价体制中去。因为考试评价是对教育质量监测的重要手段，考试评价和学科核心素养的培养有机结合，可引导学生自觉的实现核心素养，又使学校对新课程的理念实施形成倒逼机制。反之如果教学质量评价体制不能体现学科核心素养，学科核心素养的培养就可能标签化、形式化、边源化。笔者以一道化学高考题为突破口，对三个“海带中提取碘”的流程作比较，分析如何使化学学科核心素养的培养落实到教学的评价中去，谈谈自己的想法。

一、问题的提出

（2015年浙江29题，节选）某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。

实验（二） 碘的制取

另制海帶浸取原液，甲、乙两种实验方案如下：

已知：3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O。

请回答：（3）③下列有关步骤Y的说法，正确的是

。

A.应控制NaOH溶液的浓度和体积

B.将碘转化成离子进入水层

C.主要是除去海带浸取原液中的有机杂质

D.NaOH溶液可以由乙醇代替

④实验（二） 中操作Z的名称是 。

（4）方案甲中采用蒸馏不合理，理由是 。

（答案 ③AB ④过滤 （4）主要由于碘易升华，会导致碘的损失）

试题取材于经典的从海带中提取碘的工业流程，该工业生产过程也是中学课本中的一个典例，是必修的重要内容。以苏教版为例，从海带中提取碘的流程有两个，一个是教材（必修1）P47“从海带中提取碘的工业生产过程”，流程如下。

一个是教材（必修1）P62习题“化学课外活动小组以海带为原料获得少量碘水，并以CCl4为溶剂将碘从碘水中提取碘出来”。流程如下把三个流程放在一起，我们不难发现反应的原理是一样的，都是用氧化剂把碘离子氧化成单质碘，但具体过程却不尽相同。图2、图3流程中除对海带的处理方式不同之外，图3流程显得更可操作性，图1很具体的说明了海带浸取原液制备I2操作流程。用图1流程命题的意图是什么，三个流程图有什么关系呢？带着这些问题不妨作一个深度探讨。

二、问题的思考

问题一：海带的处理是灼烧还是浸泡好？

据文献海带中碘的含量一般在0.3%以上，高可达0.7%-0.9%，海带植物细胞中的碘88.3%为I-，10.3%为有机碘，1.4%为IO3-，灼烧可除去有机物，使有机碘变为I-，实现碘的富集。水浸泡同样可以使I-浸出，但出来的量少一些，速度慢一些，出来的浸泡液中有可溶性有机质，因此在图2从海带中提取碘的工业生产流程中，浸泡液中加了NaOH溶液以除去有机质。由此灼烧还是浸泡都可以对海带进行处理。

问题二：氧化剂是如何选择的？图1流程中选择的是O2，图2流程没有指明氧化剂，图3课外小组选择的是Cl2，为什么不选择双氧水呢？

要回答了解这一问题，首先了解一些常见氧化剂及价格表

从表中很明显看出O2的价格最便宜，而且不产生污染， 因此图1流程中用O2是最经济且不产生污染的氧化剂。双氧水虽然是绿色环保，但价格贵，生产成本高，且稳定性差。化学课外活动小组以作Cl2氧化剂，主要是因为与该节教材内容相适应，以巩固所学的知识，体现Cl2的氧化性。图2流程中没有指明氧化剂是因为工业上不仅仅用某一种氧化剂，要根据实际情况加以选择，这样使流程图更科学，也给学生流下了更多的探讨空间。

问题三：流程图1、图2中用CCl4萃取I2，为什么不能用蒸馏的方法进一步分离I2和CCl4？

查阅资料知CCl4、I2的沸点分别为76.8℃和184.3℃。可用实验验证。用如图4装置对CCl4萃取碘后的溶液蒸馏，收集77℃左右的馏份。（CCl4沸点77℃）。

实验现象：50℃左右即出现紫红色蒸气，77℃时大量紫红色蒸气，蒸馏烧瓶中没有得到紫黑色的碘单质。

实验现象解释：一方面碘在加热过程中升华，常压蒸馏，I2随CCl4挥发；另一方面CCl4中的碘含量很少，因此常压蒸馏后，在蒸馏烧瓶中得不到I2。

问题四：为什么图1流程中最终获得碘单质可以用过滤的方法？

向I2的CCl4溶液中加入NaOH，碘在强碱溶液中发生歧化反应，生成可溶于水的碘化钠和碘酸钠，从而达到分离四氯化碳中I2的目的（3I2+ 6OH-=IO3-+5I-+3H2O），然后在分离后的溶液中加入硫酸酸化，發生归中反应（5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O），生成碘单质，由于I2在水中的溶解度很小[0.028g/100g（20℃）]，过滤分离后即可获得固态I2。

显然，课本上按排图2、图3的流程是有一定的原因的。图2是工业生产过程，图3是活动小组的实验流程。图3活动小组的实验流程设计，更关注学生通过阶段书本知识的学习，根据学生已具备的知识能力，中学实验室现有的仪器和设备，在实验室可以自主探究实验。工业生产流程更接近真实的工业生产，是化学知识在生活、生产中的运用。实验室的设计流程不能全面反应工业生产流程，虽然二者的基本原理是一致的，但具体的流程差别较大，介于学生目前的知识能力，还不能解决所有的问题。图2工业生产流程，没有指明氧化剂，没有对碘的后继制备加以说明，给学生后继学习提供了大的探讨空间。由此可见，仅仅是把书本知识作为事实和结论来占有，忽视思维方式的培养和学科观念的建立，是难以真切地促进学生学科关键能力发展和提升的。图1的高考流程图给了我们启发：化学是一门实验科学，采用以学科思想、学科思维方式和学科方法的建立为目的实验探究学习可以有效达成。重视教材中与生活、生产实际及社会发展紧密联系的化学核心知识，让学生走进实验室，可以使学生不断发现并提出问题，促进学生深度学习，用实验回答我们的困惑。要把工农业生产实际和我们的理论、实验操作结合起来，跳出思维的框框。学生化学学科关键能力的培养要营造合适的问题情境，让课堂与生活对接，为学生提供一些生活情境与背景的实际问题，让学生经历问题的解决过程，并在问题解决的过程中学会收集、整理、筛选、组织、分类和处理各种信息，并通过自己的观察发现、猜想验证及推理建模促进策略的生成。

三、高考试题对化学学科核心素养的落实

1. 试题取材书本，考查核心概念和主干知识，落实双基

试题取材于高中化学必修教材（苏教版“从海水中获得的化学物质”、人教版“海水资源的开发利用”），给出“从海带中提取碘”流程相关信息，考查氧化还原反应、实验基本操作、实验设计和评价，注重对基础知识、基本技能和基本方法的考查，涉及中学化学的主干知识和核心内容。流程中由I-转化成I2，再由I2转化成I-、IO3-，又由I-、IO3-转化成I2，没有一个是书本上现成的反应原理，但却是基础知识理论的深化，平时如果对双基不能加以训练拓展，不注重知识的迁移，是很难读懂流程图，更谈不上解决试题中的问题。

2. 从课本实验到工业生产，进行实验探究和创新意识的培养

以教材中碘的制取为素材，设计成高考题，体现了“源于教材又不拘泥于教材”的命题指导思想。它把学生对教材的理解，工业生产实际结合起来，教材中流程图模糊处理的部分操作具体化，流程更贴近真实的生产实际，进行深层次设问，能力要求高于教材水平。从实验室到工业制法，考查学生真实的应用情景中对信息的获取、分析和处理能力以及知识的迁移应用能力。意在引导中学化学教学应重视教材中的实验素材，关注化学知识在生产生活中的应用，体现化学学科的应用性。可以这样说，如果学生不走进实验室，平时不积极思考、探索书本知识和生产实际如何结合，是很难做好这道高考题的。

作为一线教师，仅仅满足于书本知识，停留在应试目标，让学生机械记忆一些反应原理，合成线路，物质的性质和用途，不进行实验探究，学生的思维得不到发展，老师的思维也缺少深度，更谈不上创新意识的培养。就以这道高考题为例，在教学中，我们常常认为分离I2和CCl4可以用蒸馏的方法，因为从表面上看，它符合蒸馏的分离的条件，I2和CCl4互溶且沸点相差较大，教材上也没有加以说明，所以我们会主观臆断用蒸馏的方法分离I2和CCl4，甚至有些教辅资料目前还认为用蒸馏的方法分离I2和CCl4。我们虽然知道I2在水中的溶解度不大，但实验时，由于生成的I2量少，没有形成晶体，当然就用不到过滤这一操作提取I2。我们很难想到工业上用“反萃取法”，可以在溶液中得到大量I2晶体，最终用过滤操作提取I2。如果平时教学中不进行实验探究，不把书本知识和生产生活紧密结合，不注重创新意识的培养，要高质量的完成高考试题的解答是不可能的。

3. 从生产流程中体现社会责任和绿色化学

《义务教育化学课程标准（2011年版）》的三维目标体系在情感态度与价值观方面明确提出：“感受并赞赏化学对社会的积极作用，关注与社会有关的某些社会问题，增强爱国情感，培养社会责任感。”流程中分别用煅烧法和水煮法提取海带中的碘，旨在通过从海带中提取碘单质，使学生了解从植物中提取物质的一般方法。我们日常生活中用水或酒泡制中药，从草木灰中提取碳酸钾都是用的是这一原理，青蒿素用水煮法提取，其有效成分会被高温分解，获得诺贝尔奖的屠呦呦成功之处在于用乙醚提取青蒿中的有效成分。引导学生把所学的知识与自然、社会、生活及时政要闻热点联系起来，激发学生学习化学的热情，增强社会责任感与爱国热情，树立正确的人生观，价值观。笔者在学完该节课时，设计了以实验为主的实践性作业，例如菠菜中铁元素的检测，对菠菜是用煅烧法还是水煮法，让学生自己查阅资料，进行探究。检索文献表明，菠菜中铁元素以草酸亚铁的形式存在，草酸亚铁属于难溶物。因此只能对菠菜用煅烧法进行处理，这样不仅能巩固学生的知识、技能，激发学生的学习兴趣，更重要的是让学生体会到化学在人类社会发展中的作用。

化学为人类社会发展和进步做出了极大的贡献，但在工业生产过程中更要关注化学生产对人类的影响，尽可能降低生产成本，保护环境，实现循环利用，倡导绿色化学。 三个流程图中对氧化剂的选择，用常压蒸馏的方法不能分离萃取液中I2和CCl4，还有另一方面原因：CCl4是较昂贵的化学试剂，有毒，且易挥发。如果减压蒸馏，能实现有效分离，效果虽好，但成本大，不经济。这些问题的探究和解决，没有刻意去追求什么，更没有贴上学科素养的培养标签，但无不渗透学科素养的培养。同样，平时不重视从绿色化学的本质和社会责任感的高度理解化学中的问题，会使学生对试题的解答产生迷惘。

四、结语

高中化学核心素养的培养是学生核心素养的重要组成部分，如何把学科知识为核心的教学和学科核心素养统一起来，要求我们教学工作者更新思想，不断学习探索。笔者认为谈到学生核心素养，就抱怨目前这种考试制度，认为考试制度制约学生核心素养的形成，这种想法是片面的、甚至是消极的，产生这种想法的一个主要根源是教学评价体制出了问题，学生练习、试题的内容沒有体现对学生核心素养的培养，致使教师对学生核心素养的培养缺少激情，教师没有很好利用教材挖掘培养学生核心素养的内容。在目前现状没有改变的情况下，我们就要从实际出发，求真务实，变消极为积极，化被动为主动，毫不夸张说：目前考纲是我们教学的风向标，考试成绩是考核我们教师的教师实绩重要指标。教师追求教学实绩，无可厚非，如果做到核心素养的培养和教学内容有机结合，试题、考题体现核心素养的培养的同时，引领教师追求对学生核心素养的培养，做到“润物细无声”，不正是我们期盼的吗？有一个不争的事实：教学质量的评价是广大教育工作者的工作的催化剂。核心素养的培养落实到教学评价机制中去，就可形成倒逼机制，自觉行动，成为师生追求的共同目标。文中这道高考题给了很好的范例，让考题引领学科素养的提升，展示了一个全新视角。

我们再回头总结一下三个流程图：实验室的设计流程不能全面反应工业生产流程，事实上我们也不可能通过教科书学习所有工业生产实际问题，不走进实验室，不把生产实际和书本知识结合，不自觉进行化学学科核心素养的培养，就很难高质量完成高考题的解答。通过高考题的解答的分析，会让我们深深体会到只有把学科素养的提升落实到平时教学中去，学生不能仅仅满足于学科知识的掌握，要在平时学习中注重不断的探索，主动发现问题、解决问题，才能在高考中取得理想成绩。“教考和谐，引领课改”是我们广大教育工作者的期盼，要培养学生的科学素养，必须立足于课本，引领在课堂，在试卷上有所体现。基础教育化学课程改革的目标是“提高学生的科学素养”，为了实现这一目标，从学生未来发展需要出发，用试题引领教学，是非常行之有效的做法。本文中的高考题，有机把课本和实际工业生产结合起来，不仅考查学生对课本上基础知识和基本技能的掌握情况，更能引领我们教育工作者要真正落实课改精神，改变教法，转变思路，教学中给学生留下了解社会、深入思考、动手实践的时间。

参考文献

[1] 李艺，钟柏昌.谈“核心素养”[J].2015，（9）：17-23

[2] 王祖浩 普通高中课程标准实验教科书化学1必修 、化学2 必修[M].江苏教育出版社，2013

[3] 陈廷俊.发展学生核心素养的教学实践与思考[J].中学化学教学参考，2017（1-2）：5-8