化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)探究題的分析與教學(xué)啟示

田益民

摘要：在解讀實(shí)驗(yàn)探究題的基礎(chǔ)上，分析了化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)探究的特點(diǎn)。結(jié)合2016年高考北京卷理綜（化學(xué)）的2道試題，闡述了化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)探究題的命題視角和解題方法。指出提升教師素養(yǎng)是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)養(yǎng)成的推動(dòng)力，并對(duì)落實(shí)探究性教學(xué)作了一些思考。

關(guān)鍵詞：化學(xué)反應(yīng)原理；實(shí)驗(yàn)探究題；核心素養(yǎng)；命題解題；教學(xué)啟示

文章編號(hào)：1005–6629（2017）3–0085–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問題的提出

國(guó)家教育部已全面啟動(dòng)對(duì)2004年開始施行的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，提出凝煉核心素養(yǎng)，推動(dòng)落實(shí)“立德樹人”。實(shí)驗(yàn)探究是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體，探究活動(dòng)按其任務(wù)類型可大致分為四類：①物質(zhì)的制備或合成；②物質(zhì)的鑒別、分離與提純；③物質(zhì)性質(zhì)的探究；④化學(xué)反應(yīng)原理的探究[1]。縱觀歷年高考真題，前三種類型的實(shí)驗(yàn)探究題較常見，而2016年北京卷理綜（化學(xué)）第26題、第28題（以下簡(jiǎn)稱2題）則堅(jiān)守了化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)探究的陣地。筆者對(duì)2題的命題視角做一些分析，以期為命題和教學(xué)提供借鑒。

2 對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)探究的理解

實(shí)驗(yàn)探究題源于真實(shí)的化學(xué)，重視學(xué)科能力及科學(xué)素養(yǎng)的考查，具有信息的新穎性、結(jié)論的不確定性和知識(shí)的綜合性等特點(diǎn)。學(xué)生必須從多角度多層次多種模式去解決問題，這類試題對(duì)學(xué)生的發(fā)散性思維能力、分析問題的能力提出較高的要求[2]。

魯科版選修4“致同學(xué)們”中指出，中學(xué)化學(xué)反應(yīng)原理性問題在于探索紛繁的化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和規(guī)律，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律控制和利用化學(xué)反應(yīng)，獲取人類生產(chǎn)和生活所需要的能量和物質(zhì)；從“化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化”、“化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率”及“物質(zhì)在水溶液中的行為”三個(gè)方面介紹有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的基本原理和研究方法[3]。由此，化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)探究應(yīng)與基本概念、基礎(chǔ)理論及思想方法相結(jié)合，注重思維深度，追求學(xué)科本質(zhì)，彰顯科學(xué)性、抽象性、方法性、理解性、未知性及發(fā)展性等等。

3 對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)探究題的命題分析

3.1 新穎課題引領(lǐng)探究

高考試題一般以某個(gè)課題作為探究載體，引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)過的內(nèi)容、已掌握的知識(shí)遷移到解決新問題的過程中來，在考查學(xué)生面對(duì)新情境時(shí)靈活運(yùn)用知識(shí)、方法和規(guī)律解決實(shí)際問題的能力方面做足文章[4]。2題在題干上均給出明確的研究課題指向，體現(xiàn)“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”，第26題基于環(huán)境保護(hù)的熱點(diǎn)問題，研究“用零價(jià)鐵（Fe）除去水體中的硝酸鹽（NO3-）”；第28題研究“以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，探究鹽的性質(zhì)和鹽溶液間反應(yīng)的多樣性”，秉持嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

3.2 探究要素組織試題

實(shí)驗(yàn)探究涵蓋了提出問題和假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、獲取證據(jù)、分析解釋和建構(gòu)模型、形成結(jié)論及交流評(píng)價(jià)等要素，雖命題不拘泥于程序化的探究過程，但科學(xué)的用詞足以體現(xiàn)探究性特點(diǎn)。如第26題使用了“研究”“反應(yīng)原理”“結(jié)果”“原因”“假設(shè)”“實(shí)驗(yàn)”“結(jié)論”“同位素示蹤法”“解釋”“數(shù)據(jù)對(duì)比”等；第28題使用了“實(shí)驗(yàn)對(duì)象”“探究”“檢驗(yàn)”“解釋”“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”“實(shí)驗(yàn)實(shí)證”“推測(cè)”“證實(shí)”“假設(shè)”“對(duì)比”“實(shí)驗(yàn)方案”“根據(jù)”等。

3.3 關(guān)鍵信息支撐探究

這兩道題提供多種多樣信息，有文字、表格、數(shù)據(jù)、信息反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、圖像等，信息和考查目標(biāo)關(guān)聯(lián)度高，許多信息直觀明了，避免閱讀量過大，有利考生在有限時(shí)間內(nèi)合理摒棄干擾信息，獨(dú)立接受、吸收、整合有效信息，順利解決新問題。

[試題片段賞析1]第26題（1）（2）

3.4 方法手段增添活力

科學(xué)問題的類型不同，其解決方法與策略也有所不同[5]，正由于學(xué)科思想方法和研究手段支撐，化學(xué)反應(yīng)原理探究題具有獨(dú)特的魅力，針對(duì)科學(xué)假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，合理控制實(shí)驗(yàn)的變量，應(yīng)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法，關(guān)注現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)手段，注重定量化分析論證。

[試題片段賞析3]第26題（3）

②對(duì)于沉淀中亞硫酸根的存在形式提出兩種假設(shè)：i.被Al（OH）3所吸附；ii.存在于鋁的堿式鹽中。對(duì)假設(shè)ii設(shè)計(jì)了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了假設(shè)ii成立。

a.將對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。

借助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定量分析步驟一、二。若假設(shè)i成立：沉淀中亞硫酸根被Al（OH）3所吸附，固體經(jīng)過洗滌后，步驟一、二中稀NaOH溶液均用于溶解0.4mmol Al（OH）3，V1=V2。若假設(shè)ii成立：沉淀中亞硫酸根存在于鋁的堿式鹽中，步驟一NaOH溶液溶解堿式鹽[設(shè)為0.4mmol Al（OH）3-2x（SO3）x]，最終產(chǎn)生0.4mmol NaAlO2及0.4x mmol Na2SO3，依據(jù)Na+守恒，消耗（0.4+0.8x）mmol NaOH；而步驟二消耗0.4mmol NaOH，V1>V2。

3.5 問題驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)飛躍

思維源于問題，以驅(qū)動(dòng)性問題組織學(xué)生展開研究活動(dòng)，凸顯“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征，融合考查知識(shí)-能力-素養(yǎng)。第26題體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)-微觀推理-理性認(rèn)識(shí)，探究問題的關(guān)聯(lián)度較高，學(xué)生的思維環(huán)環(huán)相扣，由茫然到頓悟。第28題體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)-宏觀現(xiàn)象-感性認(rèn)知，多角度研究反應(yīng)本質(zhì)，問題由淺入深，探究結(jié)論由多元到聚焦，考生在分析、推理、比較、綜合中反思整個(gè)研究過程，形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)框架。

[試題片段賞析5]第26題（4）

其他條件與（2）相同，經(jīng)1小時(shí)測(cè)定NO3-的去除率和pH，結(jié)果如下：

4 教學(xué)啟示

限于條件，學(xué)業(yè)水平和高考的測(cè)試，目前只能通過紙筆測(cè)驗(yàn)進(jìn)行，因此，研究命題如何測(cè)試學(xué)生的核心素養(yǎng)尤為重要[7]。2016年北京卷的2道化學(xué)反應(yīng)原理探究試題關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，凸顯“宏觀辨識(shí)與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”、“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”的培養(yǎng)主旨。值得一提的是，2016年江蘇省高考題第20題突然大改風(fēng)格，亦帶有明顯的原理性探究特點(diǎn)，在此不再贅述。

4.1 教師素養(yǎng)是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)養(yǎng)成的推動(dòng)力

探究性教學(xué)的能力并非一朝一夕能夠速成，教師應(yīng)提升自身修養(yǎng)，爭(zhēng)做課堂轉(zhuǎn)型的探索者。虛心向校內(nèi)、外名師學(xué)習(xí)，在反思性教學(xué)研究中提升專業(yè)素質(zhì)；養(yǎng)成思考的習(xí)慣和持久的熱情，善于發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的問題，主動(dòng)展開實(shí)驗(yàn)研究或文獻(xiàn)研究；挖掘內(nèi)部動(dòng)力，主動(dòng)開發(fā)課程資源，鼓勵(lì)師生對(duì)話交流，掌握引領(lǐng)學(xué)生自主、合作、探究的方法。

4.2 在課堂轉(zhuǎn)型中將探究教學(xué)落實(shí)于行動(dòng)

原理探究的科學(xué)性強(qiáng)，原創(chuàng)難度大。一方面，立足基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)，善于挖掘課本素材，展開探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)；另一方面，研究和整合經(jīng)典，積極揣摩高考原創(chuàng)題的學(xué)科價(jià)值，將試題加工后應(yīng)用于課堂研究。課堂教學(xué)不允許也不可能有充足的時(shí)間按全部流程逐一進(jìn)行探究，更多的是就其過程中的某一個(gè)或某幾個(gè)片基（環(huán)節(jié)）進(jìn)行深入探究[8]。以實(shí)驗(yàn)事實(shí)情境作為背景，主張學(xué)生質(zhì)疑、課堂留有懸念、變更研究主體、觀念引領(lǐng)教學(xué)、鼓勵(lì)交流評(píng)價(jià)，以提升學(xué)生探究的能力和技巧。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋兆爽，白建娥.化學(xué)反應(yīng)原理的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)策略初探[J].化學(xué)教育，2013，（4）：61.

[2]張俊華，鄒映波.怎么做，讓學(xué)生不再恐懼實(shí)驗(yàn)探究題[J].化學(xué)教與學(xué)，2012，（11）：73.

[3]王明召，高盤良，王磊.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[4]李化年.基于化學(xué)核心觀念構(gòu)建的課堂實(shí)踐研究[M].北京：學(xué)苑出版社，2012：202.

[5]張偉剛.科學(xué)素養(yǎng)與培育[M].北京：科學(xué)出版社，2015：127.

[6]吳星，呂琳，張?zhí)烊?中學(xué)化學(xué)疑難解析[M].南京：江蘇教育出版社，2012：154～155.

[7]王云生.課堂轉(zhuǎn)型與學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[M].上海：上海教育出版社，2016：209.

[8]孫天山.淺談“探究教學(xué)”的異化與回歸[J].化學(xué)教學(xué)，2015，（10）：27.