化学学科核心素养.doc
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1、化学学科核心素养学科核心素养是学科育人价值的集中体现,是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值理念、必备品格和关键能力。高中化学学科核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分,是学生综合素质的具体体现,反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求,全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值。化学学科核心素养包括“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个方面。素养1 宏观辨识与微观探析能从不同层次认识物质的多样性,并对物质进行分类;能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念。
2、能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。能通过观察、辨析一定条件下物质的形态及变化的宏观现象,初步掌握物质及其变化的分类方法,并能运用符合表征物质及其变化;能从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的联系,形成“结构决定性质,性质决定用途”的观念,能根据物质的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质和可能发生的变化。例一:石墨炔碳纳米结心材料,由于其特殊的电子结构及优异的性能,有望得以广泛应用。石墨炔的结构片断如图所示,下列叙述正确的是( ) A.石墨炔属于烃类 B.有3种不同的碳碳键C.是电的良导体 D.所有碳原子共平面命题意图:试题考查考生的观察理解能力、联想迁移能力力图体现核心养中
3、“结构决定性质,性质决定用途”的观念。解析:由结构图知,每一个碳原子以4个键与其他碳原子相连,石墨炔中有H原子,所以石墨炔不属于烃,是碳的一种新的单质,A错;结构图中,有碳单键、碳碳双键、碳碳三键和苯环中的独特的碳碳键,共有4种不同的碳碳,B错;碳原子最外层的4个价电子均形成共价键,没有自由移动的电子所石墨炔不是电的良导体,C错;联想乙烯(键角约为120)、乙炔(键角约为180)的结构可知,石墨炔分子中的所有碳原子共平面,D正确。素养2 变化观念与平衡思想能认识物质是运动和变化的,知道化学变化需要一定的条件,并遵循一定规律;认识化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化;认识化学变化有一定
4、限度、速率,是可以调控的。能多角度、动态地分析化学变化,运用化学反应原理解决简单的实际问题。能认识物质是在不断运动的,物质的变化是有条件的:能从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化,关注化学变化中的能量转化从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行分类研究,逐步揭示各类变化的特征和律;能用对立统一、联系发展和动态平衡的观点考察、分析化学反应,预测在条件某种物质可能发生的化学变化。例二:中国科学家用毛笔书写后的纸张作为空气电极,设计并组装了轻型、柔性且可折叠的可充电锂空气电池(图1),电池的工作原理如图2.下列有关说法正确的是( ) A.放电时,纸张中的石墨作锂电池的负极B.放电时,L
5、i+由正极经过有机电解质溶液移向负极C.开关K闭合给锂电池充电,x为直流电源正极D.充电时,阳极的电极反应式为Li2O2-2e-=O2+2Li+命题意图:柔性电子技术有可能带来一场电子技术革命。目前柔性储能器件相对较低的理论能量密度限制其在柔性电子产品中,的进一步应用,该研究成果为具有超高能量密度的锂空气电池应用于柔性电子器件提供了可能性。该题力图体现“能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断”的核心素养要求。解析:纤维素不导电,石墨导电,故放电时,纸张表面毛笔书写后留下的石墨为电池正极,A错;原电池或电解池工作时,电解质中阴、阳离子的移动方向一般遵循“阴阳相吸”,即电池放电时,电解质中
6、的阳离子移向阴极(电池的正也可以叫阴极),据此可快速判断放电时,带正电荷的Li由负极经过有机电解质溶液移向正极(阴极),B错;充电时,直流电源负极与电池负极(金属锂)相连故x为负极,C错;充电时,空气电极作阳极,此时Li2O2失去电子生成O2: Li2O2-2e-=O2+2Li+D正确素养3 证据推理与模型认知具有证据意识,能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设,通过分析推理加以证实或证伪;建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系,建立认知模型,并能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。证据推理与模型认知能初步
7、学会收集各种证据,对物质的性质及其变化提出可能的假设:基于证进行分析推理,证实或证伪假设:能解释证据与结论之间的关系,确定形成科结论所需要的证据和寻找证据的途径:能认识化学现象与模型之间的联系,能用多种模型来描述和解释化学现象,预测物质及.其变化的可能结果;能依据物及其变化的信息建构模型,建立解决复杂化学问题的思维框架。例三: 素养4科等探究与创新意识认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动;能发现和提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发,依据探究目的,设计探究方案,运用化学实验、调查等方法进行实验探究;勤于实践,善于合作,敢于质疑,勇于创新。素养5 科学态度与社会责任具有
8、安全意识和严谨求实的科学态度,具有探索未知、崇尚真理的意识;深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献;具有节约资源、保护环境的可持续发展意识,从自身做起,形成简约适度、绿色低碳的生活方式;能对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断,能参与有关化学问题的社会实践活动。上还5个方面立足高中学生的化学学习过程,各有侧重,相辅相成。“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”要求学生形成化学学科的思想和方法;“科学探究与创新意识”从实践层面激励学生勇于创新;“科学态度与社会责任”进一步揭示了化学学习更高层次的价值追求。上述化学学科核心
9、素养将化学知识与技能的学习、化学思想观念的建构、科学探究与问题解决能力的发展、创新意识和社会责任感的形成等多方面的要求融为一体,体现了化学课程在帮助学生形成未来发展需要的正确价值观念、必备品格和关键能力中所发挥的重要作用。附录1 化学学科核心素养的水平划分素养水平素养1 宏观辨识与微观探析水平1能根据实验现象辨识物质及其反应,能运用化学符号描述常见简单物质及其变化,能从物质的宏观特征入手对物质及其反应进行分类和表征,能联系物质的组成和结构解释宏观现象。水平2能根据实验现象归纳物质及其反应的类型,能运用微粒结构图式描述物质及其变化的过程,能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不同类物质性质差异及
10、其原因,解释同类的不同物质性质变化的规律。水平3能从原子、分子水平分析常见物质及其反应的微观特征,能运用化学符号和定量计算等手段说明物质的组成及其变化,能分析物质化学变化和伴随发生的能量转化与物质微观结构之间的关系。水平4能依据物质的微观结构,描述或预测物质的性质和在一定条件下可能发生的化学变化,能评估某种解释或预测的合理性;能从宏观与微观结合的视角对物质及其变化进行分类和表征。素养水平素养2 变化观念与平衡思想水平1能认识到物质运动和变化是永恒的,能归纳物质及其变化的共性和特征,能认识化学变化伴随着能量变化;能根据观察和实验获得的现象和数据概括化学变化发生的条件、特征与规律。水平2能从原子、
11、分子水平分析化学变化的内因和变化的本质,能理解化学反应中量变和质变的关系;能从质量守恒,并运用动态平衡的观点看待和分析化学变化;能运用化学计量单位定量分析化学变化及其伴随发生的能量转化。水平3形成化学变化是有条件的观念,认识反应条件对化学反应速率和化学平衡的影响,能运用化学反应原理分析影响化学变化的因素,初步学会运用变量控制的方法研究化学反应。水平4能从不同视角认识化学变化的多样性,能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示化学变化的本质特征;能对具体物质的性质和化学变化做出解释或预测,能运用化学变化的规律分析说明生产、生活实际中的化学变化。续表素养水平素养3 证据推理与模型认知水平1能从物质
12、及其变化的事实中提取证据,对有关的化学问题提出假设,能依据证据证明或证伪假设;能识别化学中常见的物质模型和化学反应的理论模型,能将化学事实和理论模型之间进行关联和合理匹配。水平2能从宏观和微观结合上收集证据,能依据证据从不同视角分析问题,推出合理的结论;能理解、描述和表示化学中常见的认知模型,指出模型表示的具体含义,并运用于理论模型解释或推测物质的组成、结构、性质与变化。水平3能从定性与定量结合上收集证据,能通过定性分析和定量计算推出合理的结论;能认识物质及其变化的理论模型和研究对象之间的异同,能对模型和原型的关系进行评价以改进模型;能说明模型使用的条件和适用范围。水平4能依据各类物质及其反应
13、的不同特征寻找充分的证据,能解释证据与结论之间的关系;能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析以建构相应的模型,能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题;能指出所建模型的局限性,探寻模型优化需要的证据。素养水平素养4 科学探究与创新意识水平1能根据教材中给出的问题设计简单的实验方案,完成实验操作,观察物质及其变化的现象,客观地进行记录,对实验现象作出解释,发现和提出需要进一步研究的问题。水平2能对简单化学问题的解决提出可能的假设,依据假设设计实验方案,组装实验仪器,与同学合作完成实验操作,能运用多种方式收集实验证据,基于实验事实得出结论,提出自己的看法。水平3具有较强的问题意识,能在与同学
14、讨论基础上提出探究的问题和假设,依据假设提出实验方案,独立完成实验,收集实验证据,基于现象和数据进行分析并得出结论,交流自己的探究成果。水平4能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题,根据假设提出多种探究方案,评价和优化方案,能用数据、图表、符号等处理实验信息;能对实验中的“异常”现象和已有结论进行反思、提出质疑和新的实验设想,并进一步付诸实施。续表素养水平素养5 科学态度与社会责任水平1具有安全意识,逐步养成严谨求实的科学态度,不迷信,能自觉抵制伪科学;能列举事实说明化学对人类文明的伟大贡献,主动关心与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题,形成与环境和谐共处,合理利用自然资源的观念。水平2
15、崇尚科学真理,不迷信书本和权威;具有“绿色化学”观念,能运用所学知识分析和探讨某些化学过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响,并对这些影响从多个方面进行评估。水平3具有理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题;在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。水平4尊重科学伦理道德,能依据“绿色化学”思想和科学伦理对某一个化学过程进行分析,权衡利弊,作出合理的决策;能针对某些化学工艺设计存在的各种问题,提出处理或解决问题的具体方案。【试题】我国科学家屠呦呦因成功提取青蒿素而获得2015年诺贝尔生理
16、学或医学奖。青蒿素是治疗疟疾的有效药物,它的使用在全世界“拯救了几百万人的生命”。科学家研究确认青蒿素分子结构如图6所示,请同学们在仔细观察、分析的基础上,回答下列问题。 (1)青蒿素属于内酯化合物(在同一分子中既含有羧基,又含有羟基,二者脱水结合而成的产物),请用笔在图6中将青蒿素分子里的内酯基标示出来;根据酯的性质推断青蒿素可能具有的某种化学性质和反应条件,并给予解解。(2)研究团队先后经历了用水、乙醇、乙醚提取青蒿素的探究过程,最终确认只有采用低温、乙醚冷浸等方法才能成功提取青蒿素;研究发现这是因为青蒿素分子中的某个基团在提取过程中对热不稳定。实验证明,该基团还能与碘化钠作用生成碘单质。
17、试对图6中的各种基团进行分析,推测写出该基团的结构式,并说明理由。(3)科学家在青蒿素的研究中进一步发现,一定条件下硼氢化钠(NaBH4)能将青蒿素选择性地还原生成双氢青蒿素,其分子结构如图7所示。因双氢青蒿素比青蒿素水溶性好,所以治疗疟疾的效果更好。试从分子结构与性质关系的角度推测双氢青蒿素水溶性增强、疗效更好的主要原因。 【说明】对本试题的设计的说明。(1)测试宗旨(核心素养)本试题测试宗旨主要是“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养,要求学生能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念;能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。该试题所提出的
18、三个实际问题均从不同侧面反映了上述测试宗旨的要求。具体的测试目标包括:要求学生从构成物质微粒、官能团等方面说明物质的主要性质(学业质量水平2,试题第一问);能根据物质的组成、微粒的结构等说明或预测物质的性质,评估所做说明或预测的合理性(学业质量水平4,试题第二、三问)。(2)测试载体(真实情境)本试题以屠呦呦成功提取青蒿素获得2015年诺贝尔生理学或医学奖为背景,结合高中化学教学实际,围绕青蒿素、双氢青蒿素研制和分子结构确认过程中的关键环节,创设了真实、有意义的测试情境,并在此基础上设计出该试题的测试任务,不仅有利于促进学生思考、推理和判断,也有利于培养学生的科学态度与社会责任。(3)测试任务
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