高考化學(xué)工藝流程模擬試題的命制、分析與評(píng)價(jià)

桂耀榮 申燕

摘要： 結(jié)合深圳市高考化學(xué)模擬命題比賽中的命題經(jīng)歷，呈現(xiàn)模擬試題的命制過程。對(duì)所命制的試題進(jìn)行綜合評(píng)析，在抽樣檢測(cè)中發(fā)揮試題的評(píng)價(jià)功能，有效地反饋于教學(xué)，為模擬試題的命制及復(fù)習(xí)備考提供參考。

關(guān)鍵詞： 高考模擬試題命制; 化學(xué)工藝流程題; 試題分析與評(píng)價(jià)

文章編號(hào)： 10056629（2020）05007806

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 背景介紹

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（下文簡(jiǎn)稱《新課標(biāo)》）將化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)凝練為五個(gè)方面，并指出學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過高中化學(xué)學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展需落實(shí)于課堂教學(xué)中，且素養(yǎng)的達(dá)成情況需在相關(guān)測(cè)評(píng)中得以評(píng)價(jià)。近年來，我國(guó)大規(guī)?？荚嚨拿}立意已由知識(shí)立意過渡到能力、素養(yǎng)立意，這就引導(dǎo)廣大一線教師和教研工作者加強(qiáng)對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的研究、思考和實(shí)踐。

高考模擬試題的命制是一項(xiàng)基于對(duì)歷年高考試題系統(tǒng)研究的創(chuàng)造性工作，它旨在促進(jìn)教師更好地理解考試評(píng)價(jià)的意義、明確考試意圖、了解命題理念，積極發(fā)揮“指揮棒”的導(dǎo)向作用，從而增強(qiáng)復(fù)習(xí)的有效性。為此，深圳市及下屬各區(qū)均組織了高考模擬命題比賽，參賽選手需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的試題素材資料，針對(duì)新課標(biāo)Ⅰ卷進(jìn)行模擬命題。筆者有幸在深圳市模擬命題比賽中脫穎而出，現(xiàn)將試題命制過程及后續(xù)分析與測(cè)評(píng)情況整理成文，以供讀者參考。

2 試題及解析

奧斯特倫特（S.J. Osterlinter）[1]認(rèn)為： 在教育和心理特質(zhì)測(cè)試中，試題是一個(gè)測(cè)量單元，它具有刺激情境和對(duì)應(yīng)答形式的規(guī)定，它的目的是要獲得被試的應(yīng)答，并根據(jù)應(yīng)答對(duì)考生的某些心理特質(zhì)方面的表現(xiàn)（如知識(shí)、能力等）進(jìn)行推測(cè)。結(jié)合該定義，我國(guó)的一些專家和學(xué)者對(duì)試題的組成要素進(jìn)行了深入研究[2～4]，他們普遍認(rèn)為，試題應(yīng)由立意（或測(cè)量目標(biāo)）、情境和設(shè)問三部分（三要素）組成，試題命制的過程就是這三部分相互融合的過程。現(xiàn)將此次比賽中所命制試題的組成三要素分析如下。

2.1 試題立意

基于教材、考試大綱等規(guī)定的考試內(nèi)容以及對(duì)學(xué)生的能力要求，制定試題的測(cè)量目標(biāo)，再根據(jù)《新課標(biāo)》中所刻畫的學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量水平，對(duì)所考查的學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行四個(gè)水平維度的細(xì)化，力求檢測(cè)學(xué)生所能達(dá)到的素養(yǎng)等級(jí)。

2.2 試題情境

情境是激發(fā)學(xué)生表現(xiàn)其能力或素養(yǎng)的外在特定條件。一般情況下，新課標(biāo)Ⅰ卷的情境通常會(huì)從科技前沿研究領(lǐng)域，或貼近學(xué)生生活、社會(huì)與生產(chǎn)實(shí)際的較新素材中選擇。以工藝流程題為例，其素材主要涉及廢物的綜合回收、礦石的開發(fā)提取以及物質(zhì)的工業(yè)制備方法等（如表1所示）。

本次命題所提供的素材是一篇題為“廢舊可充電電池中有關(guān)重金屬回收的新工藝”的中文文獻(xiàn)，該文獻(xiàn)報(bào)道了用碳酸銨水溶液浸取已預(yù)處理的電池粉末，再催化氧化分離Co（OH）3沉淀，然后利用萃取和反萃取分離出NiSO4，最后通過水蒸氣加熱得到CdCO3沉淀的工藝方法。經(jīng)過對(duì)素材仔細(xì)研讀和充分挖掘，發(fā)現(xiàn)該素材適合用于命制工藝流程題，隨即提煉出試題的題干描述，并在題干中給予必要的已知信息，如下：

廢舊可充電電池主要含有Fe、 Ni、 Cd、 Co等金屬元素，一種混合處理各種電池回收金屬的新工藝如下圖所示。

2.3 試題設(shè)問

問題的創(chuàng)設(shè)在不脫離情境的前提下，還需準(zhǔn)確反映出考查意圖，且其形式要靈活多樣，角度要新穎獨(dú)到，語言要準(zhǔn)確簡(jiǎn)明。近五年全國(guó)Ⅰ卷的工藝流程題，常以陌生元素及其化合物的相關(guān)轉(zhuǎn)化為載體進(jìn)行多角度綜合性設(shè)問（如表1所示）。通過對(duì)素材的深度剖析，此次命題的設(shè)問角度主要為： 原料的預(yù)處理、條件選擇、信息型方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)操作、原理分析、循環(huán)物質(zhì)的判斷和Ksp的相關(guān)計(jì)算。具體如下：

設(shè)問（1）： 為了加快浸取速率，可采取的措施為（任寫一條）。

參考答案： 攪拌（適當(dāng)升溫或增大浸取劑的濃度）

該設(shè)問所基于的文獻(xiàn)原文為“在氨和碳酸銨的混合水溶液中加入電池?zé)o機(jī)粉末，室溫下攪拌浸取”。通過對(duì)浸取條件的考查，旨在了解學(xué)生對(duì)影響反應(yīng)速率條件的掌握情況。原料預(yù)處理、浸取是大多數(shù)工藝生產(chǎn)中不可缺失的步驟，且影響浸取速率、浸取率的條件因素也是考試所青睞的命題角度之一，雖然重點(diǎn)是考查學(xué)生的識(shí)記與理解能力，但在復(fù)習(xí)過程中仍是不可忽視的。

設(shè)問（2）： 已知浸取過程中NH3和NH+4的物質(zhì)的量之和與Ni、 Cd、 Co浸取率的關(guān)系如表2所示。

則可采用的最佳實(shí)驗(yàn)條件編號(hào)為。

參考答案： ③

該設(shè)問通過呈現(xiàn)文獻(xiàn)原文中的數(shù)據(jù)，考查學(xué)生對(duì)真實(shí)情境下圖表信息分析及應(yīng)用的能力。在新課標(biāo)Ⅰ卷的考查中，圖表等非文本信息使得試題的呈現(xiàn)方式豐富且新穎。學(xué)生在分析時(shí)，常用到控制變量法、極值法等多種重要的學(xué)科思想方法，這些都需要教師在復(fù)習(xí)過程中逐步引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型，以幫助學(xué)生準(zhǔn)確快速獲取圖表信息。

設(shè)問（3）： Co（OH）3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體單質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

參考答案： 2Co（OH）3+6HCl2CoCl2+Cl2↑+6H2O

原文獻(xiàn)中給出，分離得到的Co（OH）3沉淀用鹽酸溶解，Co3+被鹽酸還原成Co2+，生成CoCl2。通過在設(shè)問中給出部分信息，以書寫陌生方程式考查學(xué)生應(yīng)用信息以及基于氧化還原反應(yīng)得失電子守恒思想配平方程式的能力。信息型方程式書寫是新課標(biāo)Ⅰ卷的高頻考點(diǎn)，此類題目中信息給予的程度往往決定設(shè)問的難度。復(fù)習(xí)時(shí)，教師可根據(jù)信息的完整程度對(duì)其分類[5]，引導(dǎo)學(xué)生由易到難逐步突破，幫助學(xué)生熟練掌握此類方程式的書寫規(guī)律。

設(shè)問（4）： 操作①的名稱為、過濾、洗滌。

參考答案： 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

該設(shè)問的文獻(xiàn)原文為“CoCl2溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心，得到粉紅色結(jié)晶CoCl2·6H2O”?？疾閷W(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)晶操作的選擇。結(jié)晶是很多鹽類物質(zhì)的析出形式，其操作方法的選擇也是對(duì)物質(zhì)物理、化學(xué)性質(zhì)的綜合評(píng)估和運(yùn)用。復(fù)習(xí)時(shí)，應(yīng)對(duì)常見物質(zhì)分離提純操作（結(jié)晶、過濾、萃取、分液和蒸餾等）進(jìn)行辨析，特別是易混淆的操作，如“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”“蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾”等。有效的分類有利于學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)能夠熟練遷移并靈活處理。

設(shè)問（5）： 向有機(jī)相中加入H2SO4能進(jìn)行反萃取的原因?yàn)椋ńY(jié)合平衡移動(dòng)原理解釋）。

參考答案： 根據(jù)NiR2+2H+Ni2++2HR可知，加入H2SO4，c（H+）增大，平衡向右移動(dòng)

該設(shè)問通過呈現(xiàn)萃取和反萃取的反應(yīng)原理，考查學(xué)生綜合運(yùn)用反應(yīng)平衡原理分析具體問題的能力。復(fù)習(xí)時(shí)，學(xué)生應(yīng)熟練掌握各種平衡（化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡等）的特點(diǎn)，通過建立影響化學(xué)反應(yīng)平衡的因素與平衡移動(dòng)后所產(chǎn)生效果之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的綜合應(yīng)用。

設(shè)問（6）： 將水相加熱并通入熱水蒸氣會(huì)生成CdCO3沉淀，并產(chǎn)生使紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，該反應(yīng)的離子方程式為。

參考答案： Cd（NH3）2+4+CO2-3△CdCO3↓+4NH3↑

該設(shè)問基于文獻(xiàn)原文“在Cd沉淀操作中，通過加熱含Cd的碳酸鹽浸出液和向溶液中通入熱水蒸氣的方法，逐出浸出液中的NH3，這時(shí)鎘生成不溶于水的碳酸鹽沉淀”。該陌生方程式的考查有別于常規(guī)，需學(xué)生捕獲反應(yīng)信息后，綜合推斷反應(yīng)的原理與路徑，對(duì)學(xué)生能力要求較高，因此，復(fù)習(xí)時(shí)可進(jìn)行專題強(qiáng)化訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)突破。

設(shè)問（7）： 上述工藝流程中可能循環(huán)使用的物質(zhì)為。

參考答案： NH3、有機(jī)萃取劑

該設(shè)問基于文獻(xiàn)原文“金屬浸取及分離回收的工藝流程圖”。工藝流程中物質(zhì)的循環(huán)利用是綠色環(huán)保理念的體現(xiàn)，應(yīng)關(guān)注學(xué)生對(duì)循環(huán)物質(zhì)的判斷力，以便快速尋找。

設(shè)問（8）： 已知Ksp（CdCO3）=1.0×10-12， Ksp（NiCO3）=1.4×10-7。若向物質(zhì)的量濃度均為0.2mol·L-1的Cd2+和Ni2+溶液中滴加Na2CO3溶液（設(shè)溶液體積增加1倍），使Cd2+恰好沉淀完全即溶液中c（Cd2+）=1.0×10-5mol·L-1，此時(shí)是否有NiCO3沉淀生成（列式并計(jì)算）。

文獻(xiàn)原文中提到“增加CO2-3的含量，則作用相反，提高了形成不溶性CdCO3、 NiCO3和CoCO3的傾向”，查閱相關(guān)數(shù)據(jù)后命制成題。新課標(biāo)Ⅰ卷工藝流程題目的綜合性考查體現(xiàn)在與Ksp相關(guān)計(jì)算、電化學(xué)原理等結(jié)合上。復(fù)習(xí)時(shí)，應(yīng)關(guān)注學(xué)生多模塊知識(shí)的切換與綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

此外，應(yīng)用《新課標(biāo)》的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平，對(duì)題目所涉及的學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行了四個(gè)水平維度的劃分（見圖1）。由圖1可得，此次試題基本上是按素養(yǎng)水平逐漸上升的趨勢(shì)編排的，呈現(xiàn)出一定的難度梯度。

3 試題的測(cè)評(píng)分析

為發(fā)揮試題的評(píng)價(jià)功能，在本校高三兩個(gè)層次的班級(jí)（A班和B班）中各選了一定數(shù)量的學(xué)生進(jìn)行抽樣檢測(cè)。學(xué)生答題時(shí)間為10分鐘，批閱后統(tǒng)計(jì)各班各小題的難度系數(shù)及整道大題的難度系數(shù)如表3所示。

此次檢測(cè)中，A、 B兩班學(xué)生呈現(xiàn)出的答題難度系數(shù)分別為0.68、 0.57，難度的差異能夠較為真實(shí)地反映出兩個(gè)層次學(xué)生的水平情況。

其中，兩層次學(xué)生在基礎(chǔ)性較強(qiáng)的（1）～（5）小題中表現(xiàn)出的差異并不突出，而差異較為明顯的是第（6）小題和第（8）小題。這兩小題陌生度較高，均要求學(xué)生能夠綜合運(yùn)用知識(shí)，具有較好的甄別功能。這反映出學(xué)生經(jīng)過一輪復(fù)習(xí)后，對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況較為良好，初步具備應(yīng)用知識(shí)分析熟悉情境、類似情境中問題的能力，但對(duì)于新情境的問題解決，A班學(xué)生表現(xiàn)為已經(jīng)能夠初步駕馭，而B班學(xué)生仍需提升和加強(qiáng)。此外，由于理綜卷題量大，學(xué)生在多次模擬考試中摸索形成的題目選擇性作答的問題也是不容小覷的，這對(duì)于開展分層適度教學(xué)有較好的導(dǎo)向作用，如化學(xué)計(jì)算題。這類題目往往不能一步求解，多步轉(zhuǎn)化的過程既耗時(shí)又易失誤，很多學(xué)習(xí)程度一般的學(xué)生見到此類題目就直接跳過，留出時(shí)間作答其他“性價(jià)比”較高的題目。因此，在復(fù)習(xí)過程中，一定要根據(jù)具體情況有所選擇和側(cè)重。

為進(jìn)一步觀測(cè)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成情況，將素養(yǎng)考查水平相同的題目合并后作圖（見圖2）分析?？傻贸觯S著素養(yǎng)水平的提升，學(xué)生的得分率逐漸下降，而在低水平（水平1和水平2）測(cè)評(píng)題目上，兩個(gè)層次班級(jí)的表現(xiàn)幾乎一致，其差異主要體現(xiàn)在高水平（水平3和水平4）上。這說明一輪復(fù)習(xí)已經(jīng)有效地幫助學(xué)生建構(gòu)了良好的知識(shí)體系，而在二輪復(fù)習(xí)中，兩個(gè)層次的班級(jí)需要結(jié)合自身實(shí)情設(shè)定具有針對(duì)性的計(jì)劃和目標(biāo)。再者，同為水平3，學(xué)生在32上的得分略高于31，雖然在答題過程中學(xué)生的心理或能力表現(xiàn)還會(huì)受到諸多因素的影響，但從兩者得分的差異也可初步判斷出學(xué)生“根據(jù)化學(xué)平衡原理說明物質(zhì)轉(zhuǎn)化的規(guī)律”的素養(yǎng)表現(xiàn)略優(yōu)于“認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)”的素養(yǎng)表現(xiàn)。此外，兩個(gè)層次的學(xué)生在41方面的差異最大，該結(jié)果與學(xué)生實(shí)際情況相吻合，這表明B層次班級(jí)的學(xué)生在下一階段的復(fù)習(xí)中應(yīng)注重“在物質(zhì)及其變化的情境中從不同角度對(duì)物質(zhì)及其變化進(jìn)行分析和推斷”素養(yǎng)方面的發(fā)展。因此，教師需要針對(duì)性地加強(qiáng)在新情境（或陌生度較高的情境）中培養(yǎng)學(xué)生基于宏觀現(xiàn)象和微觀本質(zhì)，分析和表征化學(xué)反應(yīng)的能力。與此同時(shí)，也需要進(jìn)一步提升學(xué)生從定性和定量的角度分析化學(xué)變化并基于證據(jù)進(jìn)行推理的能力。

4 反思與總結(jié)

4.1 以學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)

《新課標(biāo)》指出：“單元與模塊考試應(yīng)以學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成情況為考核重點(diǎn)，試題命制應(yīng)以學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求為依據(jù)，題目應(yīng)具有一定的情境性和綜合性，為學(xué)生解決真實(shí)情境下不同復(fù)雜程度化學(xué)問題提供素養(yǎng)表現(xiàn)的機(jī)會(huì)?！薄缎抡n標(biāo)》再次明確了學(xué)科育人和評(píng)價(jià)方向，在《新課標(biāo)》理念的指引下，教師應(yīng)積極開展基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的命題研究，以提高命題質(zhì)量和試題評(píng)價(jià)的針對(duì)性。

工藝流程試題充分體現(xiàn)了對(duì)證據(jù)推理與模型認(rèn)知、變化觀念與平衡思想、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)等學(xué)科核心素養(yǎng)的考查。如學(xué)生通過元素及其化合物、元素周期表及周期律的學(xué)習(xí)，構(gòu)建基于遞變規(guī)律的元素觀，有助于他們清晰地辨識(shí)流程中的局部反應(yīng)，分析物質(zhì)轉(zhuǎn)化的形式和結(jié)果，從而不斷地豐富自己進(jìn)行推理的證據(jù)意識(shí)。學(xué)生守恒思想的形成，有利于他們?cè)谡w分析流程時(shí)，能夠?qū)α鞒踢M(jìn)行瞻前顧后的整體把握，明確元素的來龍去脈，從而建構(gòu)流程圖的分析模型。而流程題是以綜合性試題的形式出現(xiàn)的，其考查會(huì)融合其他主題的知識(shí)內(nèi)容，如通過萃取與反萃取的原理發(fā)展學(xué)生變化觀念與平衡思想的核心素養(yǎng);通過物質(zhì)的分離、提純和實(shí)驗(yàn)條件的選擇，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)。

4.2 借助學(xué)科核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)，開展分層適度教學(xué)

學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展不是一蹴而就的，學(xué)業(yè)質(zhì)量水平是分階段實(shí)現(xiàn)學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的載體?；趯W(xué)業(yè)質(zhì)量水平的評(píng)價(jià)有利于觀測(cè)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)達(dá)到的水平?！缎抡n標(biāo)》所刻畫的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平，是教師實(shí)施評(píng)價(jià)的有力依據(jù)，有利于促進(jìn)各個(gè)階段學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到不同程度的發(fā)展。

學(xué)科核心素養(yǎng)的水平是教師開展分層適度教學(xué)的有效依據(jù)，教師通過檢測(cè)了解學(xué)生已經(jīng)達(dá)成和尚未達(dá)成的素養(yǎng)，才能更好地找到適合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。對(duì)于素養(yǎng)水平不同的學(xué)生，可通過調(diào)控知識(shí)考查的難易程度、情境的陌生程度以及試題結(jié)構(gòu)的優(yōu)良程度來幫助其發(fā)展。對(duì)于學(xué)科素養(yǎng)水平較低的學(xué)生，教師應(yīng)注重學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)體系的構(gòu)建，盡力保證其考試時(shí)基礎(chǔ)類試題的有效作答;對(duì)于學(xué)科素養(yǎng)水平較高的學(xué)生，教師要引導(dǎo)他們除了將基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化和體系化外，還需靈活把握陌生情境下遷移拓展類題目的解答。此外，還可進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)方案的分析評(píng)價(jià)能力以及對(duì)陌生度較高、綜合性較強(qiáng)的問題的解決能力，也可引導(dǎo)學(xué)生嘗試自主命題，以促進(jìn)學(xué)生更加準(zhǔn)確地把握考點(diǎn)，從而內(nèi)化解題方法和技巧。

總之，高考化學(xué)模擬命題是在對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)深入研究、對(duì)歷年高考題的設(shè)問方式深刻領(lǐng)會(huì)的基礎(chǔ)上的一種創(chuàng)造性思考，是對(duì)真實(shí)生產(chǎn)、生活、科技前沿情境素材充分挖掘的一種綜合性實(shí)踐。高考模擬命題不僅可以促進(jìn)高中教師進(jìn)一步深入研究歷年高考試題，熟知考試特點(diǎn)與方向，也可通過檢測(cè)、數(shù)據(jù)收集與分析，了解學(xué)生知識(shí)掌握的情況、能力所達(dá)的等級(jí)以及素養(yǎng)發(fā)展的水平[5]。當(dāng)然，某一次檢測(cè)的結(jié)果仍具有一定的局限性，仍需要結(jié)合更多數(shù)據(jù)全面綜合地分析學(xué)生的狀況，制定出分階段、分層次的復(fù)習(xí)計(jì)劃，以提升復(fù)習(xí)的針對(duì)性和有效性。

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