周學(xué)興

(湖南省常德市第一中學(xué))

教育部教育考試院要求“創(chuàng)新試題的呈現(xiàn)形式、優(yōu)化設(shè)問方式、提升思維品質(zhì),試題有一定的開放性,體現(xiàn)基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性、創(chuàng)新性和發(fā)展性”。工藝流程題是各省市命題的熱點(diǎn)題型,2023年高考已落下帷幕,通過研究工藝流程題捕捉備考策略是對(duì)高考化學(xué)試題最直接有效的利用。該題型分值在14分左右,難度大,是高考考生比較畏懼的題型。工業(yè)流程的主體過程是通過加入化學(xué)試劑除去雜質(zhì)、生成產(chǎn)品,或通過分離提純分離出雜質(zhì),獲得產(chǎn)品?；ち鞒填}一般都是以真實(shí)工業(yè)生產(chǎn)為背景,主要考查了元素化合物、氧化還原反應(yīng)、方程式書寫、化學(xué)計(jì)算以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面的知識(shí),并注重考查學(xué)生的邏輯推理能力、綠色化學(xué)思想以及信息整合能力。在當(dāng)前高考只能采取紙筆測試的情況下,化工流程題是一種很好的題型設(shè)計(jì)。從考查價(jià)值方面,它可以體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用價(jià)值,通過滲透綠色化學(xué)觀念讓學(xué)生樹立可持續(xù)發(fā)展的意識(shí),在考試中體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值和育人價(jià)值,激發(fā)學(xué)生從事化學(xué)研究的興趣。從考查內(nèi)容來看,化工流程題可實(shí)現(xiàn)各模塊的核心知識(shí)和各領(lǐng)域關(guān)鍵能力的融合考查,對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。文章以全國甲卷、全國乙卷、新課標(biāo)卷、湖南卷、湖北卷、廣東卷、山東卷、遼寧卷8套高考化學(xué)試卷為研究對(duì)象,依據(jù)工業(yè)流程的邏輯關(guān)系,從真實(shí)情境、設(shè)問方式等角度歸納命題特點(diǎn),總結(jié)出備考策略。(備注:后續(xù)在描述2023年高考化學(xué)試題時(shí),均省略“2023年”)

一、命題特點(diǎn)

(一)深化真實(shí)情境,凸顯試題創(chuàng)新性

“無情境,不命題”,真實(shí)情境是時(shí)代的選擇。工藝流程題選擇的主要是生產(chǎn)環(huán)保情境,取材于科研論文、化工生產(chǎn)工藝,聚焦電池、半導(dǎo)體材料、芯片材料等。從載體而言,高考化學(xué)試題主要以制備戰(zhàn)略性物質(zhì)、分離提純?yōu)槟康?諸如壓電材料BaTiO3、鋰離子電池材料LiMn2O4、第三代半導(dǎo)體材料Ga(CH3)3,戰(zhàn)略性金屬鎳、鈷、鉻和釩,Li2CO3的回收及廢舊電池的資源回收利用等。不難發(fā)現(xiàn)情境載體集中在電子信息技術(shù)、材料等方面,這是國家戰(zhàn)略發(fā)展的重點(diǎn),也是民生工程不可或缺的部分。

1.優(yōu)選載體,創(chuàng)新試題呈現(xiàn)形式

①第四周期金屬元素依舊是考查的主體,例如湖南卷第17題創(chuàng)新性地考查了Ga元素,其性質(zhì)與Al是相似的,陌生卻又熟悉,體現(xiàn)了高考化學(xué)試題試圖從載體上尋求跳出“機(jī)械刷題”魔咒的方法。

②選擇“酸浸液”為原料,刪除了過去常見的“礦物預(yù)處理”的工序,如廣東卷第18題直接給出“硝酸浸取液”中的離子。

2.精制流程,創(chuàng)新試題呈現(xiàn)形式

一般而言,流程題中“名詞”代表化學(xué)試劑,“動(dòng)詞”代表操作。通常方框(“□”)內(nèi)是“動(dòng)詞”時(shí),方框外的即為“名詞”。明確“動(dòng)詞” “名詞”有助于加快學(xué)生對(duì)“工序”“試劑”作用的分析。而高考化學(xué)試題中,二者并沒有明顯的界限,如新課標(biāo)卷第27題,流程圖見圖1。圖中方框內(nèi)均為“動(dòng)詞”,而“通空氣” “調(diào)pH”均在方框外。部分省命題在流程圖中“線”的復(fù)雜程度上加大了難度,如湖南卷第17題,其流程圖見圖2。流程圖簡短但“線”的交錯(cuò)程度高,且回收利用的“氣體”源自兩道工序,考生要在短時(shí)間內(nèi)明確其內(nèi)涵,凸顯了試題的創(chuàng)新性。

圖1 新課標(biāo)卷第27題的流程圖

圖2 湖南卷第17題的流程圖

(二)呈現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)問,破除機(jī)械刷題

設(shè)問方式的創(chuàng)新,直擊考查學(xué)生的創(chuàng)新思維,也是破除機(jī)械刷題的有效手段。

①考查“替換性思維”成常態(tài),發(fā)展學(xué)生解決實(shí)際問題的能力?？疾椤疤鎿Q性思維”主要有三種方向,一是工序能否替換順序或刪減,二是化學(xué)試劑能否替換或選擇何種試劑,三是化學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的不同有何影響,具體考查情況見表1。

表1 2023年高考化學(xué)試題中考查“替換性思維”的情況

②增大思維容量考查成為常態(tài),如復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的方程式的書寫。工藝流程題中,書寫方程式有離子方程式、化學(xué)方程式兩大考查形式,又分為氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)。高考化學(xué)試題集中考查了復(fù)雜非氧化還原反應(yīng)方程式的書寫及融合生成配合物等情境的氧化還原反應(yīng)方程式書寫。復(fù)雜非氧化還原反應(yīng)方程式的書寫,要求學(xué)生抓住“復(fù)雜物質(zhì)”,即含有離子種類較多的物質(zhì),結(jié)合“離子或離子團(tuán)”守恒來配平微粒系數(shù),具體考查情況見表2。

表2 2023年高考化學(xué)試題中考查書寫復(fù)雜反應(yīng)方程式的情況

③化學(xué)試劑呈現(xiàn)非常態(tài)規(guī)律。如H2O2是常見的綠色氧化劑與還原劑,是工業(yè)流程的常用試劑。全國乙卷第27題一反常態(tài),要求學(xué)生分析“不宜使用H2O2替代MnO2的原因”,“反押題”指數(shù)高。新課標(biāo)卷第27題中涉及SiO2雜質(zhì)除去情況,需要正確分析多道工序中硅元素的存在形式。

(三)融合不同模塊,凸顯物質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)容的考查

“3+1+2”高考模式的省份,將選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的部分內(nèi)容有機(jī)地融入工藝流程題中。如湖南卷第17題對(duì)配合物、鍵角等內(nèi)容展開設(shè)問考查,還考查了現(xiàn)代化學(xué)分析儀器——核磁共振儀在鑒別物質(zhì)中的作用,另外還融入考查了格氏試劑CH3MgI的性質(zhì)。廣東卷第18題融入晶體結(jié)構(gòu)的考查。知識(shí)模塊的融合,是高考化學(xué)試題常用的創(chuàng)新方式。如單獨(dú)考查阿伏加德羅常數(shù)相關(guān)陷阱的試題會(huì)越來越少,可將此內(nèi)容融入電化學(xué)、工業(yè)流程等模塊進(jìn)行考查。

二、備考策略

(一)科學(xué)備課,巧引化學(xué)知識(shí)解決問題

復(fù)習(xí)備考過程中可以以化學(xué)反應(yīng)為大概念,幫助學(xué)生厘清高中化學(xué)5本教材的學(xué)科價(jià)值,從宏觀視角使得知識(shí)結(jié)構(gòu)化,是非常有必要的。5本教材從不同的視角要求學(xué)生構(gòu)建利用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的大能力。這個(gè)“大能力”是宏大的,也是注重微觀的。教師應(yīng)幫助學(xué)生學(xué)會(huì)“引經(jīng)據(jù)典”地分析解決問題,這里的“經(jīng)” “典”即為教材、高考化學(xué)真題。比如汽車尾氣的處理,從化學(xué)反應(yīng)的視角需要讓CO、NO通過發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì),從反應(yīng)原理的視角得明確反應(yīng)的條件是催化劑。此外,教師在日常教學(xué)工作中引導(dǎo)學(xué)生多關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn),多積累化學(xué)常識(shí),并滲透綠色化學(xué)的思想,把化工流程題與課本知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(二)精選試題,發(fā)揮“好題”的功能

如何選擇好的試題呢,可以以元素載體為基礎(chǔ)脈絡(luò),每一種元素,選出1～2道經(jīng)典好題。好題的基本標(biāo)準(zhǔn)為要充分調(diào)動(dòng)教材基礎(chǔ)知識(shí)或陌生信息才能夠分析解決問題,其中絕大多數(shù)高考化學(xué)試題便是好題。

如何利用好高考試題這一類好題是高三復(fù)習(xí)永恒的主題。首先要能夠分析出設(shè)問的解決之道,此處并非總結(jié)出“套路”或“模板”,而是跳出“機(jī)械刷題”的怪圈,運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決問題,實(shí)現(xiàn)“得分”。其次,充分挖掘高考試題。絕大部分高考試題都不可能設(shè)置許許多多的設(shè)問,這便意味著可挖掘出新的設(shè)問出來,姑且稱為“意猶未盡之處”。比如遼寧卷第16題可增設(shè)分析“若通入空氣速率過大,Mn2+氧化速率降低的原因”,新課標(biāo)卷第27題可增設(shè)“提供MgNH4PO4的Ksp并考查相關(guān)計(jì)算”,此處該物質(zhì)具有2種陽離子,新穎,但又不難。

(三)原創(chuàng)試題,精設(shè)考查創(chuàng)新思維問題

要培育出具有創(chuàng)新能力的學(xué)生,首先要求教師要有創(chuàng)新能力,原創(chuàng)一道好的試題,是對(duì)教師創(chuàng)新能力的最高檢驗(yàn)。命制一道工藝流程題,需要經(jīng)歷選材、設(shè)問、流程分析、亮點(diǎn)分析等步驟。其中選材,主要選擇科研論文文獻(xiàn)為真實(shí)情境素材。設(shè)問,應(yīng)該注重“傳承”與“創(chuàng)新”,既要對(duì)過去考過的設(shè)問方式、內(nèi)容有所傳承模仿,也要有一些新穎的設(shè)問,值得注意的是新穎的設(shè)問,并非偏怪難的設(shè)問。通過逆向思維角度設(shè)置的問題,是創(chuàng)設(shè)新穎設(shè)問的一貫手段,比如Ksp信息的給予,可以是直接給出,也可以是通過只提供沉淀完全的pH,由學(xué)生計(jì)算得出,再分析問題。再如廣東卷第18題考查通過提供微粒間間距的大小關(guān)系來確定微粒的種類。還可通過“跳躍性”設(shè)置問題,增強(qiáng)新穎度,比如循環(huán)利用物質(zhì)的分析,可以先讓學(xué)生書寫反應(yīng),以迅速確定回收利用的物質(zhì),也可不設(shè)置書寫反應(yīng),直接設(shè)問分析回收利用的物質(zhì)。原創(chuàng)試題時(shí),還應(yīng)注意素材的選擇要符合測試任務(wù)的要求,常出現(xiàn)簡化工業(yè)流程等操作。真實(shí)文獻(xiàn)中的素材切忌完全照搬原文獻(xiàn)而不加改造地呈現(xiàn)出來,而是要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知和生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行合理地加工。命制工藝流程題還應(yīng)遵循真實(shí)、簡潔、完備、適配等要求。

筆者以林江順等的《鈷錳渣除雜提鈷工藝研究》科研論文為主要文獻(xiàn)支撐命制了一道試題,設(shè)計(jì)了以濕法煉鋅廠所產(chǎn)的鈷錳渣為原料回收制備CoC2O4為真實(shí)情境,考查離子方程式的書寫、溶度積常數(shù)、工藝條件的選擇、試劑的作用分析等必備知識(shí),其中復(fù)雜離子方程式書寫、復(fù)雜圖像的分析凸顯了創(chuàng)新性,還融入了圖像、文字信息、流程圖信息,考查學(xué)生的推理與歸納能力、解決實(shí)際問題的能力,發(fā)展了學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知、變化觀念與平衡思想等核心素養(yǎng)。試題具有基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性、創(chuàng)新性。試題見本期雜志76頁。

通過工藝流程題的分析,旨在引導(dǎo)廣大教師正確評(píng)析高考化學(xué)試題,并能夠引導(dǎo)高三復(fù)習(xí)教學(xué)的方向,真正實(shí)現(xiàn)“以考促教”。文章提出了一些備考建議,希冀教師可以跳出“機(jī)械刷題”“死記硬背”的怪圈,提高高三復(fù)習(xí)效率,培育出對(duì)國家有用的創(chuàng)新型人才。