■北京市十一學(xué)校 蔣 濤

“化學(xué)反應(yīng)原理”命題動向分析

■北京市十一學(xué)校 蔣 濤

化學(xué)反應(yīng)原理相關(guān)內(nèi)容能幫助同學(xué)認(rèn)識能量與反應(yīng)之間的關(guān)系,并深入理解化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì),是高中化學(xué)的必選模塊,在高考中所占比重大,同時由于涉及知識多為微觀、抽象的內(nèi)容,同學(xué)們學(xué)習(xí)時存在諸多障礙。本文旨在對近兩年新課標(biāo)Ⅰ理綜高考試題(化學(xué))進(jìn)行分析,了解高考試題中關(guān)于化學(xué)反應(yīng)原理部分的考查內(nèi)容與考查水平,并對反應(yīng)原理部分高考試題的命制進(jìn)行分析與預(yù)測。

一、模型建立

我國高考的本質(zhì)仍屬于紙筆測驗(yàn),尚未涉及表現(xiàn)性的實(shí)作考查。大型紙筆測驗(yàn)的出題框架大多分為內(nèi)容和水平兩個維度。在已有文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上,筆者界定了本研究的內(nèi)容與水平模型。

1.內(nèi)容模型

通過對國內(nèi)外化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、高考全國卷理綜化學(xué)考試大綱及題型示例和現(xiàn)行高中化學(xué)教材等文本的研究,筆者認(rèn)為：高中化學(xué)反應(yīng)原理部分主要圍繞變化與能量、速率與平衡兩大主題進(jìn)行;主題下轄若干核心概念,其中能量與變化主題下包含反應(yīng)熱、能源、電化學(xué)裝置、腐蝕與防護(hù)4個核心概念,速率與平衡包括反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、弱電解質(zhì)電離、溶液酸堿性、鹽類水解、沉淀溶解平衡6個核心概念;核心概念下轄若干基本概念、事實(shí)和規(guī)律,比如反應(yīng)熱下包含能量轉(zhuǎn)化微觀實(shí)質(zhì)、吸放熱反應(yīng)、熱化學(xué)方程式、焓變、蓋斯定律等內(nèi)容。

2.水平模型

基于高中反應(yīng)原理的知識特點(diǎn)和我國高中教學(xué)現(xiàn)狀,提出如下表所示的試題認(rèn)知水平(見表1)。

表1 反應(yīng)原理的試題認(rèn)知水平

同時將知識類型分為事實(shí)性知識、概念性知識、程序性知識。

二、研究過程與結(jié)論

將知識內(nèi)容、知識類型與認(rèn)知水平進(jìn)行編碼,形成分析框架(見表2),并依據(jù)此框架對2016—2017年新課標(biāo)Ⅰ理綜高考試題(化學(xué))必考部分(以下簡稱高考試題)進(jìn)行分析。這部分試題分值共計(jì)85分,涉及題型為選擇題和填空題。按照考生作答點(diǎn)來看(選擇題一道題為一點(diǎn),填空題每一空為一點(diǎn)),2016年共30個作答點(diǎn),其中涉及反應(yīng)原理的答題點(diǎn)10個,占比33.3%;2017年共31個作答點(diǎn),其中涉及反應(yīng)原理的答題點(diǎn)13個,占比41.9%。本文以考生作答點(diǎn)為分析的最小單元,對試題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表2 化學(xué)反應(yīng)原理試題分析框架

1.試題的知識內(nèi)容分析

2016—2017年高考試題涉及化學(xué)反應(yīng)原理的考點(diǎn)主要集中在熱化學(xué)方程式、轉(zhuǎn)化率、影響速率與平衡的因素、溶度積、溶液酸堿性與電解原理這些核心概念上。電化學(xué)與溶液酸堿性的考查主要集中在選擇題部分,而平衡與速率相關(guān)內(nèi)容則主要在填空題中涉及。2017年試題從作答的點(diǎn)數(shù)上,比2016年多了3個,增大了對轉(zhuǎn)化率、熱化學(xué)方程式的考查力度,同時增加了對平衡常數(shù)、金屬腐蝕、焓變、電解質(zhì)等相關(guān)概念知識的考查。與2016年相比,2017年對反應(yīng)原理的考查內(nèi)容更廣泛,但難度并未增大,偏重借用平衡常數(shù)、溶度積等工具從定量角度分析、解決相關(guān)問題。

2.試題的知識類型

從知識類型的角度來分析試題,筆者發(fā)現(xiàn),近兩年高考試題涉及的類型及分布如表3所示。

表3 高考試題知識類型分析

作為選拔性考試,近兩年的高考試題以程序性知識的考查為主。程序性知識是指如何做事,探究方法,以及運(yùn)用技能、算法、技術(shù)與方法的準(zhǔn)則?？忌枰劳芯唧w的概念知識,建立分析解決問題的思路方法。

圖1

例1(2016年高考新課標(biāo)Ⅰ理綜卷第11題)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖1所示,采用惰性電極,a b、c d均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是( )。

B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品

C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e-══O2+4H+,負(fù)極區(qū)溶液pH降低

D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時,會有0.5mol的O2生成

解析：從裝置所給電源看出這是一個電解裝置,左側(cè)為陽極、右側(cè)為陰極,溶液中存在的陰、陽離子分別為H+(H2O)、Na+。因此電極反應(yīng)陽極為2H2O-4e-══O2↑+4H+,陰極為4H2O+4e-══2H2↑+4OH-,結(jié)合題目所給交換膜信息,在電場作用下,中室中的Na+往右側(cè)正極區(qū)移動,往左側(cè)負(fù)極區(qū)移動。

3.試題的認(rèn)知水平(見表4)

表4 高考試題認(rèn)知水平分析

從近兩年試題情況來看,涉及最多的是分析層面,要求考生模仿知識的運(yùn)用方法,運(yùn)用有關(guān)規(guī)則分析、解決相似的問題。分析這一認(rèn)知水平需要使用一定程序解決問題,因此與程序性知識有著緊密聯(lián)系,考生需結(jié)合題目給定的情境遷移至自己熟悉的知識模型并進(jìn)行分析。

2017年高考新課標(biāo)Ⅰ理綜第11題就是比較典型的讓考生基于熟悉的電化學(xué)防腐情境分析解決實(shí)際生活中鋼管防腐問題的例子。

圖2

例2(2017年高考新課標(biāo)Ⅰ理綜卷第11題)支持海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐,工作原理如圖2所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是( )。

A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流

D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整

解析：外加直流電源的陰極保護(hù)法是考生非常熟悉的情境,將需要保護(hù)的金屬材料與電源負(fù)極連接,使其難以失去電子,即腐蝕電流接近于零。通電后在電場作用下電子從陽極流向陰極,即從高硅鑄鐵流向鋼管樁。高硅鑄鐵作為陽極材料,基于電化學(xué)裝置原理,一定具有電子導(dǎo)體的作用,但是否參與電極反應(yīng)則需結(jié)合具體情況,本題題干中說明高硅鑄鐵為“惰性輔助陽極”,說明其不參與放電,則C選項(xiàng)不正確。

三、命題動向分析與預(yù)測

通過從知識內(nèi)容、知識類型與認(rèn)知水平對近兩年高考試題反應(yīng)原理部分內(nèi)容的分析,筆者認(rèn)為,試題具有體現(xiàn)學(xué)科內(nèi)涵、緊密聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際、注重考生思維深度考查等特點(diǎn)。試題中既包括考查基礎(chǔ)的內(nèi)容,也包括檢驗(yàn)考生高級思維能力的內(nèi)容,體現(xiàn)出評價(jià)的層次性和水平性。為了與即將施行的修訂版課標(biāo)接軌,針對未來兩年舊教材、新課標(biāo)的實(shí)際情況,筆者認(rèn)為接下來的高考命題將進(jìn)一步完善考核目標(biāo),對化學(xué)學(xué)習(xí)能力的要求作出適當(dāng)調(diào)整與修改。結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理部分的知識內(nèi)容與實(shí)際教學(xué)情況,高考命題將突出以下三方面的評價(jià)特色。

第一,進(jìn)一步檢測考生接收、整合信息的能力,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對自然界生產(chǎn)、生活相關(guān)實(shí)際事物的考查。

第二,強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究能力,滲透修訂版課標(biāo)“科學(xué)探究和創(chuàng)新意識”這一核心素養(yǎng)的考查。

第三,補(bǔ)充對認(rèn)識思維模型創(chuàng)造性再應(yīng)用水平的考查,檢測考生歸納演繹、遷移拓展和觸類旁通的創(chuàng)新思維。

(責(zé)任編輯 謝啟剛)

蔣濤,畢業(yè)于北京師范大學(xué),碩士。從教六年間,有四篇教育教學(xué)論文獲全國基礎(chǔ)教育化學(xué)新課程實(shí)施成果評比一等獎,連續(xù)兩年獲海淀區(qū)教師教學(xué)基本功展示活動一等獎。