習題的功能

摘要：本文對習題在學生學習和教學改革中的地位和作用進行了探討。提出了擴展題型的思路和具體建議，并設計了與部分新題型相應的習題。

關鍵詞：題型擴展；新課標；基礎性；選擇性；時代性

文章編號：1005－6629(2007)11－0001－04中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

在中學化學教學改革工作的研究過程中，課程標準(或大綱)和教材被當成重中之重，吸引了廣大專家學者和教師的注意力，這是無可厚非的，但是作為教學環節之一的習題，卻沒有得到應有的重視，不能不認為是一個遺漏。即使課程標準得到全面貫徹，學生的學習方式實現了多樣化和自主化，習題仍然是不可或缺的學習和復習手段之一。因此，提高習題質量和擴大習題功能的研究，應當成為教學改革研究的重要課題之一，而且應該鼓勵廣大師生和關心中學教育的社會各界人士參與這個課題的研究。

1發揮習題的潛在功能

原來的習題功能，著眼于幫助學生更好地掌握相關課程的重點和強化對某些基本概念或原理的記憶或理解(或基本技能的掌握和訓練)，在新的教學形勢下，這些功能顯然過于局限和單一，沒有充分發揮出它所具有的、潛在的其他教育功能。由于人們(包括學生)在日常生活、生產和其它社會活動中不可避免地會遇到許多“問題”或者“困惑”，如對實際事件中問題的確定、分析和解決問題思路的提出；對信息真偽的分辨和合理內核的把握；對有關資料的收集、整理和綜合等，以及在和他人進行交往時如何做到恰如其分的提問和相互溝通，或如何恰當地表達個人意見或提出建議等等，都可以看成廣義的“習題”。在解答這些“習題”時，所涉及的就不再局限于書本上的、僅與本學科相關的某個或某幾個知識點了，除去文字或語言表述能力外，將涉及到一個人的文化和科學技術水平。人們在此過程中的綜合表現，大致與和人們常說的能力、水平或素質相當。我們也可以把這些活動過程簡化為一種“解題過程”，因為同樣經歷著“審題”、形成對問題的認識和解題的基本思路、設計解題的方案和步驟、實踐和不斷地修改以及及時地改變解題方案等過程。所以課程習題雖然形式和內容都比較簡單，而且要求和課程知識點相配合，卻包含了分析解決“問題”時所必須經歷的主要過程及一些常用的方法。為了更好地落實新課標出的把過程方法、情感態度價值觀和知識技能并列為教育目標的教育理念，研究并開發習題的新功能的工作應當引起教育界和社會各界的關注，并以此來代替并摒棄目前泛濫于市場的那些集舊題、偏題、怪題和耗費師生大量精力的重復訓練題于一身的所謂輔導材料。所以，發揮習題在素質教育中的作用是一項具有創新意義的新課題。

2通過題型擴展強化習題的功能

在初等教育中，習題功能的擴展可以通過題型的更新和擴展來進行。在新題型的設計中，必須首先明確習題的改革在我國推行素質教育的教學改革中的作用，才能適當淡化按照學科、教材和課程標準中按知識要求級別擬定習題的傳統做法，使師生的眼界擴展到整個社會和整個自然界，只有這樣，“習題”才有可能走出新的路子來。例如，書面習作、動手制作解題用的參考模型、自己動手收集與問題有關的資料或通過試驗取得數據、根據已知事件或資料提出問題或由學生自己擬定習題(包括復習題、自我檢測題或討論題等)、對偽科學事件的分析和批判、對科學技術新發明和新現象的簡介和質疑等等(包括將習題進行中英互譯并加以解答，學生自組階段測驗試卷等)，都可以成為新的題型。

僅僅有了新的題型，還是不夠的，必須按照學生的學段和本學科的教學目標來選擇習題的主要內容。亦即化學習題仍然應當以與化學相關的內容、事件或技術為主。在題材的選擇上，或以強化或鞏固某個重要的概念或原理(包括學生已經學過的其他課程)為主；或以提高學生的興趣為主，如選擇一些貼近學生生活或貼近社會并與化學有關的知識或事件；或以有助于學生建立或增強資源概念、環境觀念、是非觀念的資料收集、信息分析和解析為主的實踐活動、討論或“論文”寫作等等，都是過去重視得不夠但卻具有教育意義和價值的一些方面。當題型和學生尋求解答的方式得到擴展之后，課程標準所強調的基礎性、時代性和選擇性原則在習題環節上也將得以體現，將更加有利于模塊式教材的教學設計和貼近學生的興趣和學習要求。

教學改革是一個系統工程，不允許偏廢任何一個方面，但是完成教學改革卻要求認真研究和完善所有的教學環節。新課標中提倡的教育理念和新的教學環節固然需要我們花大力氣去學習和實踐，一些我們早已熟悉的教學環節，如課堂教學、習題、實驗也需要我們進行探索和有效地改革。“熟悉”導致的“輕車熟路”有時會成為限制思維自由度的“包袱”或曰慣性。一旦克服了這種慣性，經驗就會起著加速改革過程的作用，在習題改革的實踐中(對于我們來說，同樣是一次探究性學習的實踐)，反而能夠做到事半功倍。

3擴展新題型的思路

本文所提出的新題型，和目前比較流行的服務于應試的題型分類有所不同。著眼于思維和常用解題方法的訓練和實踐，力圖能夠體現新課標中提出的三維教育目標和學以致用的原則。所列舉的題型是不完備的，有待于不斷補充和修改。文中附有部分樣題，由于篇幅所限，所列樣題未能覆蓋所提出的所有新題型，但是可以比較具體地展示我們的基本認識和改革思路，希望能夠起到拋磚引玉的作用。

編制題型的思路：

1.有明確的應用背景或可以動手實踐者

2.有實際意義數據的整理、作圖和分析

3.有助于擴展思維空間者

4.有助于加深對新技術的了解者

10.根據科學原理設計工作器件

11.設計實驗(原理，機構或工作內容)用以展示原理、觀察現象或驗證設想

12.物質物性的推算或化學性質的推測

13.關于某些科技發明的討論和建議

14.和運動和健康有關的衛生常識，如營養、醫藥(如可控釋放)等

15.與能源、環境、信息技術有關的問題

16.對錯誤信息或偽科學事件的分析與評論

17.化學史中某些事件的分析討論

4新題型化學習題22例(部分附有簡單的解答)

1.CO和N2的總質子數和總電子數相同，稱作同電子體系，CO2和CH4的同電子體系各是什么？

答：CO2的同電子體系有N2O、CNF等，CH4有NH3，H2O，HF等。

注1：這道題主要用來幫助學生熟悉元素周期系。

注2：在討論同電子體系時，氫核可以不計在內，所以后一題答案中的同電子化合物的原子核數目并不相等，這是和CO2的情況不同之處。

2.冬天雪后，為了清除積雪，常用潑灑鹽水的方法，為什么？據說對汽車底盤和下水道中的鑄鐵管都會產生不利的影響，這是為什么？

答：鹽水結冰的溫度遠低于純水，所以冰在同溫度的鹽水中將自動熔化。但是鹽水中所含的氯離子對鐵質或銅質的設備和零件有強烈的腐蝕作用。至少可以認為鹽在鐵器的電化學腐蝕中起了電解質的作用。

3.AgNO3稀溶液和NaCl的稀溶液反應時，生成的AgCl白色沉淀在日光照射下會變為黑色。如果兩種溶液都非常稀薄時，有時看不到沉淀，見到的是黑色的渾濁液。有人認為這個現象可以用來理解照相過程，是這樣的嗎？

答：當AgNO3溶液和NaCl溶液都很稀時，生成的AgCl因為顆粒非常小，呈膠體狀態，這時它的比表面很大，所以AgCl的光分解速度很快，在膠體凝聚成沉淀之前，就變黑了。照相過程正是利用了這種現象，亦即膠態AgCl的光敏感性遠遠高于微小的AgCl顆粒。

注：照相底版中的明膠是用來保持膠態AgCl的穩定性和均勻分散性，此外還要加入多種增感染料以加寬所吸收的光的波長范圍，從而改善影像的對比度和反差。

5.維生素C(ascorbic acid抗壞血酸)被認為能夠通過把亞硝酸根離子轉變為NO氣體而具有防止前者對胃所產生的致癌作用。它在這個作用中的角色是什么？已知反應為抗壞血酸變成去氫抗壞血酸，變化為：

C6H8O6→C6H6O6

請完成這個反應的反應式。

答：在這個反應里，抗壞血酸起的作用是還原劑。反應式為：

C6H8O6+[O]→C6H6O6+H2O

注：抗壞血酸是一種常用來清除人體內的活性氧的藥劑。

6.某鋁廠每年生產鋁錠65000000kg，需要原料鋁釩土多少噸?(2.1kg鋁礬土礦石可以生產1kg氧化鋁)。需要用去多少度電(1kg鋁需要用電17kWh)？

答：需鋁礬土65000000×2.1=1.37×108kg

需電力65000000×17=1.1×109kWh

7.一份巨無霸漢堡包可提供500kJ的能量。如果每步行1小時需要能量為170kJ，要走多久才能把這些能量消耗掉？

答：500kJ+170kJ/h=2.97h≈3h

8.1kg人體脂肪可存貯約3220kJ的能量。一般人每行走1km大約要消耗170kJ的能量。如果此人每天步行5km，1年中因此而消耗的脂肪大約是多少？

答：每年要消耗脂肪約5km/d×365d×170kJ/km÷32200kJ/kg=9.95kg≈10kg

9.為下列廢物各選擇一種你認為比較合適的處理方法。盡量有針對性，并且說明你的理由。

a)被鐵鹽污染了的鹽酸；

b)苦味酸(一種炸藥)；

c)被PCBs污染了的豆油；

d)被生產青霉素時的殘渣污染了的正戊烷。

答：a.利用蒸餾；通過強酸性陽離子交換樹脂；或用熟石灰處理。

b.埋藏在潮濕的土壤中或焚燒(苦味酸需要用引爆劑引爆)。

c.焚燒。

d.過濾然后蒸餾分離出正戊烷。

10.第一個適用的蓄電池是Gaston Plante在1859年發明的。他的電池由兩塊用橡膠片隔開的鉛板浸入10%的硫酸水溶液而組成。這樣的鉛蓄電池在現在行駛著的汽車和卡車里都可以見到。利用這個事實來描述鉛和其他主族金屬的活潑性的差別。

答：在主族金屬中，鉛處于IVA和第6周期。屬于不很活潑的金屬之一，它在金屬電動次序表中雖然排在氫之前，但是在稀硫酸中由于生成的硫酸鉛不溶于稀硫酸，并不會繼續反應下去，而它的Pb+2在電解條件下可以分別在兩極生成Pb和PbO2，卻可以把電能儲蓄下來。由于PbSO4、Pb和PbO2都是固體，可以附著在電極上，因此可以滿足蓄電池的要求。

11.為什么鋁用來制造罐頭時，必須在金屬表面上覆蓋塑料以防止它因和食品中的酸接觸而被溶解；而錫制的罐頭就不必覆蓋塑料膜？

答：這是利用了鋁金屬的延展性。但是鋁與錫相比，前者是一種較活潑的金屬，容易和食品中的酸發生作用，所以要覆蓋一層塑料膜。而對于食品中所含的弱酸，錫不易發生作用，同時因為錫制的的罐頭在錫鍍膜下是鐵基體，比錫要活潑，對錫可以起保護作用。此外，鐵元素對于人體不算是有害元素。

12.孩子們經常認為金屬例如鐵在銹蝕后，重量會減少。請解釋為什么他們會這樣地想，并且為什么是錯的。

答：孩子通常只注意到鐵器在腐蝕后的損失，沒有計入鐵腐蝕后產生的氧化鐵的質量。由于鐵在腐蝕時結合了環境中的氧，所以總質量反而會增加。由反應式可以清楚地看出這一點。

4Fe+3O2→2Fe2O3

13.以前，自行車的氣門芯是用部分硫化的橡膠制成的，我國現在自行車用的氣門芯主要是用聚氯乙烯制成的。請解釋為什么現在用的氣門芯在夏天和冬天都比較容易損壞？

14.在設計家用的噴霧器罐時，要求能夠承受400kPa的壓力，如果氣體是在25℃時充入的，當時的壓力只有200kPa，試推算這個噴霧器罐在350℃時，是否有可能因為附近有一張點燃的紙而使它發生爆炸？

答：350℃時罐內的壓力為：P=200kP×(350+273)÷(25+273)=418kPa

因為此時罐內的壓力已經接近罐的耐壓極限，有可能發生爆炸。

15.家用汽車和公交車相比，前者的耗油量大約是后者的1/5左右(按行駛每1km計)。假設前者和后者在行駛時所排出的污染物的比率大致也是1/5左右。如果后者載運乘客量平均為50人，前者平均為2人，請對比它們在燃料利用和污染環境方面是否各有優劣？

16.有些即使已經配平了的化學方程式也會使化學家陷入困惑，例如光合作用的化學反應式就是一例，6CO2+6H2O+hv→C6H12O6+6O2

從化學反應式來看，O2好像都來自CO2，可是實際上卻與H2O有關。試對這個結論做出您自己能夠的解釋。

答：這是一道開放性習題，不必要求有唯一的答案。

提示：CO2是碳的最高氧化形式，變成葡萄糖要有一個還原過程，水分解后產生的氫可以起所要求的還原作用，所以必然有一半的氧來自水。

17. 35Cs用于標準時鐘的校準，因而被稱作銫原子鐘。135Cs每秒發射的電磁波的周期數為9192631770±20，作為計時時的精度可以達到8/1014。試證明之。

18.公元2000年8月北京青年報報道，建國門的地下煤氣管道由于地下雜散電流的多年作用，發生嚴重腐蝕，需要更換。請您根據這段消息，考慮以下幾方面的問題，并試編成一些習題請您的同學來回答。

(1)電化學腐蝕機理和證明所提機理的實驗；

(2)今后可以采用的防止或減緩腐蝕的方法；

(3)通過某種測量估算給定長度的地下鋼管的腐蝕速度的簡易方法。

19.下表是生產每噸工業用原材料時的平均能耗：

1.請畫出一張柱狀圖來表示表中的數據。

2.下面是生產每1m3有關工業材料時的能耗(MJ)數據；

*括號內的數據表示可以從廢塑料中回收的能量。

a.請把表中的數據也畫成一張柱狀圖，比較這些材料在兩張圖中的位置并討論出現不同的原因。

b.為什么生產鋁的能耗如此之高？

c.銅比鋼鐵耗能少，為什么制造汽車的材料以鋼鐵為主？

d.為表中所列的每種材料各舉一種用途，并簡要解釋為什么會有您所想到的用途？

20.公元2000年，有人合成了一種名為八硝基立方烷的炸藥，其爆炸力據說是迄今已有的炸藥中最強的一種。

1.請畫出它的化學結構式。

2.通過與TNT或NH4NO3的比較，您能否對以上的說法提出自己的看法？

3.如果您同意以上的說法，那么您認為下一個超過八硝基立方烷的炸藥，應當具有什么樣的化學組成和結構式？

21.最近有人建議用液態氨作為一種清潔的汽車用燃料，請根據所知道的有關液氨的性質，提出對這個建議的可行性和可能出現的問題的看法。

提示：從儲能密度(kJ/L)來看，烴燃料為2-3×104kJ/L，氨和氫則在1×104kJ/L左右。所以就汽車燃料而言，烴燃料有明顯的優勢，不僅如此，在供應，價格等方面都有其優勢。不過，氫和氨的儲能密度還是夠用的，更重要的是，它們屬于汽車用清潔燃料。

氨的氧化或燃燒反應中，與作為燃料相關的反應主要的有以下3個：

4NH3+3O2→2N2+6H2O (1)

4NH3+5O2→4NO+6H2O(2)

4NH3+6NO→5N2+6H2O(3)

22.如果把邊長為1cm的立方形可燃固體分散成為邊長為100nm(1nm=10-12m)的立方體，它的表面積將增大多少倍？如果這種固體的燃燒速率和它的表面積成比，請用您所得到的數據說明，為什么當某個不通風的空間內有大量可燃性粉塵存在時，遇到明火或電火花時極易發生爆炸。

以上的習題，大都選自國外的化學教材(有的做了適當的改編)，僅供大家參考。有些題型是我們過去很少見到和想到的，但是讀來頗有新鮮之感，饒有興味。可惜至今題源仍然匱乏，如果廣大老師們認同本文的基本觀點并發揮自己的積極性和創造性，分出一部分精力用于新題型的開發和編制新習題，集思廣益，將有助于解決題源問題。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”