趙銘 趙宇宣
摘要:化學(xué)主觀題在高考中比例呈現(xiàn)升高的態(tài)勢,隨著智能閱卷手段的日趨完善,為主觀題評閱的效度、信度和區(qū)分度提升提供有力支撐。化學(xué)主觀題從應(yīng)答方式看主要有三種,從表征形式看主要有五種。主觀題的理答一般分為四個步驟:清晰目標(biāo)指向、掌握轉(zhuǎn)化策略、學(xué)會調(diào)用技巧、熟練規(guī)范表述。這四個步驟并不是相互獨(dú)立的,在處理問題的過程中可以整合使用。
關(guān)鍵詞:化學(xué)主觀題;呈現(xiàn)方式;分類;理答策略;智能答卷
文章編號:1005–6629(2016)9–0081–05 中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
隨著課程改革的深入,化學(xué)試題呈現(xiàn)方式正在悄然發(fā)生變革。主觀性試題的分值比例較大,以高考為例,理科綜合卷中的主觀題比例為62%,江蘇卷等單科卷主觀題比例為67%,今后有進(jìn)一步增大主觀題在總分中比例的可能。因此,研究化學(xué)試題解題邏輯,尤其是怎樣將“試題語言轉(zhuǎn)化為問題語言”顯得尤為重要,因?yàn)椋鉀Q主觀題更需要一種科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬻w系來支撐。
1 主觀題的特點(diǎn)
主觀題(Constructed Response Item,簡稱為CR)指的是考生需要組織文字、數(shù)字、圖形等材料回答某個問題,而不是從命題者提供的若干備選答案中選擇一個或多個選項(xiàng)的一類開放式題型[1]。常見類型包括填空、簡答、論述、計(jì)算與推演、實(shí)驗(yàn)等。從教育測量學(xué)角度看,主觀題的優(yōu)點(diǎn)主要有三點(diǎn):一是方便考查考生綜合應(yīng)用能力;二是方便考查考生一些深層次的思維品質(zhì),如發(fā)散思維、創(chuàng)造性思維等;三是能彌補(bǔ)紙筆測試不足,適當(dāng)滿足實(shí)踐類試題通過紙筆達(dá)成一定測量目標(biāo)。眾多專家學(xué)者比較青睞主觀題對學(xué)生深度認(rèn)知和思維品質(zhì)考查的優(yōu)勢。主觀題的缺點(diǎn)也比較明顯,一是隨機(jī)誤差大,評分者信度低;二是系統(tǒng)誤差大,內(nèi)容效度低;三是趨中現(xiàn)象明顯,區(qū)分度低;四是命題組卷、閱卷組織等困難。因而,當(dāng)前仍然保留一定比例的客觀題(選擇題等)是一種調(diào)和的做法。
隨著主觀題自動閱卷技術(shù)的實(shí)現(xiàn),在不遠(yuǎn)的將來,計(jì)算機(jī)自動評判系統(tǒng)日益完善,效度、信度和區(qū)分度的日益增強(qiáng),主觀題比例增加甚至全覆蓋將成為趨勢。主觀題自動閱卷技術(shù)主要是模擬教師閱卷的思維,先找到考生答案中的關(guān)鍵詞(得分點(diǎn)),再根據(jù)語序等進(jìn)行相似度匹配,最終由計(jì)算機(jī)給出考生得分[2]。自動閱卷的主要難點(diǎn)表現(xiàn)在主觀題的自動閱卷上,只有不斷完善現(xiàn)有的手寫識別技術(shù)、分詞技術(shù)、語義技術(shù)、智能技術(shù)等相關(guān)支持技術(shù),才有可能在未來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的智能閱卷。
2 化學(xué)主觀題的呈現(xiàn)方式
化學(xué)主觀題的呈現(xiàn)方式按照應(yīng)答方式,主要分為填空、簡答和計(jì)算等;按照學(xué)科理答所調(diào)用的知識和技能的表征形式,主要分為五種:化學(xué)用語表述、化學(xué)原理表述、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)步驟表述、計(jì)算推理表述和融合式表述(兼有以上三種方式中的1~2種)。
第(1)問屬于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表述,第(2)①和第(4)屬于化學(xué)用語表述,第(2)②③屬于化學(xué)原理表述,第(3)屬于計(jì)算推理表述。問題(1)要簡單調(diào)用試題信息,問題(2)①和第(4)書寫離子方程式要調(diào)用圖像信息和氧化還原反應(yīng)知識,第(2)②需要調(diào)用化學(xué)平衡移動基本原理,問題(3)則要應(yīng)用Ksp的計(jì)算規(guī)則,并具備代數(shù)中簡單的指數(shù)運(yùn)算能力。
3 化學(xué)主觀題的理答
主觀題的理答一般分為四個步驟:清晰目標(biāo)指向、掌握轉(zhuǎn)化策略、學(xué)會調(diào)用技巧、熟練規(guī)范表述。這四個步驟并不是相互獨(dú)立的,在處理問題的過程中可以整合使用。
3.1 目標(biāo)指向:明析命題者考查的學(xué)科本質(zhì)
專業(yè)性很強(qiáng)的主觀題命題者常常會站在被測試方的立場思考問題,因此,拿到主觀性試題,要有命題者的邏輯,清晰命題者的學(xué)科考查指向就顯得非常重要。以例1為例,命題者的考查邏輯應(yīng)該非常明顯:提供陌生信息→簡單應(yīng)用信息(復(fù)述現(xiàn)象)→深度結(jié)合信息(寫方程式)→調(diào)用舊知解決問題→定性走向定量(高級思維)→生產(chǎn)生活應(yīng)用(廢液處理)。借用“鉻”這種陌生元素與化合物情境,達(dá)成考查實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表述、化學(xué)原理應(yīng)用和解決實(shí)際問題的目標(biāo)。從本質(zhì)上看,被測試者具備較為扎實(shí)的化學(xué)平衡移動原理、氧化還原反應(yīng)原理和沉淀溶解平衡溶度積計(jì)算方法就能夠解決問題。
3.2 轉(zhuǎn)化策略:試題語言轉(zhuǎn)化為問題語言
將命題者的試題語言轉(zhuǎn)化為問題語言,是解決主觀題的最核心的環(huán)節(jié)。一般處理方法有以下兩種。一是轉(zhuǎn)化為具體的學(xué)科問題。
命題者要求考生回答相關(guān)措施的目的,首先我們要進(jìn)行第一次轉(zhuǎn)化:過量的Ca(OH)2的目的,再進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化:過量的Ca(OH)2作為反應(yīng)物,將影響什么物質(zhì)?接著,進(jìn)行第三次轉(zhuǎn)化:另一種反應(yīng)物是H2O2,Ca(OH)2作為反應(yīng)物對它的影響是什么?最后調(diào)用化學(xué)平衡相關(guān)原理:增加一種反應(yīng)物濃度(量)可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。最后,轉(zhuǎn)化為規(guī)范表達(dá):提高H2O2的利用率。當(dāng)然,還可以進(jìn)一步追問:為什么要提高H2O2的利用率?H2O2不穩(wěn)定易分解,價格相對Ca(OH)2要高,這也是要提高其利用率的原因。
轉(zhuǎn)化為學(xué)科問題,就是要在大腦的知識結(jié)構(gòu)中迅速搜尋相關(guān)匹配的知識和原理,要建立起一種有價值的聯(lián)系,要學(xué)會進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化,并適當(dāng)去除非學(xué)科關(guān)聯(lián)。
例3 (2016年江蘇卷第20題)鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。(2)在相同條件下,測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu2+和Pb2+的去除率,結(jié)果如圖所示。①當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是 。
本題可進(jìn)行如下轉(zhuǎn)化:鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時,Cu2+和Pb2+也能除去的原因→只有活性炭,Cu2+和Pb2+也能除去的原因→活性炭能夠吸收Cu2+和Pb2+的原因→活性炭的性質(zhì)中哪一點(diǎn)能夠吸收有色離子→活性炭的吸附性。
二是轉(zhuǎn)化為具體的達(dá)成措施。將試題語言轉(zhuǎn)化為可以實(shí)施的具體目標(biāo)、具體操作和具體步驟,也是常見主觀題的轉(zhuǎn)化策略,尤其在實(shí)驗(yàn)類試題中經(jīng)常使用。
例4 (2016年上?;瘜W(xué)卷第39題)堿液吸收法是脫除二氧化碳的方法之一。已知:
分析表格中數(shù)據(jù),并結(jié)合命題者的問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化:Na2CO3堿液作吸收液優(yōu)點(diǎn)顯然是成本,缺點(diǎn)是濃度,轉(zhuǎn)化為化學(xué)語言,就是吸收效率低。對于后一個問題,轉(zhuǎn)化為具體的達(dá)成目標(biāo):選擇K2CO3堿液作吸收液,用什么方法可以降低成本→降低成本的方法是節(jié)約用量和提高利用率;循環(huán)利用→節(jié)約用量顯然不可行,在吸收CO2的能力上,兩者一致;在提高利用率上,K2CO3濃度大,本身“抓”CO2的能力強(qiáng)→循環(huán)利用K2CO3→K2CO3被轉(zhuǎn)化成什么物質(zhì)(KHCO3)?循環(huán)利用的原理是什么(熱分解)?耗用的資源是否有價值?
例5 (2015年江蘇化學(xué)卷第19題)實(shí)驗(yàn)室用圖示裝置制備KClO溶液,并通過KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應(yīng)制備高效水處理劑K2FeO4。已知K2FeO4具有下列性質(zhì):①可溶于水、微溶于濃KOH溶液 ②在0~5℃、強(qiáng)堿性溶液中比較穩(wěn)定 ③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解 ④在酸性至弱堿性條件下,能與水反應(yīng)生成Fe(OH)3和O2。
轉(zhuǎn)化為化學(xué)措施必須要有合理的原理支撐。本題中進(jìn)行了有效的“控制手段”(俗稱“堵漏”)。首先,命題者的考查意圖非常明確:實(shí)驗(yàn)措施,一定是具體的操作策略。因此,如何轉(zhuǎn)化為化學(xué)問題,再轉(zhuǎn)化為可以實(shí)施的實(shí)驗(yàn)操作顯得非常重要。筆者設(shè)計(jì)如下轉(zhuǎn)化流程(如圖1)。
本題的兩個措施:一是緩慢滴加濃鹽酸,二是裝置C冰水浴。對于“緩慢通入氯氣”這個答案,命題者以為不能算標(biāo)準(zhǔn)答案,可能與這個答案是“最終效果”而不是“具體操作措施”有關(guān)。也就是說,命題者需要的是考生回答具體的實(shí)驗(yàn)操作。
在具體的轉(zhuǎn)化過程中,有時需要用到多角度分析和逆向分析法方法。如:某步操作要控制在60~70℃的原因,就可以轉(zhuǎn)化為:高于70℃的不利因素,低于60℃的不利因素。一般說來,溫度偏高,某些不穩(wěn)定的物質(zhì)可能分解、個別物質(zhì)溶解度反??赡苡芯w析出或發(fā)生某些副反應(yīng)等。
3.3 調(diào)用技巧:運(yùn)用合理的篩選方法
在對已有化學(xué)知識調(diào)用的過程中,常常涉及到合理篩選、排查推測的策略應(yīng)用問題,如果片面地理解,就有可能“答非所問”,甚至“南轅北轍”。
試題中,增加O3的物質(zhì)的量,O3氧化SO2的反應(yīng)幾乎不受影響,在圖中表現(xiàn)出SO2的物質(zhì)的量始終維持在150mol這個水平。因此,必然能調(diào)用SO2與O3反應(yīng)的相關(guān)熱力學(xué)參數(shù),也就是熱力學(xué)角度(看是否有發(fā)生的可能);同時,還需要分析此時反應(yīng)的速率(動力學(xué)角度)。本題中并未提供相關(guān)的反應(yīng)速率圖表,因此,考生必須進(jìn)行理性分析。題目中所給的ΔH<0,ΔS數(shù)值沒有提供,但是反應(yīng)中可以看出,前后變化不大,這個因素可以忽略,因而,反應(yīng)的自發(fā)傾向還是明顯的(ΔG<0)。很多考生在分析到此處時,覺得“不可思議”,因而就“胡亂”地寫下“O3與SO2很難反應(yīng)”這個結(jié)論,而沒有經(jīng)過縝密的篩選、合理的推導(dǎo)。此題的解決邏輯可以繪制成以下流程(如圖2)。
3.4 規(guī)范表述:專業(yè)精準(zhǔn)的學(xué)科語言
在實(shí)驗(yàn)試題中,有一類是步驟表述題,這種試題的得分率較低,主要原因有2個方面:一是實(shí)驗(yàn)思維混亂,導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)有關(guān)制備或者提純;二是缺乏專業(yè)精準(zhǔn)的學(xué)科語言表達(dá)。在進(jìn)行此類試題的解答中,一般可以分三個步驟:首先是將實(shí)驗(yàn)問題轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)操作的程序,接著進(jìn)行基礎(chǔ)表述,最后再進(jìn)行精當(dāng)?shù)募庸ぁ⑿揎棥?/p>
例7 (2015年江蘇卷第19題)題干見案例5。
(4)提純K2FeO4粗產(chǎn)品[含有Fe(OH)3、KCl等雜質(zhì)]的實(shí)驗(yàn)方案為:將一定量的K2FeO4粗產(chǎn)品溶于冷的3 mol·L-1 KOH溶液中, (實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有:飽和KOH溶液、乙醇;除常用儀器外須使用的儀器有:砂芯漏斗、真空干燥箱)。
這道實(shí)驗(yàn)步驟類試題從分類上看屬于除雜、提純問題,且含有兩種不同性質(zhì)的雜質(zhì)(溶解度差異),因此,首先是要轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)思維程序(如圖3)。
在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行插入操作、完善細(xì)節(jié)的步驟(如圖4)。
在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)步驟專業(yè)表述時,一般有三類,一是物質(zhì)轉(zhuǎn)化類操作,要注意試劑取用方法、取用量、混合方法(邊加邊攪拌等)、添加順序,如:量取還是稱?。蛔懔?、少量、適量、1~2滴等;混合過程中是迅速傾倒還是緩慢滴加,是否需要振蕩、攪拌、搖動等;轉(zhuǎn)化的條件也要注意,加酸或者加堿控制pH范圍、加熱或水浴加熱或在HCl氛圍中加熱等。二是物質(zhì)分離提純類操作,蒸發(fā)濃縮后降溫結(jié)晶或者蒸發(fā)濃縮后趁熱過濾、過濾后的濾液檢驗(yàn)、洗滌的方式、干燥的環(huán)境、萃取的萃取劑選擇、分液后的上下方溶液種類等。三是含量測定類實(shí)驗(yàn),要注意指示劑的選擇和終點(diǎn)的判斷,連續(xù)碘量法的測定還要注意pH的控制,雙指示劑的滴定要注意指示劑的選擇和變色情況等。
化學(xué)主觀題作為一種考查學(xué)生學(xué)科思維品質(zhì)非常有益的試題,能夠培養(yǎng)學(xué)生對綜合問題的解決策略,而訓(xùn)練學(xué)生解決這種試題的策略,這本身也是一種思維訓(xùn)練。在這個過程中,學(xué)生思維的深刻性、批判性、邏輯性和創(chuàng)造性都得到了提升。
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