圍繞同一主題進行多角度命題的實踐與思考

周海歐 王懷文 蘇章順 張春艷

摘要：主題式命題是圍繞同一主題進行多角度命題，題目包括該主題在高一、高二、高三階段的進階認識，圍繞該物質或主題，進行的多種考核方式。各題目之間一定具有關聯(lián)性，所有題目完整地講述“一個故事”。

關鍵詞：同一主題；多角度；主題式命題

文章編號：1008-0546（2023）12-0073-05 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.12.016

主題式命題是指圍繞某一研究對象，沿著化學研究的思路，從不同角度、不同層次、全面地、深刻地分析對象，充分運用“宏觀、微觀、符號、曲線”四重表征展現(xiàn)研究過程，關聯(lián)地、進階地考查必備知識、關鍵能力、學科素養(yǎng)和核心價值，很好地兼顧了基礎性、綜合性、應用性、創(chuàng)新性的考查要求。其中“多角度”有兩方面含義，一是指向不同年級（高一、高二、高三）的難度，從學業(yè)質量水平的角度對不同年級的試題難度作出指導；二是指向不同高考題型，包括主觀題和客觀題。

一、問題提出

近年來，主題式命題越來越受到關注，在高考試題中比重逐漸增加。［1］使用中國知網的高級檢索功能，以“主題式命題”“多角度命題”為主題，連接詞為“or”，得到185條結果，其中多數為英語學科命題研究；搜索理科類文獻，得到7篇有價值文獻，發(fā)現(xiàn)“主題式命題”研究貢獻者主要為佛山市教研室王懷文。研究圍繞同一主題的多角度命題，將進一步呈現(xiàn)主題式命題較為完整的體系，充分展現(xiàn)主題式命題在考查“一核四層四翼”的獨特優(yōu)勢。

二、命題路徑

要做好多角度主題式命題，首先選擇真實的情境素材，明確試題類型，多角度、多方面深入挖掘素材，改編素材命制一組試題框架（題干、設問），設計符合學生能力發(fā)展水平的問題，既要做到對試題有宏觀的了解，又要做到細節(jié)上精準把握；要尋求創(chuàng)新，包括信息表現(xiàn)形式（符號、圖、表等）、設問形式（開放設問）、作答形式（文字表達、圖像、填表等）、新信息、新物質、新工藝等，最后通過測試評價，優(yōu)化調整試題。命題程序如圖1所示。

三、命題實踐

本文以 SF6這一陌生物質主題為例，從以下幾個方面尋找試題素材：元素組成、原子組成、化合價、化學鍵、分子間作用力、晶胞、SF6的實驗室合成、工業(yè)生產、SF6產品質量分析和提升、降低成本、提高產率、環(huán)境保護的角度等。

【方向一】指向不同年級的主題式命題

1.高一年級的考查要求和命題展示

（1）高一年級的考查要求

高一年級要求學生掌握化學學科認識和分析物質的基本角度、手段和方法。對陌生物質，一方面要能夠從物質分類、氧化還原、離子反應、化學鍵、化學反應中的能量變化等角度進行分析，并用化學語言和符號進行表達及定量分析；另一方面要能夠基于對物質的分析，選用常見儀器進行制備或性質探究，有意識地通過條件控制達成目的。

（2）試題展示

六氟化硫（SF6）是一種人造惰性氣體，具有良好的絕緣性和滅弧性，被廣泛應用于電器工業(yè)，其制備反應為S+3F2=SF6。下列說法不正確的是

A. SF6分子中S 的化合價為+6價

B. SF6分子中只有極性共價鍵

C.制備反應中，S是還原劑，發(fā)生還原反應

D.制備反應中，每消耗2.24 L F2（標準狀況），轉移電子數為0.2NA

答案：C

（3）考試結果分析

試題設計為2分。選取我區(qū)5683位高一學生進行測試，平均分為1.5077，區(qū)分度為0.4302。從獲得的數據來看，該題的區(qū)分度很好，有較好的測量效果。

2.高二年級的考查要求和命題展示

（1）高二年級的考查要求

高二年級要求學生能夠從物質結構和反應原理的角度，深入分析物質性質、轉化及其應用。對于陌生物質，一方面要求學生能夠分析其微觀結構，找出物質性質的微觀原因，通過改變微觀結構實現(xiàn)物質性質的優(yōu)化；另一方面要求學生結合物質性質和實驗數據，從熱力學、動力學的角度分析物質轉化過程中的規(guī)律，依據規(guī)律控制條件，實現(xiàn)物質轉化的可控性。

（2）試題展示

六氟化硫（SF6）是一種人造惰性氣體，具有良好的絕緣性和滅弧性，被廣泛應用于電器工業(yè)，其部分物理性質如表1所示。

回答下列問題。

（1）工業(yè)上用S8和F2制備SF6，S8的結構如圖2，部分化學鍵鍵能如表2所示。

寫出常溫常壓下，S8和 F2生成 SF6的熱化學方程式。S8的結構如圖2所示。

（2）合成 SF6的原料 F2可以通過電解熔融 KF 制得，電解裝置如圖3所示，F(xiàn)2在極（選填“A”或“B”）產生，寫出該電極反應的方程式。

（3）SF6使用時要嚴格控制 SF6純度和設備溫度，否則容易腐蝕設備，主要反應如下：

反應Ⅰ：SF6（g）?SF4（g）+F2（g）

反應Ⅱ：Fe（s）+F2（g）?FeF2（s）

反應Ⅲ：2Fe（s）+3F2（g）?2FeF3（s）

反應Ⅳ：2FeF2（s）+F2（g）?2FeF3（s）

不同溫度下，反應Ⅱ、Ⅲ的平衡常數表3所示。

①反應Ⅱ是熱反應，升高溫度，正反應速率（選填“增大”“減小”“不變”）。

②627℃時，F(xiàn)e 和 F2更傾向于生成（選填“FeF2”“FeF3”）。

③1200℃時，F(xiàn)eF2和FeF3都升華，若平衡時各氣體組分的物質的量分數相等，則此時反應Ⅳ的平衡常數K= 。

④若SF6中混有水蒸氣，隨著水蒸氣含量增大，設備的腐蝕程度先減小后增大，分析其原因。

答案：

（1）S8（g）+24F2（g）=8SF6（g）

ΔH=-8104 kJ ·mol-1（2分）。

（2）A（1分）2F—-2e—=F2（g）（2分）。

（3）①放（2分）；增大（2分）。②FeF3（1分）。③5（2分）。

④水蒸氣含量較低時，2F2+2H2O=4HF+O2↑ ， 消耗 F2，阻止反應Ⅱ、Ⅲ的發(fā)生，設備腐蝕程度降低；水蒸氣含量較高時，產物 HF 電離產生 H+，與鐵發(fā)生反應，設備腐蝕程度增大（2分）。

3.考試結果分析

選取我區(qū)某校高二學生（440人）進行測試，發(fā)現(xiàn)試題得分率比較低，同時，區(qū)分度不是很高，第（2）問第二空區(qū)分度為0.08，第（3）問②的區(qū)分度為0.09，第（3）問③的得分率為0.09。可能原因是學生剛好學完新課，沒有進行復習，所以該試題在后面進行第二次使用時需要進行改編、調整。

3.高三年級的考查要求和命題展示

（1）高三年級的考查要求——以反應原理試題為例

高三年級要求學生能夠綜合多方面知識，運用化學研究的思路和方法，分析反應的微觀機理，理解物質結構與反應機理的關系，通過對動力學和熱力學的分析，實現(xiàn)反應控制。

（2）試題展示

六氟化硫（SF6）是一種廣泛應用的絕緣氣體，具有極強的穩(wěn)定性，同時也是一種強溫室氣體（其溫室效應潛力是 CO2的23900倍），因此 SF6廢氣的分解處理具有重要的意義。

（1）SF6分解的微觀過程及反應熱如表4所示。

①SF6分子空間構型是，分子中S 的雜化類型為。

②從原子結構的角度分析反應Ⅳ的反應熱小于反應Ⅲ和Ⅴ的原因。

③已知8SF2（g）=S8（s）+8F2（g）ΔH=+8104 kJ ·mol-1，鍵能E（F—F）=155 kJ ·mol-1，則鍵能E（S—S）= 。

（2）研究表明，水蒸氣對氬氣稀釋的SF6通電分解有一定的促進作用，水蒸氣體積分數對 SF6分解率影響如圖4所示。

已知在高壓電弧中，SF6和H2O存在以下化學行為： SF6+e-→SF4+2F+e-（SF6受電子撞擊分解）

SF4+2F→SF6

H2O+ e-→H+OH-

H+F→HF

①從平衡的角度分析，H2O能夠促進SF6分解的原因是。

②由圖4可知，水蒸氣體積分數大于1%后，SF6分解率有所減小，請分析其原因。

（3）SF6分解產物SF4可溶于NaOH溶液，寫出該反應的離子方程式。若1mol SF4與NaOH 剛好完全反應形成1 L溶液，則溶液的pH≈（已知： Ka（HF）=6.8×10-4；Ka1（H2SO3）=1.2×10-2，Ka2（H2SO3）=1×10-8）。

答案：（1）①正八面體（1分）；sp3d2（1分）。

②反應Ⅳ生成SF2，分子中S原子形成8電子穩(wěn)定結構（2分）。

③226 kJ ·mol-1（2分）。

（2）①H2O反應生成的H 和F反應，使得F濃度降低，SF6分解反應正向移動（2分）。

②水蒸氣濃度增大，消耗了e-，使得e-濃度降低， SF6與e-發(fā)生有效碰撞的概率降低，不利于分解反應的發(fā)生（2分）。

（3）SF4+6OH-= SO3（2）-+4F-+3H2O（2分）；11（2分）。

3.考試結果分析

選取我區(qū)某校高三學生（570人）進行測試，學生剛進入高三復習階段，試題整體難度比較適中，其中第③問鍵能的計算得分率為0，后面我們訪問學生，了解到很多學生受反應Ⅵ的影響，理解錯誤，沒有抓住試題中目標方程式8SF2（g）=S8（s）+8F2（g），沒有理解鍵能的定義。通過測試，我們對試題進行二次修改或者把試題用在學生基礎比較好的學校，針對性更強。

【方向二】指向不同高考題型的主題式命題

1.實驗題

高考化學實驗題從科學實驗的角度，對物質的組成、結構、性質進行分析和研究，通過對實驗儀器的認識、對基本實驗方法的掌握和應用、探究實驗的流程和步驟、物質成分的定性和定量分析等內容的考查，達到目的。

（1）試題展示

六氟化硫（SF6）是目前公認最理想的氣體絕緣介質和滅弧介質，但粗品六氟化硫因含有水蒸氣、空氣等雜質，高溫下發(fā)生副反應腐蝕設備，須提純后才能使用。某實驗小組設計如圖5所示的裝置，分析六氟化硫與水蒸氣的反應（部分加熱和夾持裝置省略）。

已知C裝置中酸堿指示劑的變色范圍如表5所示。

回答下列問題：

（1）儀器 a 的名稱為。實驗開始時需先加熱裝置A 中的蒸餾水一段時間，其目的是。

（2）實驗中需根據裝置C 中的現(xiàn)象分析SF6和H2O 反應的產物。

①請完成表6中的內容。

②甲同學認為，實驗2中酸堿指示劑變色不能說明含有酸性產物HF，理由是。

③乙同學將混合氣體干燥后與氨氣混合，觀察到 ，說明產物中含有HF。

④SF6和 H2O反應，除了上述兩種產物之外，還生成一種單質，寫出SF6和H2O反應的方程式。

（3）某同學想通過檢驗集氣瓶中的氣體進一步驗證氣體產物，因此應除去集氣瓶中的 SF6。有資料顯示，SF6能溶于 KOH 溶液，不溶于 NaOH 溶液，丙同學對這一說法產生疑問，將 SF6通入不同堿液中進行驗證，請完成表7中的內容。

答案：（1）圓底燒瓶（1分）；提供水蒸氣作反應物，同時排盡裝置中的空氣，防止干擾（2分）。

（2）①藍；白（或“無”，兩空共1分）。

SO2+I2+2H2O=4H++ SO4（2）-+2I-（1分）；

由紫色變黃色（1分）；

HF+OH—=H2O+F-（1分）。

②SO2溶于水生成H2SO3也具有酸性，可以使指示劑變色（或者產物HI揮發(fā)造成干擾）（2分）。

③產生白煙（1分）。

④2SF6+6H2

（3）剩余氣體體積/mL（1分）；10 mL 0.1 mol · L-1 KOH（1分）。

（2）考試結果分析

選取我區(qū)某校高三學生（500人）進行測試，學生已經進行了完整的一輪復習，對整個高中的化學知識進行了比較系統(tǒng)的掌握。從測試結果和答題情況分析，符合我們出題的預期結果。

2.化學工藝流程題

高考化學工藝流程題以簡潔的工藝流程圖再現(xiàn)實際生產的關鍵環(huán)節(jié)，展示化學學科合成新物質的學科屬性，以及化工生產對人類社會的貢獻。在化學工藝流程題中，學生要在正確的價值觀和科學態(tài)度和方法的指引下，綜合利用化學反應原理、化學實驗、工藝思維等多方面知識解決問題，實現(xiàn)對“四層四翼”的考查。［2］

（1）試題展示

六氟化硫（SF6）以其良好的絕緣性和滅弧性被廣泛應用于電器工業(yè)。一種利用生產磷酸的副產物（主要是液態(tài)氟硅酸——H2SiF6）生產六氟化硫的工藝如圖6所示。

回答下列問題：

①H2SiF6中Si 的化合價為。

②液體A 為濃硫酸和 HF 的混合物，寫出“酸解”的化學方程式。操作I是。

③寫出“堿解”的化學方程式。溶液B 中混有少量 SO4（2）-，則純化時應加入試劑（填化學式）?！皦A解”時KF 的產率隨反應溫度變化如圖7所示。

該步驟的最佳溫度為，高于此溫度，KF產率降低的原因是。

④以石墨為電極電解熔融KF 和HF 的混合物（兩者均電離），可在陰極獲得的氣體產物（填化學式），陽極電極材料可能與產物發(fā)生反應生成多種副產物，其中最簡單的副產物的電子式為。

⑤產品 SF6氣體中通常含有 H2O、CO2、O2、N2等雜質，嚴重影響了產品的性能，利用膜分離器可有效除去上述雜質，有關裝置和參數如圖8和表8所示。

一定溫度和壓強下，氣體透過分離膜的順序與相對滲透速率有關，圖中氣體 c 為（填化學名稱）。通過膜分離器后，SF6的純度為 %（保留3位有效數字）。

答案：①+4（1分）。

SiF4↑+2HF（2分）；蒸餾（1分）。

③H2SiF6+6KOH=SiO2↓+6KF+4H2O（2分）； Ba（OH）2或BaF2（1分）。

80℃（1分）；水解產生的HF揮發(fā)（1分）。

⑤氧氣（1分）；96.7（2分）。

（2）考試結果分析

與實驗題一樣，選取我區(qū)某校高三同一批學生（500人）進行測試，在同一次考試中呈現(xiàn)2個主題式命題，測試完畢后，對學生進行訪問，學生對這樣的試題呈現(xiàn)形式非常感興趣，很有新鮮感。從測試結果和答題情況分析，基本符合我們出題的預期結果。

四、命題反思

圍繞同一主題進行多角度命題，已經成為命題的主流。格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰格在所著的《追求理解的教學設計》一書中提出了“逆向設計”的概念和方法，論述了最好的教學設計應該是“以終為始”。試題命制是學習的逆過程，通過試題的診斷功能，解決了“為什么考、考什么、怎么考”的問題，引導教學從“學科教學”走向“學科育人”。［3］做好主題式命題的研究，圍繞同一主題進行多角度命題，既能很好地提升一線教師的命題水平，又能更好地診斷學生素養(yǎng)達成的情況，是落實新課標、新教材、新高考教研的有效途徑。

參考文獻

［1］王懷文，張春艷，雷范軍，潘紅.主題式命題及其教學意義——區(qū)域高中化學教學質量檢測命題的實踐與反思［J］.化學教學，2019（11）：87-92.

［2］中華人民共和國教育部.中國高考評價體系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［3］劉錦圳，張賢金，基于核心素養(yǎng)發(fā)展的主題式命題及“教、學、評”啟示——以初中化學工藝流程原創(chuàng)題為例［J］.中學化學教學參考，2022（3）：71-73.