2023年高考化学全国卷试题分析与启示｜关注
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2023年高考对于全国大部分地区是基于新课标、使用新教材、落地新高考的“三新”第一年。这篇文章以2023年6套高考和学业水平等级性考试化学试题为研究样本，依次从真实情境、必备知识、关键能力三个维度进行定量分析并结合具体典型试题案例进行阐释，得出2023年高考化学试题的特点，并据此提出教学建议。一起来看——
一、高考试题分析模型的确定
2023年高考对于全国大部分地区是基于新课标、使用新教材、落地新高考的“三新”第一年。教育部教育考试院对今年高考化学全国卷的评价是“遵循高中化学课程标准，引导依标教学；依据中国高考评价体系，突出关键能力考查，充分发挥高考育人功能和积极导向作用”。本文拟从定量的视角对今年高考化学试题进行评析。
化学学业水平等级性考试主要是依据学业质量标准对学生的化学学科核心素养及其表现水平进行总体刻画，而化学学科核心素养是指“学生通过化学学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力”，因此学业质量水平考试应“以核心素养为测试宗旨，以真实情境为测试载体，以实际问题为测试任务，以化学知识为解决问题的工具”，从中提出“情境创设、任务设计和内容整合”三个层面[1]，其中不同能力水平的“任务设计”可用“关键能力”代替。由此，我们构建了如图1所示的基于化学学科核心素养的高考试题分析模型系统，以期实现考试与教学从“双重变奏”到“良性互动”。
图1：高考化学试题分析模型
由图1可知，素养导向的教学变革就是为了让学生能够解决未来现实世界中的复杂问题[2]，真实情境是实现“知识能力立意”向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”[3] 转变的重要载体，具体到化学学科，即通过精心遴选日常生活、生产环保、实验探究、化学史料、学术探索[4] 等情境，实现对不同内容、不同水平学科素养的考查。必备知识是指最有素养发展价值的核心知识，涵盖必修和选择性必修课程的所有内容，具体包括化学语言与概念、物质结构与性质、反应变化与规律、物质转化与应用、实验原理与方法[5]。关键能力是实现知识向素养转化的关键路径，根据化学学科的特质，提出“理解与辨析、分析与推测、归纳与论证、实验与探究”等四大学科关键能力[6]。通过遴选不同陌生度的真实情境、融入不同关联度的必备知识、设计不同水平关键能力的实际问题，使化学学科核心素养落地。
2023年高考坚持素养立意，强化关键能力考查，本文以2023年高考化学全国甲卷（四川、广西、贵州、西藏）、全国乙卷（河南、陕西、江西、甘肃、内蒙古、青海、宁夏、新疆）和全国新课标卷（安徽、山西、吉林、黑龙江、云南）、北京卷、广东卷、浙江卷作为研究样本，共计20个省（区、市），涵盖全国大部分省份，具有典型性和代表性，分别从真实情境、必备知识、关键能力三个维度展开定量研究，并结合典型试题进行分析，以冀能对今后的课堂教学改进有所启发。
二、2023年高考化学试题特点
（一）精心遴选真实情境，彰显化学学科价值
2023年高考化学试题精心遴选情境素材，注重联系生产生活实际，体现学科社会功能，彰显化学学科的价值。不同情境素材在不同试卷中的占比如图2所示。
图2：不同情境素材在不同试卷中的占比
由图2可知，各套试卷均注意真实情境的遴选，激发学生学习的兴趣，意在让学生完整解决真实复杂问题。首先，各套试卷均注意情境的覆盖面。各套试卷均能基本覆盖5大真实情境，只有全国甲卷和浙江卷在化学史料情境这方面没有涉及。其次，各套试卷均注意情境的体验性。各套试卷通过精心遴选学生日常生活中能接触到的真实问题，让学生感受到化学就在我们身边。比如浙江卷第6题以“利用头发中蛋白质发生化学反应实现对头发定型”的化学烫发过程为情境素材，考查其中涉及的外加药剂的还原性、氧化性以及其中蕴含的S-S键断裂的相关问题。北京卷第5题以“利用电化学装置综合回收利用工业废气中的CO2和SO2”为情境素材，考查其中涉及的装置分析及绿色化学的相关内容。再次，各套试卷均注意情境的价值性。通过遴选化学史上尤其是我国灿烂辉煌悠久的历史情境素材，树立做中国人的底气、志气和豪气。全国新课标卷第7题以文物研究和修复中“竹简、龟甲、古陶瓷、古壁画”中涉及的化学物质及其分类作为情境素材，考查基本概念，意在让学生有扎实的文化积淀。广东卷第8题以2022年诺贝尔化学奖“点击化学”为情境素材，考查其中涉及的官能团性质、反应类型等有机化学基础核心知识，意在让学生有高远的国际视野。最后，各套试卷均注意情境的探究性。通过精心遴选有探究价值的问题，开展科学探究，培养学生的创新意识和创新思维。北京卷第19题以“实验探究Cu被I2氧化的产物及铜元素的价态”为情境素材，帮助学生实现从“理想转化”向“实际转化”的认识进阶，在探究过程中很好地培养了学生的科学思维和科学实践能力。通过设计不同陌生度和复杂度的真实情境，很好地检测了学生的素养水平，与素养导向的教学形成呼应，有利于教考衔接、教考共振。
（二）深化必备知识融合，体现迁移应用价值
2023年高考化学试题精心遴选最有素养发展价值的知识，注重知识的综合性和应用性，体现知识迁移应用的价值。不同类型知识在不同试卷中的占比如图3所示。
图3：不同类型必备知识在试卷中的占比
由图3可知，各套试卷均注重必备知识的合理覆盖，深化综合性考查，促进学生知识体系的构建。首先，各套试卷均注意各项必备知识的合理分布。考题覆盖化学语言与概念、物质转化与应用、化学变化与规律、物质结构与性质、实验原理与方法考查等方面。其次，各套试卷均注意对新课标新增的知识进行积极回应。北京卷第16题以CO2和NH3为原料合成尿素的反应过程，浙江卷第14题以O3在没有催化剂和有催化剂的情况下生成O2的反应历程，全国新课标卷第29题以工业合成氨在Fe催化剂上的反应机理，这些情境素材均体现了对新课标变化点的回应。再次，各套试卷均关注学科内模块及学科间的有效融合，注重知识结构化。广东卷第18题以氨浸工艺提取矿石硝酸浸取液中的Ni、Co为情境素材，在传统工业流程的考点上新增加了晶体类型的判断及晶胞结构的分析，有效地将物质结构与性质融入物质转化的考查中，体现了转化的价值。浙江卷第20题以ZnO@MOF荧光材料测定1个人血浆铜蓝蛋白分子中铜原子的数量，将化学材料科学与生物科学跨学科有效关联起来，培养学生融会贯通、化知成智的信心与能力[7]。
（三）突出关键能力考查，体现核心素养导向
2023年高考化学试题突出关键能力的考查，体现素养导向，落实新课程理念。不同水平关键能力在不同试卷中的占比如图4所示。
图4：不同能力水平关键能力在试卷中的占比
由图4可见，各套试卷均体现素养立意，凸显关键能力的考查。
首先，重视理解与辨析能力的考查，体现基础性。各套试卷关于理解与辨析能力的考查在全卷中的占比均超过了10%，其中浙江卷、全国甲卷、全国乙卷均超过了18%。理解与辨析能力与PISA科学测试能力目标中的“科学地解释现象”相对应，主要是指掌握已学过的化学符号、概念、原理和事实等术语知识内容，并能融会贯通；辨识模型、图表等各种类型的信息，从中提取关键内容并与已学知识进行整合；辨析在解决生产、生活与社会问题过程中运用的基本化学原理和方法，并能解答简单化学问题。[8]
其次，重视分析与推测能力的考查，体现综合性。推理能力是最具有化学学科特色的关键能力，各套试卷在这方面均分配了较大分值和比例。各套试卷关于分析与推测能力的考查在全卷中的占比均超过了30%，其中全国甲卷和北京卷更是超过了40%。分析与推测能力，主要是指基于对化学反应规律的认识，运用比较和分类等方法，预测物质的性质或可能发生的反应及产物；根据物质的性质或反应现象等，判断物质的结构特征；结合化学原理，推测简单反应的过程和机理。[9]
再次，重视归纳与论证能力的考查，体现应用性。各套试卷均重视归纳与论证能力的考查，占比均超过了16%，其中全国乙卷、广东卷、全国新课标卷更是超过了25%。归纳与论证能力与PISA科学测试能力目标中的“科学地解释数据和证据”相对应，主要是指认识不同呈现方式的数据和信息，利用数学方法对数据进行转换，推导物理化学参数及它们之间的定量关系，归纳总结出变化特征和规律；比较不同方式得到的结果，论证并得出科学合理的结论。[10]
最后，重视实验与探究能力的考查，体现创新性。各套试卷均高度重视实验与探究能力的考查，占比均超过了17%，其中北京卷、浙江卷甚至超过了28%，充分体现了化学以实验为基础的学科特质。实验与探究能力与PISA科学测试能力目标中的“评价和设计科学探究”相对应，主要是指根据实验操作和过程，分析实验目的或预测实验结果；根据实验目的和要求，设计或评价简单实验方案；描述实验现象，处理、分析实验数据和结果，得出相应结论；在运用规律、原理和方法解决生产生活、实践探索、科学研究等实际问题的过程中，构建解决问题的模型，清晰、准确而有逻辑地运用化学专业术语、数据图表和模型等方式表达自己的观点和方案，科学而有创造性地解决问题。[11]
三、教学启示
2023年高考化学试题加强教考衔接，助力教育教学改革，很好地体现了新课标的素养导向作用、新教材的育人载体作用，对日常教学起到了很好的方向引领，有利于发展学生的化学学科核心素养。
（一）遴选真实情境，让学生实现从“解题”到“解决问题”
情境提供了联结现实生活世界和学科领域的桥梁，为引发学科核心素养的表现提供了载体[12]，因此“无情境不成题”。由此给我们的教学启示是：无情境不教学。首先，没有融入真实情境的教学很容易得到错误的结论。在去情境的教学中，谈到反应物浓度对化学反应速率影响的时候，教师往往喜欢帮助学生梳理出这样的结论“对于气体参加的反应，增大反应物浓度（气体），化学反应速率增大”，但是对于反应“CO+NO2===CO2+ NO”，其速率方程为υ=kc2（NO2），很显然，此时增大反应物CO的浓度，化学反应速率却不变。其次，融入真实情境的教学可以帮助学生多角度综合分析问题，实现从“解题”到“解决问题”。浙江卷第19题（5）问“在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附（快速）、反应及产物分子脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因是”就是基于真实情境解决问题的典型案例。“一般来说，随着温度的升高反应速率先增大后降低的原因”因为学生的大量刷题已经基本形成了答题模板，即温度过高会导致催化剂的失活或者反应物受热易分解或易挥发，而这道题除了传统的“温度过高催化剂活性降低”外，还要求学生基于真实情境现场学习“在催化剂活性温度范围内，水煤气变换的反应历程”，由此归纳总结出“温度过高时，不利于反应物分子在催化剂表面的吸附，导致反应物分子在催化剂表面的吸附量及浓度降低，反应速率减小”。通过真实情境，很好地防止了机械刷题，有利于培养学生的化学学科核心素养，提升学生分析和解决问题的能力。
（二）关联必备知识，让学生实现从“应知”到“应用知识”
知识关联有利于促进学生将化学学科知识转化为化学学科核心素养，由此给我们的教学启示是：要打破知识之间的界限，从知识的结构化走向知识关联的结构化。2023年之前高考化学试题中的物质转化题被中学教师俗称“工业流程题”，考点基本套路化，即主要聚焦“价—类”二维的理想转化、平衡速率的实际转化、分离提纯的实践转化、绿色环保的工程转化，并在此基础上构建了相对程式化的解题模型。物质转化题一般利用矿石或者废渣生产有高附加值的金属及其化合物。很显然，这些金属及其化合物一定是有特殊结构或者特殊功能的材料，因此其中一定涉及物质结构与性质的相关知识；选择什么样的分离提纯方法，往往是根据组分中不同溶质的溶解性、挥发性等性质选择对应的类似萃取、蒸馏等操作，其实质也是由其不同组分的结构决定的。因此打破模块间固有的藩篱，打破试题已有的固定模式，融通各个模块，实现知识关联的结构化势在必行。广东卷第18题就打破了物质转化题的固有命题模式，有效地将《物质结构与性质》模块的相关知识融入其中，体现了知识解决问题的价值与功能。特别值得一提的是，（4）问提供了“（NH4）2CO3会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了NH4Al（OH）2CO3的明锐衍射峰”的相关信息，由此让学生判断NH4Al（OH）2CO3是否属于晶体并分析（NH4）2CO3提高Ni、Co浸取速率的原因。前者要求学生关联《物质结构与性质》教材中“X射线衍射图谱显示有明锐衍射峰的其内部微粒在空间按照一定规律或周期性重复排列而成的固体物质成为晶体”，后者关联必修1教材中胶体的吸附性的相关内容，因此提高浸取速率的主要原因是“减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹，增加了滤泥与氨性溶液的接触面积”。打破知识之间的界限，从“应知应会”到“应用知识”，很好地体现了关联的知识在发展学生化学学科核心素养中的特殊价值和功能。因此，在日常的教学过程中，加强知识关联的结构化，构建系统化、一体化、整体化的知识体系，有利于实现知识向素养转化。
（三）落实关键能力，让学生实现从“用中学”到“创中学”
关键能力是发展学科核心素养、培育核心价值的能力基础[13]，因此“无思维不命题”。由此给我们的教学启示是：无思维不教学。在日常教学过程中，要注意关键能力培育的进阶性，既不能一直在低阶的“理解与辨析能力”中夯实基础，也不要一直在高阶的“实验与探究能力”中培育创新思维，要通过合理调控关键能力的进阶水平，最终发展学生的化学学科核心素养。当然，在具体的教学过程中，还可以通过调控驱动性问题的开放度来设计合理的学习任务。学生思维活跃，参与度好的时候可以将问题设计为自主角度，以期激发更多的智慧火花；学生很难找到解决问题的切入口，可以将问题设计为提示角度；如果学生完全没有思路，则可以将问题设计为指定角度。通过调控驱动问题的开放度，让不同水平层级的学生都学有所获、学有所得。北京卷第16题以“尿素的合成与发展”的化学史为情境素材，依次设计了不同复杂度和开放度的问题，既有利用“氰酸银与氯化铵在一定条件下实现无机物到有机物尿素”合成的化学方程式书写的“理解与辨析能力”的考查，又有以“CO2和NH3为原料在一定条件下合成尿素的关键步骤”能量变化示意图的“分析与推测能力”的考查，也有电催化CO2和NO3-常温常压下合成尿素的电解池中电极判断及电极反应式等问题的“归纳与论证”的考查，更有尿素样品含氮量测定的“实验与探究能力”的考查。一道题目一气呵成，完美涵盖并依次进阶了化学学科关键能力的考查，很好地考查了学生在面对情境时认识问题、分析问题和解决问题的能力。因此，在日常教学过程中，要合理拆解真实复杂情境，融入结构化的必备知识，设计不同能力水平的驱动性问题，实现从“用中学”到“创中学”，真正发展学生的化学学科核心素养。
注释
[1] 杨磊，吴欣歆，郑国民. 义务教育新课标背景下语文学业水平考试的命题模型建构与应用[J]. 中国考试，2023（6）：40-48.
[2] 刘徽．真实性问题情境的设计研究[J]. 全国教育展望，2021（11）：26-44.
[3] 张开，单旭峰，巫阳朔，等. 高考评价体系的研制解读[J]. 中国考试，2019（12）：13-20.
[4] 江合佩，单旭峰，王春. 高考化学试题真实情境的建构：思路、内涵与教学策略[J]. 教育测量与评价，2023（1）：51-61.
[5] 单旭峰. 基于高考评价体系的化学科考试内容改革实施路径[J]. 中国考试，2019（12）：45-52.
[6][8][9][10][11] 单旭峰. 高考化学学科关键能力的建构思路、基本内涵与考察实施路径[J]. 课程·教材·教法，2022（6）：139-146.
[7] 郭华. 跨学科主题学习：提升育人质量的一条新路径[J]. 人民教育，2023（2）：25-27.
[12] 杨向东. 指向学科核心素养的考试命题[J]. 全球教育展望，2018（10）：39-51.
[13] 李勇，赵静宇，史辰羲. 高考评价体系的基本内涵与主要特征[J]. 中国考试，2019（12）：7-12.
本文系全国教育科学规划2018年度课题“STEM视域下中学理化项目式学习课程实践研究”（编号：FHB180605）、福建省教育科学“十四五”规划2021年度立项课题“SOLO分类理论观照下的教育写作研究”（编号：FJJKZX21-511）研究成果之一
（作者系中国教育学会理事，福建省厦门市教育科学研究院高中化学教研员，高级教师）
文章来源｜《人民教育》2023年第15-16期，原标题为《实现考试与教学的“良性互动”——2023年高考化学全国卷试题分析与启示》
文章作者｜江合佩
责任编辑｜谭希
微信编辑｜陶玉祥
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