陸庭鑾

摘要： ?基于教學(xué)問題的再思考，對“二氧化碳在碳酸氫鈉溶液中的溶解度比水小”的教學(xué)結(jié)論產(chǎn)生質(zhì)疑與反思。

從需要解決的問題入手，收集和篩選素材，加工形成原創(chuàng)試題情境，精心設(shè)計試題問題，明確知識點、考查立意及命題思路，不斷踐行以提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平。

關(guān)鍵詞： ?原創(chuàng)試題; 試題命制; 試題情境

文章編號： ?1005 6629（2022）08 00898 04

中圖分類號： ?G633.8

文獻標識碼： ?B

化學(xué)原創(chuàng)試題的命制是一個系統(tǒng)工程，涉及到對教學(xué)問題的思考、情境素材的選擇、試題情境的形成（情境素材加工成試題情境）、問題的設(shè)置、試題的打磨（修改與調(diào)整）、答案和評價標準的確定等。本文圍繞在教學(xué)過程中遇到的一個常見問題的再思考展開試題的命制，以評促教，以評促學(xué)，促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

1 試題命制的環(huán)節(jié)構(gòu)想

1.1 教學(xué)問題的再思考

教學(xué)中對一些化學(xué)的程序性知識的處理往往是習(xí)得性處理方式，已有的認知或認知的模型已形成了固化的思維或程序化的思維，這種簡化和線性的思維不利于學(xué)生思維的發(fā)展。例如在學(xué)習(xí)二氧化碳凈化與收集知識時，收集程序中常會將二氧化碳通入到飽和碳酸氫鈉溶液中，教師引導(dǎo)學(xué)生思考的點有兩個： 為什么飽和？用碳酸氫鈉溶液目的何在？最終學(xué)生會在教師引導(dǎo)下得出二氧化碳在飽和碳酸氫鈉溶液的溶解度較小且碳酸氫鈉溶液易與氯化氫氣體反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳氣體，得以凈化和收集之鵠的，達到了某種教學(xué)效果。從未想過此結(jié)論得出的可信度究竟如何？教學(xué)時這樣處理知識總感覺結(jié)論的得出缺少些什么，但也未曾去進行深度思考。前段時期，偶然發(fā)現(xiàn)一篇文章“排水法與排飽和碳酸氫鈉溶液法收集二氧化碳實驗比較”[1]，由此對曾教的結(jié)論產(chǎn)生了質(zhì)疑與反思： 二氧化碳真的在碳酸氫鈉溶液中的溶解度相對較小嗎？水與碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳氣體的效果究竟哪一個更好？通過查詢相關(guān)資料和文獻，特別是2019年全國數(shù)字化學(xué)比賽相關(guān)的實驗研究提供的實證，于是萌發(fā)了通過試題的命制達到以評促教、以評促學(xué)的想法，讓學(xué)生在分析解決問題的過程中，重新認識問題的本原，重構(gòu)問題的認識視角與思路，培養(yǎng)嚴謹求實、尊重實證的科學(xué)態(tài)度與社會責任感的核心素養(yǎng)。

1.2 素材的選擇與加工、試題情境的形成

素材的選擇與加工、試題情境的形成總的指導(dǎo)思想應(yīng)是以提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，以學(xué)科知識為工具，以問題為載體，貫穿科學(xué)方法的運用和滲透。選擇的立意點應(yīng)是基于對真實問題的解決。尋找較為權(quán)威的實驗素材，實證二氧化碳在水或碳酸氫鈉溶液中溶解度大小及 水或碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳氣體的效果，試題情境采用設(shè)計對比實驗和控制變量法的科學(xué)方法。

情境選擇與加工是在原始素材的基礎(chǔ)上，充分考慮背景因素和活動因素加工而成。背景往往出于反思性教與學(xué)的需要，結(jié)論性知識的原因與結(jié)果是否有內(nèi)在的邏輯關(guān)聯(lián)？假設(shè)性理論與實證性證據(jù)是否吻合？基于反思性思考，對于教學(xué)中的某問題進行深度思考很有必要，多產(chǎn)生一些本原性問題展開研究。對于二氧化碳的收集背景下的本原性問題： 二氧化碳真的在碳酸氫鈉溶液中溶解度相對較小嗎？水與碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳氣體的效果究竟哪一個更好？基于此問題的解決是指向知識間邏輯關(guān)聯(lián)和意義取向的，故情境選擇與加工還應(yīng)考慮活動因素。通過展現(xiàn)實驗的過程，體驗操作、觀察、討論等活動的關(guān)鍵因素，體現(xiàn)情境是社會活動的一部分，其真實性通過活動因素來體現(xiàn)。

1.3 試題問題的設(shè)置

試題情境中的問題設(shè)置，是學(xué)生通過顯性閱讀、內(nèi)化與遷移，挖掘試題中的相關(guān)信息，調(diào)動一切思維，解決相關(guān)問題。應(yīng)從多角度理解與認識問題的設(shè)置，從科學(xué)性、規(guī)范性等角度看問題的設(shè)置。問題的設(shè)置應(yīng)是表達上無歧義、層次上有進階、關(guān)系上無牽連、指向上有目標;從問題的思維含量看，問題設(shè)置應(yīng)是低階思維與高階思維含量的協(xié)調(diào)，符合既定的難度系數(shù)的總體要求; 從問題的結(jié)構(gòu)要素考慮，問題設(shè)置成單點結(jié)構(gòu)、多點結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)還是抽象拓展結(jié)構(gòu)層次水平等，做到心中有數(shù)、整體安排。

2 命制的原創(chuàng)試題

題目： 實驗室制取二氧化碳時常用石灰石與稀鹽酸，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式： ?????。欲收集純凈的二氧化碳，常將二氧化碳通入飽和碳酸氫鈉溶液中，一方面利用碳酸氫鈉能除去二氧化碳中混有的雜質(zhì)氣體，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ????，另一方面，有認為在飽和的碳酸氫鈉中，二氧化碳溶解度較 ????，有利于收集二氧化碳。但有同學(xué)們通過實驗探究，發(fā)現(xiàn)了“異?！?，現(xiàn)通過設(shè)計實驗加以系統(tǒng)研究。

問題1： 碳酸氫鈉溶液與水吸收氯化氫氣體的效果比較。

實驗1 ?用26%的濃鹽酸制取二氧化碳，分別用向上排空氣集氣法、排水法和排飽和碳酸氫鈉溶液法收集250mL二氧化碳，再各自加入20mL 10%氫氧化鈉溶液吸收，用氯離子傳感器測定氯離子含量，數(shù)據(jù)如圖1所示， 由圖分析從而比較吸收氯化氫氣體的效果[2]。

（1） 二氧化碳可用向上排空氣法收集的依據(jù)是： ?????。

（2） ?氫氧化鈉吸收二氧化碳的化學(xué)方程式： ?????。

（3） 由實驗1數(shù)據(jù)可獲得的結(jié)論： ?????。

問題2： 二氧化碳在水和飽和碳酸氫鈉溶液中溶解情況比較。

實驗2 在18℃下，用碳酸鈉粉末與稀硫酸反應(yīng)制取兩瓶250mL二氧化碳，分別加入50mL水和飽和碳酸氫鈉溶液，振蕩，用壓強傳感器分三次測定裝置內(nèi)壓強的變化，數(shù)據(jù)如圖2所示[4]。

（1） 選用稀硫酸而不用稀鹽酸的原因是 ????。

（2） 由實驗2數(shù)據(jù)可獲得的結(jié)論： ?????。

（3） 由實驗2的圖像對比分析，對“二氧化碳氣體能用排水法收集”的證據(jù)簡述過程： ?????。

反思： 結(jié)合碳酸氫鈉溶液酸堿性，對（2）結(jié)論產(chǎn)生的原因作出猜想： ?????。

為了驗證，又補做了實驗3： 在18℃下，用碳酸鈉粉末與稀硫酸反應(yīng)制取兩瓶250mL二氧化碳，分別加入50mL水和稀鹽酸溶液，振蕩，用壓強傳感器分三次測定裝置內(nèi)壓強的變化，數(shù)據(jù)如圖3所示。

（1） 由實驗3并結(jié)合實驗2可得出： 酸性溶液對二氧化碳的溶解有 ????作用，堿性溶液對二氧化碳的溶解有 ????作用。

（2） 圍繞制備二氧化碳時通入飽和碳酸氫鈉溶液一系列探究實驗，下列說法正確的是 ????（多項選擇）。

A. 二氧化碳和氯化氫氣體在水中溶解能力相差不大

B. 將二氧化碳通入稀硫酸溶液可增大其在水中的溶解度

C. 氣體在某溶液中的溶解能力受多種因素影響

D. 實驗探究，尊重實證是得出結(jié)論的重要途徑

[參考答案]

題目： CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑ NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑ 小

問題1： （1） 二氧化碳的密度大于空氣

（2） 2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O

（3） 排水法與排飽和碳酸氫鈉溶液法都能較好除去二氧化碳中的氯化氫氣體（或兩者吸收氯化氫的效果差不多），而排空氣法收集的二氧化碳中含有較多的氯化氫氣體（其他合理答案也可）

問題2： （1） 稀硫酸沒有揮發(fā)性，避免二氧化碳中混有氯化氫氣體，對實驗結(jié)論造成影響（其他合理答案也可）

（2） 在相同條件下，二氧化碳在飽和碳酸氫鈉溶液中比水中溶解得更多

（3） 有，二氧化碳溶于水達到飽和后即可通過排水法收集

反思： （1） 抑制（減弱） 促進（加強） （2） CD

3 命制試題設(shè)計的思路分析

3.1 前引問題的命題思路

前引試題應(yīng)關(guān)聯(lián)學(xué)生已有的基礎(chǔ)知識。前引問題涉及實驗室制備二氧化碳的原理、碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)、物質(zhì)溶解度的影響因素等。問題設(shè)置意圖為： 二氧化碳制備原理主要考查學(xué)生對原理的理解與符號表征，涉及記憶和符號表征水平，屬于單點結(jié)構(gòu)層次水平;利用碳酸氫鈉溶液除去氯化氫則是考查學(xué)生正確理解和運用除雜的一些方法和原則，此落點較為簡單，屬于記憶思維，是單點結(jié)構(gòu)層次;第3空則是通過問題，暴露與反思教與學(xué)過程中存在的問題，為進一步探究與學(xué)習(xí)作鋪墊，進一步引導(dǎo)經(jīng)驗與能力、素養(yǎng)之間的轉(zhuǎn)化，提高學(xué)生的思維能力。

3.2 實驗1問題的命題思路

實驗1問題涉及二氧化碳收集方法及收集的依據(jù)，二氧化碳吸收原理與符號表征，數(shù)據(jù)的對比、處理及分析。問題的設(shè)置意圖： 通過對比實驗從不同層次對核心知識的理解與掌握，對化學(xué)知識符號表征的實踐以及對化學(xué)信息接受、吸收、整合能力等進行考查。第（1）問屬于單點結(jié)構(gòu)層次水平，在理解二氧化碳性質(zhì)與收集方式的邏輯關(guān)系基礎(chǔ)上加以運用;第（2）問屬于單點結(jié)構(gòu)層次水平，在宏觀認識二氧化碳用堿吸收并能描述的基礎(chǔ)上學(xué)會用化學(xué)方程式等符號表征;第（3）問屬于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次水平，在分析基礎(chǔ)上概括與抽提排水法與排飽和碳酸氫鈉溶液法都能較好除去二氧化碳中的氯化氫氣體（或兩者吸收氯化氫的效果差不多），而排空氣法收集的二氧化碳中含有較多的氯化氫氣體。此結(jié)論得出，是一個差異區(qū)分及同質(zhì)聚合的整合過程[7]，思維含量較高。

3.3 實驗2問題的命題思路

實驗2問題涉及稀硫酸與鹽酸的性質(zhì)（揮發(fā)性）異同辨析并加以運用，數(shù)據(jù)的對比、處理及分析，對結(jié)論的反思、分析與評價。問題的設(shè)置意圖為： 運用對比實驗手段通過一系列的不同層次思維含量的問題，不斷抽提與凝練認識視角與思路，優(yōu)化認識結(jié)構(gòu)與認識方式，形成辯證思維。第（1）問屬于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次水平。不僅需要學(xué)生在已有知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上梳理酸的性質(zhì)，還應(yīng)從中抽提出稀硫酸與稀鹽酸的不同性質(zhì)，結(jié)合本實驗的需要，控制變量，排除干擾原因。由于稀硫酸沒有揮性性，避免了二氧化碳中混有氯化氫氣體，對實驗結(jié)論造成影響。解答此問題需要學(xué)生具備一定的提取與篩選能力，思維含量較高;第（2）問屬于抽象拓展層次水平。在圖像表征下，通過對比、分析、整合得出： 在相同條件下，二氧化碳在飽和碳酸氫鈉溶液中比水中溶解得更多，需要學(xué)生在經(jīng)驗基礎(chǔ)上否定、修正原有結(jié)論，對批判性思維和創(chuàng)新思維有較高的要求;第（3）問屬于抽象拓展層次水平。需要學(xué)生用批判性視角看問題，運用證據(jù)推理手段強化分析，凝練認識氣體收集的新視角與新思路。從圖像中分析得知，二氧化碳溶于水會達到飽和狀態(tài)，通過與溶于碳酸氫鈉溶液的壓強的對比，證明二氧化碳溶于水有一個限度;另一方面從理論上分析，雖其溶解度為1∶1較大，但由于二氧化碳在水中的溶解速率較小，所以這也是能用排水法收集的主要原因。構(gòu)建新的認識視角： 用數(shù)字化學(xué)實驗手段為排水法收集二氧化碳提供了有力的證據(jù)支持，此問能很好地培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力。

3.4 反思問題的命題思路

反思問題涉及科學(xué)探究的要素運用，數(shù)據(jù)的對比、分析與評價，科學(xué)方法及科學(xué)態(tài)度與社會責任等化學(xué)核心素養(yǎng)。設(shè)置意圖為： 進一步培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責任心等核心素養(yǎng)。第（1）問屬于抽象拓展層次水平，從具體物質(zhì)認識到具體物質(zhì)研究再到類別物質(zhì)研究的螺旋式上升的“心理構(gòu)造”認識水平的提升[8]，形成結(jié)構(gòu)性的知識： 酸性溶液對二氧化碳的溶解有抑制作用，堿性溶液對二氧化碳的溶解有促進作用，從感性（圖像）證據(jù)推理形成理性認識新思路;第（2）問屬于抽象拓展層次水平，對分析、推理、評價等高階思維水平要求較高。 A的解答需要分析圖像，從實驗?zāi)康?、實驗的?shù)據(jù)分析得出兩者溶解度的差異;B則是需要學(xué)生從分析到整合歸納得結(jié)論，再運用結(jié)論演繹推理解決問題，酸有抑制作用，而硫酸屬于酸;CD的解答則是運用系統(tǒng)的全面的視角看問題，既要整體分析，又要細節(jié)分析，樹立實證觀、系統(tǒng)觀多因素影響等觀念，切實提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平。

參考文獻：

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[ 7 ] 李沁等. 課堂深度教學(xué)實踐的困境與突圍[J]. 教學(xué)與管理， 2022， （3）： 10.

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