周曼文

廣東

高考備考復(fù)習中的命題，是高考復(fù)習進程中非常重要的常規(guī)工作，是高三教師必備的一種素質(zhì)。如何編制一套能夠全面客觀考查學(xué)生能力(或一定范圍內(nèi)的能力)的試題，是教育工作者需要直面的問題。本文以“3維度×3層級”結(jié)構(gòu)化模型研究高考真題并指導(dǎo)原創(chuàng)命題，與各位同仁分享,以期有拋磚引玉之效。

一、真題結(jié)構(gòu)剖析

1.高考命題理念的剖析

2017年高考《考試大綱》強調(diào)：“為了有利于選拔具有學(xué)習潛能和創(chuàng)新精神的考生，以能力測試為主導(dǎo)，在測試考生進一步學(xué)習所必需的知識、技能和方法的基礎(chǔ)上，全面檢測考生的學(xué)科核心素養(yǎng)”。由此構(gòu)建了“一核四層四翼”的高考評價體系，形成了如下命題的基本框架：

圖1 高考化學(xué)試題命題框架

2.具體操作程序的剖析

高考化學(xué)試題基于對知識點考查的需要，創(chuàng)設(shè)真實的試題情境，逐層遞進地設(shè)置有價值的實際問題?！罢鎸嵡榫场狈?wù)于“實際問題”的提出，“化學(xué)知識”服務(wù)于“實際問題”的解決，考查學(xué)生在解決“實際問題”過程中的理解能力、推理論證能力、實驗探究能力和綜合分析能力，實現(xiàn)對化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測試。

3.結(jié)構(gòu)化分析與解讀

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的載體是學(xué)科知識，學(xué)科方法是化學(xué)核心素養(yǎng)的實質(zhì)，學(xué)科能力是學(xué)生發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)的保障，學(xué)生在學(xué)習化學(xué)基礎(chǔ)知識的進程中，掌握學(xué)科思維方法，提升學(xué)習能力，促進化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)不斷發(fā)展。如圖2所示：

圖2 學(xué)科核心素養(yǎng)形成模型

能力本身屬于心理學(xué)范疇，我們無法直接觀察學(xué)生的認知操作，但可以通過解決不同水平測試所需經(jīng)歷的思維過程而外顯。這樣，我們可以從三個維度分析能力的考查，即內(nèi)容維度、過程維度以及情境維度。如圖3所示:

圖3 中學(xué)化學(xué)學(xué)科能力考查的層級模型

為考查不同能力水平，我們進一步將能力劃分層級，不同層級的能力測試試題，對解題者來說所要具備的能力層次也將不同。如內(nèi)容維度用“C”(Content)表示，在對中學(xué)化學(xué)知識進行具體分類和歸納的基礎(chǔ)上，依據(jù)SOLO分類理論，將內(nèi)容維度劃分出三個層級。如表1所示。過程維度用“P”(Process)表示，依據(jù)每一能力的心理操作構(gòu)成，對其進行層級劃分，每一種能力都包含有三個層級，如表2所示。情境維度用“S”表示(Situation)，依據(jù)情境的復(fù)雜程度、新穎程度以及呈現(xiàn)方式，也劃分為三個層級。如表3所示。

表1 內(nèi)容維度的層級描述

續(xù)表

表2 過程維度的層級描述

表3 情境維度的層級描述

二、原創(chuàng)命題

1.“3維度×3層級”結(jié)構(gòu)化模型指導(dǎo)下的原創(chuàng)試題命制程序

“3維度×3層級”結(jié)構(gòu)化模型，不僅可以對高考真題進行結(jié)構(gòu)化分析，也是原創(chuàng)命題的理論指導(dǎo)。原創(chuàng)命題的一般程序：

圖4 能力考查試題編制的一般程序

2.真題中的創(chuàng)新性傳承

(1)內(nèi)容維度——同一考點“不同命題視角”的進階

如：倒吸現(xiàn)象

年份2015·廣東2016·全國Ⅰ2017·全國Ⅰ2018·全國Ⅰ裝置備注反應(yīng)后倒吸現(xiàn)象的判斷反應(yīng)后倒吸現(xiàn)象的判斷利用倒吸清洗反應(yīng)裝置、吸收裝置利用裝置c中壓強的增加,將溶液壓入裝置d

又如：甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的實驗

年份2016·全國Ⅰ2017·全國Ⅱ2018·全國Ⅰ2018·全國Ⅱ裝置甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)后的混合氣體能使?jié)駶櫟氖镌嚰堊兗t,生成的氯甲烷具有酸性1.0 mol CH4與Cl2在光照下反應(yīng)生成的CH3Cl分子數(shù)為 1.0NA正確反映實驗現(xiàn)象的是備注通過現(xiàn)象,推測反應(yīng)物和生成物某種生成物質(zhì)的性質(zhì)有機取代反應(yīng)過程為分步反應(yīng)圖示法正確表達實驗現(xiàn)象的描述

(2)情境維度——素材本身“科技含量”的進階與同一素材“問題設(shè)置”的進階

ⅰ素材本身“科技含量”的進階

年份素材2017·全國ⅠLiFePO4鋰離子電池的電極材料的制備2018·全國Ⅰ濕法冶金工藝回收廢舊硫酸亞鐵鋰電池正極片中的金屬正極片 堿溶NaAlO2濾液→含磷酸亞鐵鋰濾渣→ H2SO4/HNO3炭黑等濾渣→含Li、P、Fe等濾液→ 堿液沉淀→濾液→碳酸鈉含Li沉淀→備注從LiFePO4電極材料的制備到正極片中金屬資源回收利用,突出展示化學(xué)科學(xué)的應(yīng)用價值和對社會可持續(xù)發(fā)展的作用,激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神和社會責任

ⅱ 同一素材“問題設(shè)置”的進階

年份素材2017·全國Ⅰ通過計算,可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學(xué)方程式分別為、,制得等量H2所需能量較少的是。2018·北京(3)I-可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑,可能的催化過程如下。將ⅱ補充完整。ⅰ.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2Oⅱ.I2+2H2O+++2I-(4)探究ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系,實驗如下:分別將18 mL SO2飽和溶液加入到2 mL下列試劑中,密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)

續(xù)表

ⅲ 同一素材“呈現(xiàn)方式”的進階

年份素材2018·江蘇(3)步驟Ⅳ用步驟Ⅲ得到的副產(chǎn)品Na2CO3制備無水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO-3、SO2-3隨pH的分布如題19圖-2所示,Na2SO3的溶解度曲線如題19圖-3所示) 題19圖-2 題19圖-3①邊攪拌邊向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液。實驗中確定何時停止通SO2的實驗操作為 。②請補充完整由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實驗方案: ,用少量無水乙醇洗滌,干燥,密封包裝。2018·天津LiH2PO4是制備電池的重要原料。室溫下,LiH2PO4溶液的pH隨c初始(H2PO-4)的變化如圖1所示,H3PO4溶液中H2PO-4的分布分數(shù)δ隨pH的變化如圖2所示,[δ=c(H2PO-4)c總(含P元素的粒子)]。下列有關(guān)LiH2PO4溶液的敘述正確的是( )A.溶液中存在3個平衡B.含P元素的粒子有H2PO-4、HPO2-4和PO3-4C.隨c初始(H2PO-4)增大,溶液的pH明顯變小D.用濃度大于1 mol·L-1的H3PO4溶液溶解Li2CO3,當pH達到4.66時,H3PO4幾乎全部轉(zhuǎn)化為LiH2PO4備注兩題呈現(xiàn)不同的“分布分數(shù)隨pH變化圖”,體現(xiàn)命題的靈活性和創(chuàng)新性,考題形式的變化,考出學(xué)生核心知識的掌握程度和應(yīng)變能力

(3)過程維度

紙筆測驗中化學(xué)學(xué)科能力包含三方面：獲取、吸收、整合信息的能力，分析和解決化學(xué)問題的能力，化學(xué)實驗和科學(xué)探究能力。三種能力的層級細分如下：

過程維度(Process)獲取、吸收和整合信息能力分析、解決化學(xué)問題的能力實驗和科學(xué)探究能力P1復(fù)述、再現(xiàn)、辨別的能力發(fā)現(xiàn)及表征問題的能力收集相關(guān)素材的能力P2通過觀察,初步加工、吸收、有序存儲的能力分析綜合問題的能力設(shè)計實驗方案的能力P3提取實質(zhì)性內(nèi)容,并經(jīng)與已有知識塊整合,重組為新知識塊的能力解決問題的能力進行實驗與探究的能力

以“獲取、吸收、整合信息能力的進階”為例

年份素材2017·全國Ⅰ常溫下將NaOH溶液添加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述錯誤的是A.Ka2(H2X)的數(shù)量級為10-6B.曲線N表示pH與lgc(HX-)c(H2X)的變化關(guān)系C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)D.當混合溶液呈中性時,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)2018·全國Ⅰ最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示,其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為:①EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S2H++S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時,下列敘述錯誤的是A.陰極的電極反應(yīng):CO2+2H++2e-CO+H2OB.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):CO2+H2SCO+H2O+SC.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe2+/Fe3+取代EDTA-Fe2+/EDTA-Fe3+,溶液需為酸性備注1.分析兩題的D項時,所需的信息能力要求———復(fù)述、再現(xiàn)、辨別的能力2.計算K2數(shù)量級;書寫陰極反應(yīng)———通過觀察,初步加工、吸收、有序存儲的能力3.利用K常數(shù)表達式及數(shù)據(jù),判斷曲線Ⅰ、Ⅱ的意義;利用電解原理判斷陰、陽極進而確定電勢的高低———提取實質(zhì)性內(nèi)容,并經(jīng)與已有知識塊整合,重組為新知識塊的能力4.NaHX溶液中離子濃度的判斷;協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)的書寫———提取實質(zhì)性內(nèi)容,并經(jīng)與已有知識塊整合,重組為新知識塊的能力

3.原創(chuàng)命題技巧簡介

原創(chuàng)命題時，選擇什么材料作為命題素材？題干中包含哪些信息？這些信息通過何種方式來呈現(xiàn)?考生如何捕獲到信息?捕獲的信息要經(jīng)歷什么樣的心理過程，才能與已知知識進行有效整合？整合后生成的新知識，能否解決新情境中的設(shè)問？這些問題是命題者必須認真思考的核心問題，也是命題的核心技術(shù)所在。

(1)以化學(xué)學(xué)科最新科研成果和社會熱點問題為背景，創(chuàng)設(shè)客觀、真實的試題情境

情境維度是能力考查模型中一個不可忽略的重要維度，任何一項考查學(xué)科能力的試題，都需要一個載體來呈現(xiàn)，而這一載體就是情境。情境不僅能作為能力考查的承載體，其本身的設(shè)計也會影響能力考查的水平。對真實問題情境的創(chuàng)設(shè)要求有4點：一是情境應(yīng)當具有前沿性。如選擇最新科技進展作為情境，反映化學(xué)學(xué)科目前發(fā)展狀況;二是情境應(yīng)當具有時代性。如關(guān)注目前存在的霧霾、水污染、溫室效應(yīng)、能源、電池等社會熱點問題，反映化學(xué)在解決社會核心問題上特有的價值;三是情境應(yīng)當具有應(yīng)用性。如積極反映化學(xué)在生活、生產(chǎn)當中不可替代的作用，反映化學(xué)在提升人類生活質(zhì)量中的特殊作用;四是情境應(yīng)當具有教育性。如從化學(xué)史、優(yōu)秀著作等各種途徑挖掘素材，體現(xiàn)立德樹人的育人價值。

(2)圍繞科學(xué)思想核心任務(wù)，注重科學(xué)知識和科學(xué)方法有機整合的知識內(nèi)容

內(nèi)容維度即能力考查的知識內(nèi)容。任何能力的考查都不是孤立的，都是以知識內(nèi)容為基礎(chǔ)。為突顯學(xué)科特點，同時將學(xué)科知識系統(tǒng)化、邏輯化。中學(xué)化學(xué)學(xué)科內(nèi)容劃分為以下幾類：化學(xué)基本概念、化學(xué)基本理論和原理、元素化合物知識以及化學(xué)實驗。中學(xué)化學(xué)學(xué)科方法的內(nèi)容有：物質(zhì)運動思想，即物質(zhì)是運動的、物質(zhì)運動是有規(guī)律的；物質(zhì)分類思想，即樹狀分類、交叉分類；物質(zhì)守恒思想，即質(zhì)量守恒、電荷守恒、電子得失守恒、能量守恒；動態(tài)平衡思想，即化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡；唯物辯證思想，即對立統(tǒng)一、量變與質(zhì)變、現(xiàn)象與本質(zhì)、一般與特殊；綠色化學(xué)思想，即綠色發(fā)展、環(huán)境友好。

(3)命題宗旨——培養(yǎng)學(xué)科關(guān)鍵能力，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)

過程維度是三維模型的核心，之所以采用“過程”二字，緣于學(xué)生完成作答的過程中需要經(jīng)歷一系列心理過程?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展實質(zhì)就落實在化學(xué)學(xué)習過程中，使用“宏觀——微觀——符號”來認識物質(zhì)及其變化，幫助學(xué)生樹立正確的世界觀，形成科學(xué)的方法論。對學(xué)科關(guān)鍵能力的測查內(nèi)容有：理解能力、推理論證能力、實驗探究能力和綜合分析能力，其中理解能力是發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)5個要素的基礎(chǔ)，推理論證能力的高低決定“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”的發(fā)展水平，實驗探究能力和綜合分析能力的層次決定“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神與社會責任”的發(fā)展水平。

三、案例鑒賞

【例題】“隱形飛機”是飛機表面涂一層特殊的磁性材料——吸波材料。

(1)亞鐵磁性氧化物是較為成熟的吸波材料，下列外圍電子排布圖表示的狀態(tài)中，可能是亞鐵離子吸波后電子排布圖的是________。(填標號)

①基態(tài)N原子中，核外電子占據(jù)最高能級的符號是________，占據(jù)該能級電子的電子云有________個伸展方向。

(3)NaN3是離子晶體,疊氮化物的born - Haber循環(huán)計算如下：

(4)某鐵氧體晶胞如圖Ⅰ所示，由A、B…H八方塊組成，每個方塊氧離子的堆積如圖Ⅱ,Fe2+、Fe3+分別填充在由氧離子圍成的正四面體空隙(3、5、7、8號氧離子圍成)和正八面體空隙(5、6、7、8、9、14號氧離子圍成)中。

Ⅰ Ⅱ

①鐵氧體晶胞中，正四面體空隙和正八面體空隙數(shù)目比________。在圖Ⅰ中標出正八面體空隙的位置。

②如果Fe3+填充正四面體空隙和一半的正八面體空隙，該晶體的化學(xué)式________。

③已知M(Fe)=56 g/mol，M(O)=16 g/mol，且鐵氧體晶胞邊長為xpm,該晶胞的密度為________g/cm3。(用含x和NA的代數(shù)式表示)

【參考答案】

(1)C

(2)①2p 3

②CO2sp

(3)954 —21.3 kJ·mol-1

(4)①1∶2

②Fe3O4

【解析】

(1)A項為Fe2+離子的基態(tài)外圍電子排布圖，吸收能量后，為激發(fā)態(tài)電子排布圖。所以，C項正確。

(2)①基態(tài)碳原子的最高能級為2p，p能級電子云有x、y、z3個伸展方向。

(4)①鐵氧體晶胞中，正四面體空隙8個，正八面體空隙16個，數(shù)目比1∶2。位置如圖：

②鐵氧體晶胞中含氧離子32個；Fe3+填充正四面體空隙(8個)和一半的正八面體空隙(16個)，有16個；Fe2+有 8個。該晶體的化學(xué)式：Fe3O4。

【命題意圖】