摘要:通過例舉分析高考試題,闡述了目前高考試題對(duì)科學(xué)性教學(xué)、教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性、理解性教學(xué)和滲透化學(xué)價(jià)值觀的教學(xué)啟示;指出在教學(xué)中教師不僅要關(guān)注高考試題的解題方法、知識(shí)和能力的考查要求,還應(yīng)從中汲取對(duì)改善教學(xué)的啟示。
關(guān)鍵詞:高考試題;試題分析;教學(xué)啟示;化學(xué)教學(xué)
文章編號(hào):1005–6629(2016)6–0085–06 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
高考試題凝結(jié)了命題專家的心血和智慧,是精心的設(shè)計(jì)和苦心的創(chuàng)作。每當(dāng)我們?cè)谘凶x高考試題時(shí),都會(huì)被試題的原創(chuàng)性、試題背景的新穎性及相關(guān)問題設(shè)置的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性所深深折服。然而,如果我們能夠?qū)Ω呖荚囶}進(jìn)行進(jìn)一步的分析和思考,還能對(duì)我們平時(shí)的教學(xué)有很多的啟示。
1 對(duì)教學(xué)科學(xué)性的啟示
教學(xué)的科學(xué)性問題現(xiàn)在越來越受到教師的重視,向?qū)W生傳遞正確的化學(xué)知識(shí),盡量避免出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤是對(duì)我們開展教學(xué)活動(dòng)的最基本的要求,但是由于長期的流傳和錯(cuò)誤試題的引導(dǎo)使我們?cè)诮虒W(xué)中會(huì)出現(xiàn)將知識(shí)絕對(duì)化的行為,這是出現(xiàn)科學(xué)性問題的主要原因之一。例如在電解教學(xué)過程中,教師在歸納總結(jié)離子放電規(guī)律時(shí),常會(huì)說當(dāng)惰性電極電解時(shí),在陰極放電的是陽離子,而陰離子在陽極放電。
同樣,陽離子也會(huì)在陽極放電。在2014年全國新課標(biāo)Ⅱ卷理綜第27題涉及以石墨為電極,通過電解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液來制取PbO2,此時(shí)陽極的電極反應(yīng)式為Pb2++2H2O-2e-=PbO2+4H+。2013年的天津理綜第9題的第(7)小題和2013年的福建理綜第23題均涉及在惰性電極時(shí),電解FeCl2溶液的問題。陽極反應(yīng)式為Fe2++2e-=Fe,總反應(yīng)式為2Fe2++2H+=2Fe3++ H2↑。而在2014年的北京理綜28題更是將電解FeCl3酸性溶液脫除H2S后的廢液以再生作為背景素材,設(shè)計(jì)為探究性的實(shí)驗(yàn)題。通過在不同電壓下電解pH=1的FeCl2溶液,獲知陽極產(chǎn)生Fe3+的原因即可能是Cl-在陽極放電,生成的Cl2將Fe2+氧化,也可能是Fe2+直接在陽極放電,而且通過控制電壓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了Fe2+要先于Cl-放電。
例2 (2014年北京理綜,26題節(jié)選)(4)工業(yè)上電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖1所示。
通過上述兩例可知,電解池中在陰、陽極放電的既可以是離子也可以是氣體分子,陽離子既可能在陰極放電也可能在陽極放電,同樣,陰離子既可能在陽極放電也可能在陰極放電。這些試題啟示我們,在平時(shí)的教學(xué)中切勿隨意對(duì)高中的知識(shí)進(jìn)行歸納,而是要將本質(zhì)的規(guī)律講透徹。電解的基本原理之一就是陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng),這是任何形式的電解裝置共同的核心本質(zhì)。
2 對(duì)教學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性的啟示
在教學(xué)過程中教師對(duì)有些教學(xué)內(nèi)容的處理過于簡(jiǎn)單化,考慮問題過于單一化,沒有綜合地、全面地考慮問題,使我們的教學(xué)變得不夠嚴(yán)謹(jǐn)。如在金屬的電化學(xué)腐蝕的教學(xué)中,教師經(jīng)常簡(jiǎn)單地說,“鋼鐵在酸性環(huán)境下發(fā)生析氫腐蝕,在堿性或中性環(huán)境下發(fā)生吸氧腐蝕”。按照書本[3]編排的析氫腐蝕實(shí)驗(yàn),具體操作:向還原鐵粉中加入少量的碳粉,混合均勻后,撒入內(nèi)壁用稀醋酸潤濕過的具支試管中,按圖2組裝好儀器。馬上打開止水夾,會(huì)觀察到導(dǎo)管中的液面低于試管中的液面,但是很快又會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)管中的液面高于試管中液面的情況。面對(duì)這種情況,教師總是關(guān)注導(dǎo)管中液面低于試管中的液面的現(xiàn)象,而忽略后一現(xiàn)象,或者對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),如提高醋酸的濃度甚至用強(qiáng)酸代替醋酸,以期達(dá)到較長時(shí)間出現(xiàn)導(dǎo)管中的液面高于試管中液面的現(xiàn)象。其實(shí),鋼鐵的電化學(xué)腐蝕是較復(fù)雜的過程,無論在酸性、中性還是堿性條件下吸氧腐蝕都是存在的。而析氫腐蝕則主要發(fā)生在H+濃度較大的環(huán)境中。
例3 (2014安徽理綜,28題節(jié)選)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素,將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部,塞上瓶塞(如圖3)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液,同時(shí)測(cè)量容器中的壓強(qiáng)變化。
(1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格):
(2)編號(hào)①實(shí)驗(yàn)測(cè)得容器中壓強(qiáng)隨時(shí)間變化如圖4?!?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/08/13/qkimageshuaxhuax201606huax20160623-8-l.jpg"/>
(3)該小組對(duì)圖4中0~t1時(shí)壓強(qiáng)變大的原因提出了如下假設(shè),
請(qǐng)你完成假設(shè)二:
假設(shè)一:發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體;
假設(shè)二: ;……
該試題說明了在弱酸性條件下吸氧和析氫腐蝕是同時(shí)發(fā)生的,在教學(xué)中我們要正視這個(gè)問題,而且也是有必要向?qū)W生講明的。在新課教學(xué)中可以通過演示例3中的數(shù)字化實(shí)驗(yàn),得出圖4的壓強(qiáng)隨時(shí)間變化圖像,并將此實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為新課教學(xué)中的一個(gè)教學(xué)資源由師生共同分析,以利于學(xué)生掌握金屬腐蝕的基本原理。在教學(xué)中教師要綜合考慮問題,盡量避免非此即彼的觀念泛化的現(xiàn)象。
由于中學(xué)化學(xué)教學(xué)的階段性,很多知識(shí)都是進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理。教師需要對(duì)教材中經(jīng)過簡(jiǎn)化處理的概念和理論的背景知識(shí)有所了解。在蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》教材中對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的定義為“通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度(常用物質(zhì)的量濃度)的減少或者生成物濃度的增加來表示化學(xué)反應(yīng)速率”[4]。并且說明“反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量濃度可以用mol·L-1表示”[5]。在教學(xué)中很多教師沒有關(guān)注到“通?!边@兩個(gè)字的含義,只是一味地介紹用物質(zhì)的量濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率,造成了教學(xué)的“死教”和學(xué)生的“死學(xué)”。
(2015廣東理綜,31題節(jié)選)用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2,可提高效益,減少污染。(3)一定條件下測(cè)得反應(yīng)過程中n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下:
計(jì)算2.0~6.0min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以mol·min-1為單位,寫出計(jì)算過程)。
化學(xué)反應(yīng)的平均速率是單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的減少量或者生成物的增加量,其減少量或增加量可以是質(zhì)量、氣體體積或者是物質(zhì)的量,當(dāng)反應(yīng)是在體積一定的密閉容器內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),則可以用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或者生成物的濃度的增加來表示。上述兩例就是很好的說明。
例5 (2014年福建理綜,12題)在一定條件下,N2O分解的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
下圖能正確表示該反應(yīng)有關(guān)物理量變化規(guī)律的是 。正確答案如圖5所示。
3 對(duì)理解教學(xué)的啟示
當(dāng)下的化學(xué)教學(xué)降低了對(duì)化學(xué)事實(shí)性知識(shí)的學(xué)習(xí)要求,而是以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為主旨,突出對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的過程與方法的體驗(yàn)和學(xué)科基本觀念的形成。在教學(xué)過程中教師不能只是通過背誦、記憶具體事實(shí)及概念原理讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解停留在淺層次上,而是要讓學(xué)生對(duì)可遷移的核心概念和對(duì)更為根本的學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深層次的理解。事實(shí)性知識(shí)只是促進(jìn)學(xué)生深入理解化學(xué)核心概念和基本原理的載體與工具,在教學(xué)中要讓具體知識(shí)的學(xué)習(xí)為學(xué)生學(xué)科觀念和學(xué)科思想發(fā)展提供支撐,這樣學(xué)生才能對(duì)知識(shí)有深層次和本質(zhì)的理解。
例6 (2015廣東理綜,11題節(jié)選)一定溫度下,水溶液中H+和OH-的濃度變化曲線如圖6所示。
(2013年全國大綱卷,理綜12題節(jié)選)下圖(圖7)表示水中c(H+)和c(OH-)的關(guān)系。
(2013山東理綜,13題節(jié)選)某溫度下,向一定體積0.1mol/L醋酸溶液中逐滴加入等濃度的NaOH溶液,溶液中pOH{pOH=-lg[OH-]}與pH的變化關(guān)系如圖8所示,則
在溶液的酸堿性的教學(xué)過程中,為了要讓學(xué)生理解掌握溶液酸堿性的本質(zhì),可以采用數(shù)學(xué)圖像的手段。圖6所表示的是同一溫度下水溶液中c(H+)和c(OH-)之間的關(guān)系圖,屬于數(shù)學(xué)中的反比例函數(shù)圖像,c(H+)和c(OH-)數(shù)值的相對(duì)大小決定了溶液的酸堿性。圖7所表示的是不同溫度下水溶液中c(H+)和c(OH-)之間的關(guān)系圖,其中T1為常溫下的關(guān)系圖,T2為溫度高于常溫下(T1)的關(guān)系圖,若溫度低于常溫則其c(H+)和c(OH-)關(guān)系圖要低于常溫下(T1)的關(guān)系圖。象限的角平分線為中性線,在該線段上的點(diǎn)(X、Z)均為中性點(diǎn),而在中性線的上方區(qū)域(M區(qū))則為堿性區(qū)域,中性線的下方區(qū)域?yàn)樗嵝詤^(qū)域。為了加深學(xué)生對(duì)pH的理解,可以遷移類比到pOH。在圖8中pH與pOH為一次函數(shù)曲線,同樣,該曲線象限的角平分線為中性線,在該線段上的點(diǎn)均為中性點(diǎn)(Q點(diǎn)),而在中性線的上方區(qū)域(M點(diǎn))則為酸性區(qū)域,中性線的下方區(qū)域(N點(diǎn))為堿性區(qū)域。當(dāng)圖8中a=7時(shí),是常溫下的關(guān)系曲線,若高于常溫,則曲線位于常溫曲線的下方,若低于室溫,則曲線位于常溫曲線的上方。通過這一系列圖像的分析,學(xué)生對(duì)溶液酸堿性的實(shí)質(zhì)有了更深入的理解。
我們還可以借用哲學(xué)中的矛盾觀來理解溶液的酸堿性,水溶液中的H+和OH-可以看作是一對(duì)矛盾,它們相互之間可以相互反應(yīng)體現(xiàn)了矛盾的對(duì)立性和斗爭(zhēng)性,同時(shí)它們又同時(shí)存在于水溶液中,不會(huì)出現(xiàn)某一方的單方面的消亡,這體現(xiàn)了矛盾的統(tǒng)一性,它們相互依存,存在著此消彼長的辯證關(guān)系。
H+代表著酸性,OH-代表著堿性,這是矛盾的兩個(gè)方面,當(dāng)c(H+)>c(OH-)時(shí),酸性是矛盾的主要方面,而堿性是次要方面,即酸性是矛盾起主導(dǎo)作用的方面,所以顯酸性,反之當(dāng)c(OH-)>c(H+)時(shí),堿性是矛盾的主要方面,而酸性是次要方面,即堿性是矛盾起主導(dǎo)作用的方面,所以顯堿性,當(dāng)c(H+)與c(OH-)相等時(shí),則勢(shì)均力敵,達(dá)到一種平衡,所以溶液顯中性[7]。
例7 (2012年浙江理綜,28題節(jié)選)(6)粗產(chǎn)品蒸餾提純時(shí),下面裝置中溫度計(jì)位置正確的是 C ,可能會(huì)導(dǎo)致收集到的產(chǎn)品中混有低沸點(diǎn)雜質(zhì)的裝置是 A、B 。
(2014年全國新課標(biāo)Ⅰ卷,理綜26題節(jié)選)(6)在蒸餾操作中,儀器選擇及安裝都正確的是B (填標(biāo)號(hào))。
(2013年全國新課標(biāo)Ⅰ卷,26題節(jié)選)(6)在環(huán)己烯粗產(chǎn)物蒸餾過程中,不可能用到的儀器有C、D (填正確答案標(biāo)號(hào))。
A.圓底燒瓶 B.溫度計(jì)
C.吸濾瓶 D.球型冷凝管 E.接收器
上述3道高考試題均考察了學(xué)生對(duì)蒸餾實(shí)驗(yàn)的理解程度,這些問題啟示我們,如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只是告訴學(xué)生事實(shí)性知識(shí),學(xué)生是很難真正理解這些事實(shí)存在的緣由的,就不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)有透徹的掌握。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生多去思考一些為什么,如實(shí)驗(yàn)中為什么要選用這樣的儀器?該儀器為什么這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)?為什么要這樣進(jìn)行操作?若不這樣操作會(huì)產(chǎn)生怎樣的結(jié)果?在分析討論中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)才能做到真正的掌握。如在蒸餾實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,可由學(xué)生討論如下問題:(1)蒸餾時(shí)溫度計(jì)水銀球的位置應(yīng)在哪里?為什么?(2)若溫度計(jì)的水銀球過高或過低會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生怎樣的影響?為什么?(3)在蒸餾裝置中冷凝的儀器選用直型冷凝管還是球型冷凝管?若采用球型冷凝管會(huì)產(chǎn)生怎樣的結(jié)果?(4)蒸餾時(shí)若無蒸餾燒瓶能否進(jìn)行蒸餾操作?可選用怎樣的儀器?經(jīng)過深度思考后,學(xué)生就不會(huì)把儀器的使用當(dāng)作一種簡(jiǎn)單的、孤立的操作。學(xué)生就會(huì)思考自己所進(jìn)行的每個(gè)操作怎樣一步步達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,從而使自己的操作符合系統(tǒng)性和規(guī)范性要求。
4 對(duì)教學(xué)中體現(xiàn)學(xué)科價(jià)值的啟示
化學(xué)是一門中心的、實(shí)用的、創(chuàng)造性的基礎(chǔ)學(xué)科,化學(xué)學(xué)科的發(fā)展對(duì)人類文明的進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn),在我們的教學(xué)中要責(zé)無旁貸地向?qū)W生滲透化學(xué)學(xué)科的價(jià)值,讓學(xué)生認(rèn)同和熱愛化學(xué)這門學(xué)科。化學(xué)教學(xué)不僅要傳授給學(xué)生基本的化學(xué)知識(shí)、技能和方法,更重要的是要讓他們能從化學(xué)的視角去認(rèn)識(shí)和關(guān)注科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和生活方面的問題。在高考中有很多將化學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)、生活、社會(huì)、環(huán)境、能源、科技等方面相聯(lián)系的試題,這類試題考查了學(xué)生在真實(shí)情境中應(yīng)用化學(xué)知識(shí)和技能解決問題的能力。因有貼近社會(huì)生活的素材為背景、有體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的思想為問點(diǎn),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)價(jià)值觀具有獨(dú)特的功能和價(jià)值。
例8 (2015年四川理綜,化學(xué)部分,第11題節(jié)選)為了保護(hù)環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡(jiǎn)化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件略)。
(2015年浙江理綜,28題節(jié)選)某研究機(jī)構(gòu)用CO2代替水蒸氣開發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝——乙苯-二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯。保持常壓和原料氣比例不變,與摻水蒸汽工藝相比,在相同的生產(chǎn)效率下,可降低操作溫度;該工藝中還能夠發(fā)生反應(yīng):CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO。新工藝的特點(diǎn)有 (填編號(hào))。
(2015年重慶理綜,化學(xué)部分,第11題節(jié)選)我國古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值,但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕,故對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。
(3)研究發(fā)現(xiàn),腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用,下列敘述正確的是 。
(4)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),該化學(xué)方程式為 。
上述幾道試題中的情境素材體現(xiàn)了在循環(huán)使用資源、優(yōu)化保護(hù)環(huán)境、改良創(chuàng)新技術(shù)、充分利用能源甚至考古等方面所涉及的化學(xué)知識(shí),并且能夠?qū)⒖疾斓闹R(shí)寓于實(shí)際問題中。在分析試題的過程中,通過對(duì)素材的關(guān)注可讓學(xué)生領(lǐng)略和感受到學(xué)習(xí)化學(xué)的價(jià)值,在利用化學(xué)概念和原理與解決這些生產(chǎn)生活中的化學(xué)問題的過程中,不僅提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,通過引導(dǎo)還可使學(xué)生樹立正確的化學(xué)價(jià)值觀。在高考試題中的很多素材背景又可以拓展教師的視野,在平時(shí)教學(xué)中可以作為教學(xué)情境加以利用,不斷地去充實(shí)教學(xué)資源。
當(dāng)我們仔細(xì)去研讀這些新課程高考下的試題時(shí),總會(huì)讓我們有著不一樣的發(fā)現(xiàn),總會(huì)給我們的教學(xué)帶來思考。如果我們只是去關(guān)注這些題目的解法、考察的知識(shí)和能力,將會(huì)使我們錯(cuò)過它們所帶給我們的精彩和對(duì)改善化學(xué)教學(xué)的啟示。
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