陈金亮
黑龙江省五大连池风景区高级中学
摘要：本文基于相关理论研究成果整合基础上，结合高中化学学科核心素养的培养体系与复杂问题的概念内涵，对教学实践中的实践设计做简要探讨与分析。
关键词：高中化学；核心素养；复杂性问题
解决复杂性问题已成为学科问题解决领域中的一个新的研究方向，许多实践也表明，复杂问题的解决能够促进学生核心素养的提升。可以说，当前培养和训练学生解决复杂问题的能力已成为了新一轮课程改革下亟待解决的一项实践课题。
一、复杂性化学问题的命题框架
1、化学学科核心素养
学科核心素养是指学生在学习一门课程的过程中逐步形成和培养起来的正确价值观念、必备品质以及关键能力。而化学核心素养则是学生成长发展中必不可少的重要科学素养。在高中阶段，化学核心素养包含了“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”这五个方面，其中前三个维度都充分体现着化学学科的思想与方法，“科学探究与创新意识”则强调从实践层面来激励学生勇于创新，“科学态度与社会责任”则进一步揭示了化学学习更高层次的价值追求。
2、复杂性化学问题设计
高中学生在经历初中以及高中前中期的化学学习后，可以说已经能够初步运用化学的基本概念和原理去解决一些实际生产生活中的问题。以元素化合物的相关性质为例，问题考察的内容可以包括物质的制备，物质的分离与提纯，离子反应与氧化还原反应等基础知识，再结合化学平衡等化学反应原理知识来进行题目难度的适当增加，其中还需要涉及一些高考中常见的化工流程图。题目的编制过程应当注重解题方式的多样化，以求激发和体现出学生的创新性解题思路和行为方案；在文字叙述上，题目信息与语意均要做到大量且丰富，参考往年的期末测试题和高考真题来进行设计。在题型设计上，考虑到选择题和判断题这一类客观题可能会对被试有提示作用，不利于其真实想法的表达，所以复杂性化学问题的设计主要以主观题的形式来呈现。
二、复杂性化学问题设计说明
问题一，以海水提溴的工艺流程为主干，通过简单介绍溴的应用与运输来引出氧化还原反应中的一种特殊类型——歧化反应。该组问题包括三个小题。
溴素是一种重要的化工原料，其广泛应用于医药、制冷剂、感光材料、精细化工等领域。空气吹出法提取溴是一种在预先经过酸化的浓缩海水中，利用氯气置换溴离子来得到单质溴的方法，通过空气吹出Br2后，再用Na2CO3吸收，从而得到含两种钠盐的溶液与一种气体（每3mol Br2发生反应，转移5mol电子），然后调节pH，在酸性环境下发生反应得到溴。题目：如果制得的溴在运输过程中发生泄漏，经常会用碱石灰来进行处理，主要发生的反应包括Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O；3Br2+6NaOH=5NaBr+NaBrO3+3H2O。问题1，从氧化还原角度来找出两个化学反应中的共同点；问题2，请至少写出5种这一类反应的化学方程式；问题3，请写出空气吹出法步骤中涉及的离子方程式。问题1考察的内容是氧化还原反应的基本概念，解答时需要分析溴和氢氧化钠发生的两个氧化还原反应来找出其中的共同点。问题2考察的是根据题目要求书写化学方程式，解答时需要用到上一题中所得出的结论，因此可依据的条件（共同点）是非常多的，属于开放式问题。
问题3考察的内容是根据工艺流程图要求来书写陌生的例子反应方程式，在阅读信息的基础上挖掘题目中的隐含信息，并找出溴和碳酸钠在反应时的系数比。整体下来，主要考察的是“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”两大核心素养。
问题二，以碳酸锂的制备工艺流程为主干，通过简单介绍碳酸锂的制备来设计三个小问题。合金废料（酸浸）得到浸出液与金属M，浸出液含H2O2和氨水（此为环节1），分为滤渣与滤液，滤液与Na2CO3溶液产生反应可得Li2CO3（此为环节2）。观察常温下Fe（OH）3在水中对称点溶解平衡曲线思考在环节1中加入氨水的作用是调节溶液的pH，能够使溶液杂质离子刚好完全沉淀而全部除去。已知常温下的pH约为7.3时，Li+开始沉淀，求调节溶液pH的范围。在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的性质是相似的，请预测Li2CO3在水中的溶解性？已知Li2CO3的荣嫉妒会随温度的升高而降低，那么在环节2中，蒸发浓缩结束后还需要进行什么操作，其目的是什么？金属M是哪一种物质？现有金属M的氧化物MO，锂，铁，稀硫酸和碳，请设计至少5种获得金属M的方案。问题1考察了沉淀溶解平衡与溶液pH的相关内容；问题2考察了物质的性质及其分离方法，需要运用对角线规则，体现着陌生知识与原理类知识的结合；问题3考察的是运用题目给出的条件来设计制备方案，需要学生熟悉金属的冶炼与铜反应的化学方程式。整体来看，题目考察的核心素养维度为“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”两大核心素养，最后一题同样具有开放性特点。
问题三，以重铬酸钾的制备工艺流程为载体，通过简单介绍重铬酸钾的应用来设置问题。重铬酸钾（K2Cr2O7）是一种强氧化剂，常用于制铬矾、火柴、铬颜料、电镀以及有机合成等领域。工业上常用铬铁矿，主要成分为FeOCr2O3，杂质为Al2O3，属于原料生产重铬酸钾，而实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺为，铬铁矿粉经过碱浸和过滤，得到滤液A，经过pH=8~9的调节后，过滤得到滤液B，之后再经过酸化和与KCl反应实现浓缩、过滤和干燥，最后得到K2Cr2O7。整个碱浸发生的反应过程如下：
6FeOCr2O3+24NaOH+7KClO3?12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O。调节pH为8~9后，过滤得到的滤渣是什么？滤液B中主要含有那种物质。将K2Cr2O7，稀H2SO4和K2Cr2O7，NaOH溶液与分别与乙醇、碘化钾和硫酸亚铁进行反应，前者依次呈现出了绿色、绿色和浅绿色，后者与乙醇和碘化钾并无明显现象，仅与硫酸亚铁反应生成了红褐色沉淀。据此思考这些物质之间都发生了哪些反应？结合这些探究过程，你认为影响物质氧化性的因素是什么？第一个问题主要考察了物质的性质与推断，以及化学反应理论，解答时需要分析过程图以及狂徒来推断每个步骤发生的反应，结合铬酸在不同pH下的存在形式来指导滤液B中主要包含了哪种物质。第二个问题考察的主要内容是物质的性质与推断，以及氧化还原反应和化学反应理论。比如通过不同物质在不同酸碱环境下与重铬酸钾的对比实验来找出影响物质氧化性的因素，这体现着陌生元素化合物知识与原理类知识的结合。综合来看，本题考察核心素养的维度涉及“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”三方面。
综上所述，问题的设计无论是普通问题还是复杂性问题，都应当遵循难易适中的原则，通过不同的特征组合来设置出不同难度梯度的试题。因此，复杂性化学问题的设计可以适当地超出课程标准的范围，通过丰富的真实情境来引导学生从实际生活出发，在情境中学习新知，探索未知，启发思维，从而对问题情境中出现的新信息引起重视和利用，这相比于直接引入一些对学生记忆负担过重的陌生知识更加能够被学生所接受，而且有利于加深其对于已知的理解，深化思维能力与核心素养。
参考文献：
[1]高少鹏.高中化学教学中的探究问题设计[J].考试周刊,2018(52):160.
[2]廉萍. 高中化学培养高阶思维能力的问题设计研究[D].曲阜师范大学,2018.