基于“模型認知與證據(jù)推理”的基礎(chǔ)實驗命題趨勢分析與備考對策——以高考化學(xué)(北京卷)實驗選擇題為例

廣東 周曼文

學(xué)科核心素養(yǎng)立意下的高考化學(xué)實驗選擇題不僅要考查考生實驗基本知識、基本技能的掌握情況，更重視考查考生的實驗?zāi)芰?如：用正確的化學(xué)實驗基本操作，完成規(guī)定的“學(xué)生實驗”的能力；觀察記錄實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果，得出正確結(jié)論的能力；初步處理實驗過程中的有關(guān)安全問題的能力；能識別典型的實驗儀器裝置圖的能力；根據(jù)實驗試題的要求，設(shè)計簡單實驗方案的能力等等)。本文以 2018·北京·12為例，從命題、解題和教學(xué)三維度深度剖析核心素養(yǎng)視域下基礎(chǔ)實驗題的命題機制、解題方法和教學(xué)策略，也將探析命題趨勢，希望能為高三二輪復(fù)習(xí)提供相應(yīng)對策。

一、典例剖析

【典例】【2018·北京·12】驗證犧牲陽極的陰極保護法，實驗如表1所示(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3% NaCl 溶液)：

表1

下列說法不正確的是

( )

A．對比②③，可以判定Zn保護了Fe

B．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化

C．驗證Zn保護Fe時不能用①的方法

D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑

【答案】D

【命題模型分析】

伴隨著高考改革的深入實施，考試評價將更加凸顯對學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的考查，實驗試題也將從試題立意、情境選擇、問題設(shè)置和評分方式等方面進行探索和創(chuàng)新，更多關(guān)注學(xué)生在分析題干、獲取信息、提出問題、解決問題、結(jié)果交流應(yīng)用中表現(xiàn)出來的學(xué)科素養(yǎng)和綜合品質(zhì)，逐步向?qū)W科素養(yǎng)立意模式下的考試過渡和銜接。

為創(chuàng)設(shè)情境真實、條件復(fù)雜、信息多元、解題方法開放的試題，本題以更換實驗試劑、改變實驗操作來創(chuàng)新實驗情境，以課本實驗“亞鐵離子的檢驗”“驗證犧牲陽極的陰極保護法”為知識載體，在選項設(shè)問上要求考生通過對比分析實驗信息、條件為推理線索，獲得推理結(jié)論的思維過程。培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注化學(xué)反應(yīng)條件、環(huán)境意識和反應(yīng)的多樣性意識。

基于學(xué)科核心素養(yǎng)的命題模型如圖1所示：

圖1

思維源于問題，以驅(qū)動性問題(選項設(shè)問)組織學(xué)生展開研究活動，凸顯“宏觀—微觀—符號”三重表征，融合考查知識—能力—素養(yǎng)。

【解題模型分析】

從學(xué)習(xí)認知心理角度分析，化學(xué)實驗方案設(shè)計與評價能力的實質(zhì)是學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識去研究、解決實驗問題的一種綜合能力，圖2反映該過程的內(nèi)部表征和外部表現(xiàn)的過程。

圖2 運用化學(xué)實驗方法解決問題的認知模型

可見，化學(xué)實驗解決實際問題能力的實質(zhì)是運用化學(xué)知識、原理和方法來解決實際問題，形成對實際問題的經(jīng)驗圖式。解題過程即“宏觀實驗—微觀推理、分析—感性和理性認識”，學(xué)生在分析題干、獲取信息、提出問題、解決問題、結(jié)果交流應(yīng)用中表現(xiàn)出應(yīng)有的學(xué)科素養(yǎng)和綜合品質(zhì)。

表2 2018·北京·12 實驗分析

【教學(xué)模型分析】

實驗作為化學(xué)的最高“法庭”，是化學(xué)教學(xué)中最有效的“發(fā)生器”，也是化學(xué)教學(xué)中最有效的“推進劑”。科學(xué)知識本身只是相對真理，要允許質(zhì)疑和爭論。我們在教學(xué)實踐中也難免會出現(xiàn)錯誤，如以偏概全的經(jīng)驗型錯誤、簡單遷移的想當(dāng)然型錯誤、專業(yè)匱乏的科學(xué)性錯誤、忽視細節(jié)的定勢思維型錯誤等。為了科學(xué)地解決這些教學(xué)疑問，就意味著要在提出(明確)問題的基礎(chǔ)上，做出科學(xué)的假設(shè)，選擇并運用合適的方法，收集充足的、有根據(jù)的事實性證據(jù)材料，再通過分析、歸納和論證，收獲探究結(jié)論。因此，我們的教學(xué)也應(yīng)該逐步地從傳授事實、掌握學(xué)科知識層面上升為使用事實、發(fā)展學(xué)科觀念、建構(gòu)思維模型上來。

這一轉(zhuǎn)變要求中學(xué)化學(xué)實驗在教學(xué)中關(guān)注對學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，更需要我們從學(xué)科教學(xué)實踐層面做更多的努力。

此類題目重點考查學(xué)生的創(chuàng)新能力和知識使用能力，考查的知識一般都源于教材，但是又高于教材，是對實驗綜合運用能力的考查。以課本實驗為背景進行一定的創(chuàng)新和提升，看似復(fù)雜,但又考查學(xué)生實驗探究的基礎(chǔ)性和實踐性。這不僅要求教師做好實驗的演示和學(xué)生實驗的操作，還要求學(xué)生在實驗中思考，掌握實驗的基本操作、基本技能、基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)概念，學(xué)會收集實驗事實，開展疑難分析與推理，建構(gòu)問題解決思維模型。同時，促進實驗?zāi)芰υu價、實驗教學(xué)實施和實驗學(xué)習(xí)方式的良性互動，實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、命題趨勢分析

[近幾年北京卷基礎(chǔ)實驗題鑒賞]

【2015·北京·12】在通風(fēng)櫥中進行如下表3的實驗：

表3

下列說法中不正確的是

( )

B．Ⅱ中的現(xiàn)象說明Fe表面形成致密的氧化層，阻止Fe進一步反應(yīng)

C．對比Ⅰ、Ⅱ中現(xiàn)象，說明稀HNO3的氧化性強于濃HNO3

D．針對Ⅲ中現(xiàn)象，在Fe、Cu之間連接電流計，可判斷Fe是否被氧化

【答案】C

【2016·北京·12】用石墨電極完成如表4所示的電解實驗。

表4

下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是

( )

D．根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅

【答案】B

【2017·北京·12】下述表5實驗中均有紅棕色氣體產(chǎn)生，對比分析所得結(jié)論不正確的是

( )

表5

A．由①中的紅棕色氣體，推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體

B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)

C．由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性，生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物

D．③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)

【答案】D

【命題趨勢分析】

表6 2015-2018年實驗命題分析

趨勢1：新穎課題——引領(lǐng)

一般以某個真實課題作為探究載體(三特點：主題式、真實探究、源于課本)，引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)過的內(nèi)容、已掌握的實驗知識、實驗方法遷移到解決新問題的過程中來，在考查學(xué)生面對新情境時靈活運用知識、方法和規(guī)律解決實際問題的能力方面做足文章。

趨勢2：關(guān)鍵信息——支撐

以圖象的形式呈現(xiàn)信息，避免閱讀量過大，直觀明了，精選和考查目標(biāo)關(guān)聯(lián)度高的文字、數(shù)據(jù)、現(xiàn)象等信息，有利于考生在有限時間內(nèi)合理摒棄干擾信息，獨立接受、吸收、整合有效信息，順利解決新問題。

趨勢3：方法手段——創(chuàng)新

實驗探究源于真實的化學(xué)，具有信息的新穎性、結(jié)論的不確定性和知識的綜合性等特點。如合理控制實驗的變量，應(yīng)用對比實驗的方法，關(guān)注現(xiàn)代化的實驗手段，注重定量化分析論證等，學(xué)生必須將基本概念、基礎(chǔ)理論與學(xué)科思想方法相結(jié)合，從多角度、多層次、多種模式去分析、解決問題，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。這類試題對學(xué)生的發(fā)散性思維能力，分析、解決問題的能力提出較高的要求。

趨勢4：問題驅(qū)動——飛躍

實驗探究涵蓋了提出問題和假設(shè)、設(shè)計方案、實施實驗、獲取證據(jù)、分析解釋和建構(gòu)模型、形成結(jié)論及交流評價等要素，雖命題不拘泥于程序化的探究過程，但選項中問題的設(shè)置能考查出考生思維的深、廣度。如：以上幾道題的 D選項能測查出考生對裝置圖的識別、實驗原理的理解、實驗操作的認識和實驗條件的控制等方面知識的掌握水平和應(yīng)用能力。

其實高考實驗題不管是選擇題的基礎(chǔ)實驗題還是非選擇題的實驗綜合題，為測得學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和關(guān)鍵能力，試題將由純理論研究走向真實情境問題解決，由單一變量簡單體系走向多元化復(fù)雜體系，由封閉走向開放。

三、備考對策

1.深挖教材“實驗”資源——轉(zhuǎn)變實驗學(xué)習(xí)的方式

試題內(nèi)容一般源于教材，高考命題指向意在引導(dǎo)中學(xué)化學(xué)教學(xué)中重視教材中的實驗活動，關(guān)注對實驗原理的分析，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認知”這一學(xué)科素養(yǎng)。

2.深度改編試題“實驗”——轉(zhuǎn)變“化學(xué)實驗”價值取向

學(xué)科核心素養(yǎng)視域下對化學(xué)實驗全面育人功能的理解是借助化學(xué)實驗方法解決問題的認知模型，設(shè)計有關(guān)化學(xué)實驗方案設(shè)計與評價的學(xué)習(xí)活動為主線，逐步轉(zhuǎn)變學(xué)生對“化學(xué)實驗”價值取向。