摘要:從命題角度看,試題情境的設計要遵守背景材料的真實性、考查目標的匹配性、信息內容的簡潔多樣性、測試指標的可控性四個原則。從解題角度看,要引導學生充分挖掘試題情境的各種功能、學會從不同材料中獲取信息、適應較復雜的試題情境,以提高審題和答題能力。
關鍵詞:試題情境;命題解題;高考化學試題;命題原則;化學教學
文章編號:1005–6629(2017)1–0078–05 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
立意、情境、設問是試題的三要素。立意必定體現在試題情境和設問當中,設問是建立在試題情境的基礎上的。答題過程總是從閱讀、理解試題情境開始,考生要在試題情境中領悟所求問題的背景、所求問題的類型、解決問題的條件等。從命題角度研究試題情境的功能有利于命制出理想的試題,從解題角度研究試題情境的形式、特征則有利于提高審題和答題能力。
1 高考化學試題中最常見的幾類試題情境
高考化學試題中以有機合成轉化關系圖、實驗報告、化工生產工藝流程圖、科研文獻等試題情境出現頻率頗高,教學中要多加重視。
1.1 以“有機合成轉化關系圖”為中心的試題情境
以“有機合成轉化關系圖”為中心的試題情境是最常見的一類。這類試題情境中除了“有機物的合成轉化關系圖”外,還會出現高中化學未出現的新反應、新方法等,著重考查“獲取信息能力”“分析和解決問題的能力”,一般會從判斷并書寫官能團、判斷并書寫反應類型、書寫有機反應方程式、分析判斷同分異構體、設計簡單的合成路線等角度來設問。
例1 (2016年浙江省高考理科綜合科目考試說明樣題)化合物5是一種香料。某研究小組以苯、乙烯為原料按下列合成路線制備5。
已知:化合物4的結構中只含有一個甲基;
回答下列問題……
1.2 以“實驗報告”為中心的試題情境
以“實驗報告”為中心的試題情境也是最常見的一類。有的以大學化學中物質制備實驗為中心,給出新裝置、新反應、新參數、制備和分離提純的操作步驟等信息;也有以探究物質的組成、性質的實驗為中心,以“實驗探究操作流程圖”為主線設置試題情境。大多會從儀器識別、裝置功能分析、試劑選擇、操作步驟解釋、反應條件探設、產率或純度計算等角度設計具體問題,綜合考查化學學科能力。這類試題情境較多出現在考查元素化合物、化學實驗兩大模塊的綜合試題中。
例2 (2013年全國高考Ⅱ)正丁醛是一種化工原料。某小組利用如下裝置合成正丁醛。
實驗步驟如下:將6.0g Na2Cr2O7放入100mL燒杯中,加30mL水溶解,再緩慢加入5mL濃硫酸,將所得溶液小心轉移至B中。在A中加入4.0g正丁醇和幾粒沸石,加熱。當有蒸氣出現時,開始滴加B中溶液。滴加過程中保持反應溫度為90~95℃,在E中收集90℃以下的餾分。
將餾出物倒入分液漏斗中,分去水層,有機層干燥后蒸餾,收集75~77℃餾分,產量2.0g。
回答下列問題……
1.3 以“化工生產工藝流程圖”為中心的試題情境
以“化工生產工藝流程圖”為中心的試題情境也很常見,題中還會給出原料的組成、反應的原理等多種信息。一般會從產物或中間產物的組成成分、某一步驟加入試劑成分、某步驟中相關的反應原理、某步驟相關的操作方法、條件控制、方案評價等角度設計問題,綜合考查化學學科能力。
例3 (2013年全國II高考試題)氧化鋅為白色粉末,可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅[含有Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Ni(Ⅱ)等雜質]的流程如下:
提示:在本實臉條件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化,高錳酸鉀的還原產物是MnO2。
回答下列問題……
1.4 以“科研文獻”為中心的試題情境
這也是常見的一種試題情境,大多是用某項科研文獻作為背景材料,選用文獻中一組實驗數據或一幅曲線圖等作為試題情境,同時還會給出相關的熱化學方程式、反應條件控制等信息,可以考查獲取信息能力、分析和解決問題能力兩大化學學科能力。這種試題情境大多出現在考查化學原理的綜合試題中,可以從焓變、化學反應速率、化學平衡、電化學、電離平衡等多個角度來設問,若出現跟生產實際聯系的問題時,其思維靈活性要求會較高。
例4 (2016年浙江省高考試題)催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生兩個平行反應,分別生成CH3OH和CO。反應的熱化學方程式如下:
回答下列問題……
當然,還有其他一些常見的試題情境,舉以上幾種類型主要想說明,從試題情境層面看化學試題是有規(guī)律的,多作研究找出規(guī)律,教學中就可以少用“題海戰(zhàn)術”這一低效甚至無效的手段,降低學生的作業(yè)負擔,解放學生的課外時間。
2 從命題角度看試題情境
命題一般程序是:確定命題意圖(主要是考查目的、考查內容等)→選擇背景材料設置試題情境→確定設問,即試題情境的設置既要體現命題意圖,又要為設問留下線索和接口。從命題角度看,試題情境的設置要注意以下原則。
2.1 真實性原則
試題情境真實性是試題科學性、測試結果可靠性的保證,情境越真實越容易測試解決實際問題的能力。這里要強調的是不用虛構的材料,更不要用有科學性錯誤的材料來設計試題情境。
真實有原始真實和人造真實之分,把原始真實簡單地搬到試題中作為試題情境可行性很小,命題者需要對原始材料進行分析、提取、富集、凝聚、重組,所以試題情境大多是人造真實。如,用某一項化工生產的操作工藝流程作為問題背景來命題時,不能也不可能直接將相關的化工生產原理、操作工藝流程的原始材料作為試題情境,命題者必須根據命題意圖對相關材料作必要加工處理,當然在加工處理時要保證科學性和真實性。上述所舉的4例都應該是人造真實。
2.2 匹配性原則
情境材料的選擇必須與考試目標與要求、考試范圍和內容相匹配。匹配性原則既為試題情境材料的選擇提出要求,也為試題情境材料的應用提出了要求?;瘜W試題的命制要從化學學習能力、知識內容的要求層次和知識內容等三個方面來確定命題的具體要求,試題情境也應與之相吻合。
情境材料的選擇還要考慮到考試的公平性和選拔性,所以選用的情境材料要有一定的陌生度和復雜度。陌生的情境材料有助于提高考試的公平性,當然情境材料中若出現考生未學過的新名詞、新概念、新原理和新方法,最好要作適當處理。如例1、例2、例3的試題情境都涉及到超過高中化學知識范圍的“新反應”,命題者以已知條件的形式對相關反應作了說明,一是提供了與高中學生相匹配的化學知識基礎,體現了考試的公平性,另一方面要求考生“現學現用”,吸收消化新信息并用于解決問題,體現考試的選拔性。
2.3 簡潔多樣性原則
試題情境的簡潔多樣性原則是指試題背景材料的選擇與試題情境的創(chuàng)設中,既要保證考生在限定時間完成閱讀和理解,又要為不同考查目標提供多樣化的信息。首先,要考慮信息種類的多樣性,可以用文字、化學用語、實驗數據、化學原理圖像、化學實驗裝置、化工生產工藝流程、實物照片等多種形式給出答題信息,從中考查考生吸收和處理不同信息的能力。其次,可從信息分布、信息轉換角度進行靈活處理。解答同一問題所需的信息可以在題干中、設問中分散給出,有些條件可以直截了當告知,有些條件可以隱含給出,以此考查考生收集和整合相關信息的能力。第三,從新信息與已有知識的整合角度來提高試題情境的豐富性??梢詫⑿路磻?、新數據、新原理方法作為信息,要求考生將試題情境中獲取的新信息與已有知識進行重構,解決新問題。如例1中,命題者將一個復雜的有機合成生產流程改編成一個既簡潔又包含多樣化信息的試題情境;再如例4中,命題者將一篇科研論文濃縮成簡短的試題情境材料,其中有化學原理、實驗數據等多種信息,為問題的設計打下基礎。
2.4 可控性原則
領悟試題情境、厘清問題類型、檢索知識模塊、轉譯情境信息,這是考生答題的基本思考環(huán)節(jié),考生要通過這些環(huán)節(jié)獲取答案,閱卷人員要根據答案給考生評定分數。所以試題背景材料的選擇、試題情境的創(chuàng)設應該從測試可控性角度加以評估,若試題情境過于復雜會給眾多考生造成閱讀和理解障礙,就會影響測試指標的達成。不同復雜程度的試題情境可以測試不同層次的能力水平,從復雜程度角度大致可分為簡單的情境、較復雜的情境、復雜真實情境三類,其考查目標和要求是有很大差異的。目前的高考化學試題中情境大多是前兩類,如例2中,直接給出一套實驗裝置,考生容易從中獲取相關信息;再如例3、例4,就屬于較復雜的情境。
另外,好的試題情境除了有比較豐富的化學學科內涵以外,還應富有啟發(fā)性,包含人文教育價值。有時,學生做過后對試題中化學知識內容不一定留下印象,但他們會牢牢記住試題中某一段文字(可能與化學知識無關)、某一項新發(fā)現、某一個生活觀念,這就是試題情境的教育性。試題情境的真實性原則和教育性原則也是相互依存的,考試也是具有教育價值的,讓考生對不真實的問題做分析解答,對考生可能產生不良影響[1]。
3 從解題角度看試題情境
從解題角度來看,答題過程總是從閱讀、理解試題情境開始的??忌谠囶}情境中領悟命題意圖、問題類型、思考方向等,要從試題情境中獲取與設問相關的信息,濾去與設問無關的信息,排除對答題有干擾的迷惑信息。從某種意義上看,考生審題能力的高低主要表現在對試題情境的領悟之上,優(yōu)秀的考生閱讀后就能夠快速、準確地獲取所需要的關鍵信息,但有些考生只能獲取部分信息,或者獲取信息的過程遲緩,甚至無法讀懂題意不能從中獲取信息。從解題角度研究試題情境,其目的就是為了培養(yǎng)學生的審題、答題能力。
3.1 充分挖掘試題情境的各種功能
試題情境對解答試題的影響是全程性的,審題、答題、答案驗證等各個解題環(huán)節(jié)中都與其緊密相關。教學中要指導學生從以下幾方面為線索挖掘試題情境的功能。
第一,體會問題背景。試題情境是題設問題的背景,審題時要悉心領悟,從中把握試題重點、收集解題條件、調控思考方向,是提高答題速度、提高答題正確率的有效途徑。同一化學綜合試題中的多個問題,大多是圍著某一主線展開的,抓住這條主線有助于快速并正確解答問題。如例1,題給的有機合成框圖是題設各個問題的背景,引導學生從問題背景入手,抓住“相關物質中的官能團轉化”這條思考主線,調用已學知識(關于苯、乙烯、醇、羧酸等相關知識),結合題給新信息(格氏反應),就可順利推出框圖中各種有機物分子結構,進而解答題設的各個問題。值得再說明的是,這類試題的常見問題有反應類型判斷、官能團判斷、有機反應方程式書寫、同分異構體判斷、簡單有機合成路線分析等。在有機合成框圖的大背景下,只要抓住“官能團轉化”這條主線,大多數學生都能順利解答上述基本問題。
第二,厘清問題類型。不同類型的問題,解決的思路、分析的依據、答案的表述要求等是有差異的。大多數化學試題中的問題類型是不難判斷的,但有些化學試題中的問題類型就不易厘清。有些問題看似計算問題,實質是考查化學實驗,應該用解答實驗題的思路方法;也有一些問題看似是考查元素化合物,實質是考查化學反應原理。所以,從試題情境中領悟命題意圖,厘清所求問題的類型就很重要了,否則就容易犯方向性錯誤。如例2中,以正丁醛制備實驗為試題情境,其中有“反應溫度應保持在90~95℃,其原因是什么?”“本實驗中,正丁醛的產率是多少?”兩個問題,粗略一看前一問題是一個實驗條件控制問題,后一問題是化學計算問題,實質上前一問題側重考查物質性質(丁醛的沸點低于90℃、易被氧化),后一問題主要是考查實驗能力(重點是獲取實驗數據,計算能力要求不高)。
第三,獲取問題條件。試題情境中一定會直接給出或隱含給出解答問題所需要的全部條件,要從中獲取與所求問題相關信息、濾去無關信息、排除干擾信息。發(fā)現解決問題的條件、正確使用所發(fā)現的條件是解決問題的根本,高考能力要求中將“接受、吸收、整合信息的能力”作為三大能力之一,也充分說明了這一點。解題教學中,要多用案例,教師要將自己還原成學生,跟他們一起討論,審題中多分析、多質疑,從中發(fā)現隱含條件。如例3中,有的隱含條件不容易被發(fā)現,可引導學生抓住“工業(yè)氧化鋅→高純氧化鋅”這一總目標,將流程圖、提示條件緊密結合起來思考“雜質中Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Ni(Ⅱ)是在流程中哪一步除去的?”“流程中加高錳酸鉀、鋅、碳酸鈉時分別發(fā)生了哪些反應?”“pH=5時Fe2+跟MnO4-反應會生成哪些產物?”等等,讓學生體驗發(fā)現隱含條件的過程。
第四,確定要調用、檢索的知識模塊。理解命題意圖才能抓住問題的本質,并將所求問題進行分解、轉化成熟悉的問題類型。根據試題情境給出的新信息以及要求解決的問題,來確定還需要檢索和調用哪些知識模塊。一般說來,試題所考查內容、考查目標會在試題情境中體現出來,但要注意解答化學綜合試題時往往會涉及到多個模塊的知識內容,如考查元素化合物還會涉及到化學反應原理、化學實驗等模塊。如例4中,題設的問題包括平衡常數、用蓋斯定律計算焓變、實際生產提高產率的措拖、關于實驗中催化劑對CO2轉化成CH3OH的選擇性影響結果的解釋、在圖像中表示催化劑對“反應過程-能量”的影響、陌生的電極反應式書寫等,就要引導學生調用化學反應與能量變化、化學反應速率、化學平衡等已學過的知識模塊,并將這些已學知識與題給的信息整合起來。
3.2 學會從不同材料中獲取信息
能否理解情境材料,把問題分解、把握問題關鍵點、整合已學知識和題設信息,找到解決問題的方向、思路和突破口,是判斷解題者分析解決問題能力的一個重要指標。由于試題情境的多樣性,若要從中獲取信息,解題者必須學會加工、處理不同類型的情境材料,將題給信息轉換為解題的條件。
比較分析近幾年的化學試題,化學試題情境中最常見的有文字、化學用語、數據表格、曲線圖像等類型的信息,要學會從化學學科視角觀察、分析這些信息,研究總結將各類信息轉化為解題條件的一般方法和特征。如例1中要求從有機合成路線和新反應中獲取答題條件、例2中從實驗裝置圖等信息獲取答題條件、例4中要求從實驗數據中獲取答題條件,每種情況所要的加工材料都不一樣。
3.3 適應較復雜的試題情境
從某種意義上看,試題情境是檢驗解題者對化學學科知識、技能掌握程度和化學學科能力水平的試驗田。從目前各類考試的化學試題看,有簡單的情境、整合的情境、真實情境等三類,多樣化、復雜化、真實化程度依次升高。實踐告訴我們,適應較復雜的試題情境是必須突破的一個難點,要讓學生突破這個難點,不能僅靠解題,功夫在解題之外。
教學中可借用跟化學應用、生產流程、實驗報告、媒體報道等原始材料,引導學生閱讀、領悟,從中發(fā)現和提取化學問題。這類材料中,化學知識與生產、生活實際的“接口”多,已學知識與未知世界之間“接口”多,可為學生提供更多的“發(fā)現機會”[2]。我們發(fā)現,這是促進學生適應復雜試題情境、提升領悟能力的一種較好途徑。
讓學生適應復雜情境的第二個關鍵是拓展遷移渠道。教學中可以圍繞某個重點來具體落實這一目標。如在復習“含硅礦物與信息材料”時,選擇工業(yè)上關于高純硅制取、含四氯化硅廢料的處理等材料,因為其中生活性、實驗性強,知識生長點多,易引發(fā)學生“跳一跳摘桃子”的興趣,讓學生在閱讀、思考、討論的過程中,尋找知識間的聯系,從元素化合物性質、化學實驗、化工生產等多個方向構筑起知識遷移通道。原始材料中包含著一些真實的、復雜的、結構不良的問題,讓學生面對這類問題,通過“變換視角、改變焦距看風景”,自覺地將已學的原理遷移到新情境中解決問題,打開遷移通道[3]。
要適應試題背景、題給條件、問題答案之間非線性、難預設的試題情境;要適應信息分布散、涉及面廣、綜合性強的試題情境。要學會將分散的信息關聯起來解決同一個問題;要學會將簡單、一元的信息遷移到復雜情境中解決多元的復雜問題。
參考文獻:
[1]王云生.高考理科試題命制:立意、情境、設問與應答設計[J].福建基礎教育研究,2014,(8):72~74.
[2]陳進前.以原始材料提升高中生化學學習質量[J].現代中小學教育,2014,(9):49~50.
[3]陳進前.引用原始材料提升學習質量[J].中學化學教學參考,2014,(9):11~13.