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化学反应原理实验探究题的分析与教学启示

作者:田益民 更新时间:2017-5-2 9:38:01

 摘要:在解读实验探究题的基础上,分析了化学反应原理实验探究的特点。结合2016年高考北京卷理综(化学)的2道试题,阐述了化学反应原理实验探究题的命题视角和解题方法。指出提升教师素养是促进学生核心素养养成的推动力,并对落实探究性教学作了一些思考。 
  关键词:化学反应原理;实验探究题;核心素养;命题解题;教学启示 
  文章编号:1005–6629(2017)3–0085–04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B 
  1 问题的提出 
  国家教育部已全面启动对2004年开始施行的普通高中课程标准的修订工作,提出凝炼核心素养,推动落实“立德树人”。实验探究是培养学生核心素养的重要载体,探究活动按其任务类型可大致分为四类:①物质的制备或合成;②物质的鉴别、分离与提纯;③物質性质的探究;④化学反应原理的探究[1]。纵观历年高考真题,前三种类型的实验探究题较常见,而2016年北京卷理综(化学)第26题、第28题(以下简称2题)则坚守了化学反应原理实验探究的阵地。笔者对2题的命题视角做一些分析,以期为命题和教学提供借鉴。 
  2 对化学反应原理实验探究的理解 
  实验探究题源于真实的化学,重视学科能力及科学素养的考查,具有信息的新颖性、结论的不确定性和知识的综合性等特点。学生必须从多角度多层次多种模式去解决问题,这类试题对学生的发散性思维能力、分析问题的能力提出较高的要求[2]。 
  鲁科版选修4“致同学们”中指出,中学化学反应原理性问题在于探索纷繁的化学反应的本质和规律,根据化学反应的规律控制和利用化学反应,获取人类生产和生活所需要的能量和物质;从“化学反应与能量转化”、“化学反应的方向、限度与速率”及“物质在水溶液中的行为”三个方面介绍有关化学反应的基本原理和研究方法[3]。由此,化学反应原理实验探究应与基本概念、基础理论及思想方法相结合,注重思维深度,追求学科本质,彰显科学性、抽象性、方法性、理解性、未知性及发展性等等。 
  3 对化学反应原理实验探究题的命题分析 
  3.1 新颖课题引领探究 
  高考试题一般以某个课题作为探究载体,引导学生将学过的内容、已掌握的知识迁移到解决新问题的过程中来,在考查学生面对新情境时灵活运用知识、方法和规律解决实际问题的能力方面做足文章[4]。2题在题干上均给出明确的研究课题指向,体现“科学精神与社会责任”,第26题基于环境保护的热点问题,研究“用零价铁(Fe)除去水体中的硝酸盐(NO3-)”;第28题研究“以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性”,秉持严谨求实的科学态度。  [ www. dYLw.net 第 一论文网提供毕业论文代写和代写化学教学论文服务]
  3.2 探究要素组织试题 
  实验探究涵盖了提出问题和假设、设计方案、实施实验、获取证据、分析解释和建构模型、形成结论及交流评价等要素,虽命题不拘泥于程序化的探究过程,但科学的用词足以体现探究性特点。如第26题使用了“研究”“反应原理”“结果”“原因”“假设”“实验”“结论”“同位素示踪法”“解释”“数据对比”等;第28题使用了“实验对象”“探究”“检验”“解释”“实验现象”“实验实证”“推测”“证实”“假设”“对比”“实验方案”“根据”等。 
  3.3 关键信息支撑探究 
  这两道题提供多种多样信息,有文字、表格、数据、信息反应、实验现象、图像等,信息和考查目标关联度高,许多信息直观明了,避免阅读量过大,有利考生在有限时间内合理摒弃干扰信息,独立接受、吸收、整合有效信息,顺利解决新问题。 
  [试题片段赏析1]第26题(1)(2)   
  3.4 方法手段增添活力 
  科学问题的类型不同,其解决方法与策略也有所不同[5],正由于学科思想方法和研究手段支撑,化学反应原理探究题具有独特的魅力,针对科学假设设计实验时,合理控制实验的变量,应用对比实验的方法,关注现代化的实验手段,注重定量化分析论证。 
  [试题片段赏析3]第26题(3)   
  ②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:i.被Al(OH)3所吸附;ii.存在于铝的碱式盐中。对假设ii设计了对比实验,证实了假设ii成立。 
  a.将对比实验方案补充完整。  
  借助实验数据定量分析步骤一、二。若假设i成立:沉淀中亚硫酸根被Al(OH)3所吸附,固体经过洗涤后,步骤一、二中稀NaOH溶液均用于溶解0.4mmol Al(OH)3,V1=V2。若假设ii成立:沉淀中亚硫酸根存在于铝的碱式盐中,步骤一NaOH溶液溶解碱式盐[设为0.4mmol Al(OH)3-2x(SO3)x],最终产生0.4mmol NaAlO2及0.4x mmol Na2SO3,依据Na+守恒,消耗(0.4+0.8x)mmol NaOH;而步骤二消耗0.4mmol NaOH,V1>V2。 
  3.5 问题驱动实现飞跃 
  思维源于问题,以驱动性问题组织学生展开研究活动,凸显“宏观-微观-符号”三重表征,融合考查知识-能力-素养。第26题体现实验-微观推理-理性认识,探究问题的关联度较高,学生的思维环环相扣,由茫然到顿悟。第28题体现实验-宏观现象-感性认知,多角度研究反应本质,问题由浅入深,探究结论由多元到聚焦,考生在分析、推理、比较、综合中反思整个研究过程,形成结构化的知识框架。  [试题片段赏析5]第26题(4) 
  其他条件与(2)相同,经1小时测定NO3-的去除率和pH,结果如下:  
  4 教学启示 
  限于条件,学业水平和高考的测试,目前只能通过纸笔测验进行,因此,研究命题如何测试学生的核心素养尤为重要[7]。2016年北京卷的2道化学反应原理探究试题关注学生核心素养的养成,凸显“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”、“科学精神与社会责任”的培养主旨。值得一提的是,2016年江苏省高考题第20题突然大改风格,亦带有明显的原理性探究特点,在此不再赘述。
  4.1 教师素养是促进学生核心素养养成的推动力 
  探究性教学的能力并非一朝一夕能够速成,教师应提升自身修养,争做课堂转型的探索者。虚心向校内、外名师学习,在反思性教学研究中提升专业素质;养成思考的习惯和持久的热情,善于发现有价值的问题,主动展开实验研究或文献研究;挖掘内部动力,主动开发课程资源,鼓励师生对话交流,掌握引领学生自主、合作、探究的方法。 
  4.2 在课堂转型中将探究教学落实于行动 
  原理探究的科学性强,原创难度大。一方面,立足基础,循序渐进,善于挖掘课本素材,展开探究性实验教学;另一方面,研究和整合经典,积极揣摩高考原创题的学科价值,将试题加工后应用于课堂研究。课堂教学不允许也不可能有充足的时间按全部流程逐一进行探究,更多的是就其过程中的某一个或某几个片基(环节)进行深入探究[8]。以实验事实情境作为背景,主张学生质疑、课堂留有悬念、变更研究主体、观念引领教学、鼓励交流评价,以提升学生探究的能力和技巧。 
  参考文献: 
  [1]宋兆爽,白建娥.化学反应原理的实验探究教学策略初探[J].化学教育,2013,(4):61. 
  [2]张俊华,邹映波.怎么做,让学生不再恐惧实验探究题[J].化学教与学,2012,(11):73. 
  [3]王明召,高盘良,王磊.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理[M].济南:山东科学技术出版社,2007. 
  [4]李化年.基于化学核心观念构建的课堂实践研究[M].北京:学苑出版社,2012:202. 
  [5]张伟刚.科学素养与培育[M].北京:科学出版社,2015:127. 
  [6]吴星,吕琳,张天若.中学化学疑难解析[M].南京:江苏教育出版社,2012:154~155.