考查化學(xué)信息素養(yǎng)的綜合探究題

文章編號(hào)：1005－6629(2007)09－0062－04 中圖分類號(hào)：G632.479 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

高中新課程改革以來(lái)，化學(xué)學(xué)科的學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)在試題的新穎度和真實(shí)性等方面變化巨大。高考命題權(quán)下放以來(lái)，高考化學(xué)試題呈現(xiàn)“百花齊放，百家爭(zhēng)鳴”的態(tài)勢(shì)。以教育部考試中心引領(lǐng)下的單科和理科綜合試卷創(chuàng)新性強(qiáng)，與新課程標(biāo)準(zhǔn)的接軌度高。江蘇、上海、廣東等地命題改革起步早，新課標(biāo)理念濃郁。縱觀這些地區(qū)的試題特點(diǎn)，感受最深的一點(diǎn)是：特別強(qiáng)調(diào)考查學(xué)生的信息素養(yǎng)，特別重視考生獲取與加工信息的能力，因此以考查信息素養(yǎng)為主題的新興試題——綜合探究題值得研究。

1獲取信息的素養(yǎng)：化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)

完整的信息素養(yǎng)包括兩個(gè)層面：一是在認(rèn)識(shí)、態(tài)度層面上的，即對(duì)信息、信息社會(huì)、教育信息化等的認(rèn)識(shí)和態(tài)度。二是在能力、操作層面上的，即對(duì)信息的獲取、理解、分析、加工、處理、創(chuàng)造、傳遞的理解和活用能力，這是信息素養(yǎng)的更重要內(nèi)容。美國(guó)信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主席保羅·澤考斯基(Paul Zurkowski)在1974年給美國(guó)圖書館學(xué)與信息學(xué)委員會(huì)的一份報(bào)告中提出：信息素養(yǎng)(Information Lite-racy)是人們?cè)诠ぷ髦羞\(yùn)用信息，學(xué)習(xí)信息技術(shù)，利用信息解決問(wèn)題的能力，它主要具有五大特征：捕捉信息的敏銳性、篩選信息的果斷性、評(píng)估信息的正確性、交流信息的自如性和應(yīng)用信息的獨(dú)創(chuàng)性。把信息素養(yǎng)作為課程與教學(xué)改革中滲透素質(zhì)教育的核心要素，反映了時(shí)代的要求，體現(xiàn)了現(xiàn)代教育的特征，也正是課程自身發(fā)展的需要，而化學(xué)信息素養(yǎng)培養(yǎng)指的是要有意識(shí)地將其滲透到化學(xué)教學(xué)中去，從而達(dá)到信息素養(yǎng)與化學(xué)學(xué)科內(nèi)容的有效整合。

獲取信息的素養(yǎng)是化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)，考查獲取信息素養(yǎng)的能力，尤其是篩選、評(píng)估、交流、應(yīng)用新信息的能力是化學(xué)素養(yǎng)考查的重要緯度。《2007教育部化學(xué)學(xué)科考試大綱》中明確的四種能力為觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑺季S能力、自學(xué)能力。《2007年江蘇考試說(shuō)明》的考試內(nèi)容與要求中，化學(xué)學(xué)習(xí)能力被界定為四個(gè)方面，理解化學(xué)科學(xué)、形成信息素養(yǎng)、學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)探究、解決化學(xué)問(wèn)題等，其中“信息素養(yǎng)”被解讀為：(1)能夠通過(guò)對(duì)實(shí)際事物、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)物、模型、圖形、圖表等的觀察，以及對(duì)自然界、生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中化學(xué)現(xiàn)象的觀察，獲取有關(guān)的感性知識(shí)和印象，并具有初步加工和應(yīng)用能力。(2)能夠敏捷、準(zhǔn)確地獲取試題所給的相關(guān)信息，并與已有知識(shí)整合，具有在分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上應(yīng)用新信息的能力。這些考查要素的確定基本上符合國(guó)際潮流，也具有前瞻性。

2使用信息的素養(yǎng)：化學(xué)命題的重要緯度

在真實(shí)的化學(xué)場(chǎng)景或研究場(chǎng)景下使用有效信息的能力，是化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的重要方面。如何考查中學(xué)生使用信息的素養(yǎng)，必須多緯度地思考這個(gè)問(wèn)題。一方面在真實(shí)的場(chǎng)景中考查，即傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)能力、創(chuàng)新整合能力、協(xié)調(diào)組織能力等。另一個(gè)方面是獨(dú)立的理論思考能力，即紙筆測(cè)試過(guò)程中，對(duì)思維的嚴(yán)密、深刻、多元、批判、創(chuàng)新、演繹、歸納等綜合素養(yǎng)的考查，這就要求設(shè)計(jì)高質(zhì)量的綜合探究題，承擔(dān)考查獨(dú)立的理論思考能力。這類試題需要考試研究者和一線教師共同研究創(chuàng)造，筆者以三個(gè)試題為例進(jìn)行如下分析。

2.1再現(xiàn)真實(shí)化工流程，演繹真實(shí)的化學(xué)

化學(xué)是真實(shí)的。化學(xué)工作者在教學(xué)過(guò)程中，都不同程度地感受到平時(shí)所訓(xùn)練的試題有“虛假”、“捏造”的痕跡，但是為了形成某種能力，為了達(dá)成某種目標(biāo)，有時(shí)大家都在“違心地給學(xué)生訓(xùn)練大量自知無(wú)用，但又不敢割舍的試題。這類試題尤其在一些框圖型試題、選擇型試題、計(jì)算型試題中比較多見。為了考查以氮和鋁為核心的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，就讓AIN與水反應(yīng)；為了考查以鋁和碳為核心的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，就讓Al4C3與水反應(yīng)等，這樣的例子還有很多。難道考查元素化合物知識(shí)就不可回避這些傳統(tǒng)的桎梏嗎？不是，其實(shí)真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)中有許多鮮活的情境可以采擷。2006年江蘇高考卷的第17題，針對(duì)學(xué)生獲取信息的能力提供了一種考查模式。

［例1］(2006江蘇高考)苯甲醛在醫(yī)藥、染料、香料等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)下圖所示的流程由甲苯氧化制備苯甲醛。

試回答下列問(wèn)題：

(1)Mn2O3氧化甲苯的反應(yīng)需要不斷攪拌，攪拌的作用是__________。

(2)甲苯經(jīng)氧化后得到的混合物通過(guò)結(jié)晶、過(guò)濾進(jìn)行分離。該過(guò)程中需將混合物冷卻，其目的是________。

(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可循環(huán)使用的物質(zhì)分別為_____、________。

(4)實(shí)驗(yàn)中分離甲苯和苯甲醛采用的操作I是_____________，其原理是________。

(5)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時(shí)間不同苯甲醛的產(chǎn)率也不同(數(shù)據(jù)見下表)。

請(qǐng)結(jié)合苯甲醛的結(jié)構(gòu)，分析當(dāng)反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，苯甲醛產(chǎn)率下降的原因________。

該試題命題意圖是借助工業(yè)生產(chǎn)背景，考查學(xué)生讀取信息、分析信息、信息加工的能力。整個(gè)試題的設(shè)計(jì)遵循思維由淺入深的原則，前2問(wèn)主要側(cè)重實(shí)驗(yàn)操作的目的或作用，第3問(wèn)則是考查信息讀取和分析能力，第4問(wèn)主要是有機(jī)物分離的原理和操作的考查，第5問(wèn)既有信息分析，又有有機(jī)官能團(tuán)性質(zhì)的綜合應(yīng)用能力。這道試題難度屬于中等偏上，難點(diǎn)在于這是一個(gè)新的信息情境，甲苯氧化為苯甲醛，而不是氧化為苯甲酸，與學(xué)生既有“前知識(shí)”產(chǎn)生沖突，而且在表述作用、目的、原理、原因的過(guò)程中語(yǔ)言不精煉或不到位，還會(huì)被扣分。如：攪拌的作用，很多學(xué)生回答為“充分接觸”、“充分反應(yīng)”等，只是回答到操作產(chǎn)生的直接效果，而對(duì)操作產(chǎn)生的目的效果表達(dá)沒有到位。這道試題的缺陷是“信息源”使用效率不高。如：錳元素的循環(huán)沒有體現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室如何進(jìn)行油水分離等信息片段未涉及。最后一問(wèn)的質(zhì)量還不夠高。

2.2 閱讀最新化學(xué)工藝，感受有用的化學(xué)

化學(xué)是有用的，是好用的。化學(xué)世界其實(shí)是一個(gè)真、善、美的世界。它的“真”體現(xiàn)在真實(shí)，如新合成的物質(zhì)會(huì)真實(shí)地體現(xiàn)它的價(jià)值，新原理會(huì)真實(shí)地表現(xiàn)它的應(yīng)用，不僅在反應(yīng)程度上，而且在反應(yīng)內(nèi)涵上。它的“善”體現(xiàn)在自然界中自發(fā)的反應(yīng)幾乎向著人類有利的方向發(fā)生，而強(qiáng)加了人為思想的一些反應(yīng)則不然。光合作用的反應(yīng)偉大嗎？呼吸作用的反應(yīng)偉大嗎？它的“美”自不用說(shuō)。新材料之美、新能源之美、新的化學(xué)工藝融合了基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)的信息，讓學(xué)生對(duì)化學(xué)充滿激情，這也是信息素養(yǎng)考查中應(yīng)該關(guān)注的。下面是我們?cè)瓌?chuàng)的一道試題：

［例2］超臨界流體(SCF)是指流體的溫度和壓力處于它的臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)以上時(shí)的一種特殊狀態(tài)的流體。它兼具氣態(tài)和液態(tài)的特征，同時(shí)又具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，如無(wú)機(jī)鹽在超臨界水(SCW)中的溶解度很低，而有機(jī)物和氧氣、氮?dú)庖约岸趸嫉葰怏w則與超臨界水完全互溶等。水的狀態(tài)與壓強(qiáng)、溫度關(guān)系如右圖示意：

(1)在773K、10MPa時(shí)，水的狀態(tài)是____，使之成為超臨界水的必要措施為_______。

(2)80年代中期美國(guó)學(xué)者M(jìn)odell首次提出超臨界水氧化技術(shù)(SCWO)，即以超臨界水為介質(zhì)，用空氣、氧氣等氧化劑將有機(jī)廢物氧化成二氧化碳、氮?dú)狻⑺约胞}類(SO 、PO )等無(wú)毒小分子，反應(yīng)過(guò)程中放熱。該項(xiàng)技術(shù)很快在航天領(lǐng)域得到應(yīng)用，生產(chǎn)火箭燃料的工業(yè)廢水中含有少量的偏二甲肼［(CH3)2NNH2］，利用SCWO技術(shù)，偏二甲肼能迅速被雙氧水氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。該項(xiàng)技術(shù)處理廢水時(shí)，除了反應(yīng)徹底、迅捷和廣泛的適用性外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是(填一項(xiàng))______。

(3)SCWO基本工藝流程如上圖所示。工業(yè)上利用SCWO技術(shù)對(duì)一些難降解的有機(jī)廢水進(jìn)行處理。在處理某些含可溶性無(wú)機(jī)鹽(只含鈉鹽、鉀鹽)的有機(jī)廢水時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)管道堵塞現(xiàn)象，發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是_________________。若檢測(cè)到管道c中的流體的溫度為360K，管道e、d中的流體的溫度為500K，則上述a-h管道中易發(fā)生堵塞的管道為_______(填字母)。定期清洗管道的方法是_____________。

超臨界水或二氧化碳是一個(gè)研究熱點(diǎn)，以此為載體設(shè)計(jì)試題能開拓學(xué)生視野。這道試題設(shè)計(jì)了三個(gè)層次的內(nèi)容，梯度明顯。第一個(gè)問(wèn)題只要能夠閱讀圖中的相關(guān)信息，準(zhǔn)確查找到成為超臨界水的兩個(gè)必備條件“溫度和壓強(qiáng)”參數(shù)即可，但第2問(wèn)的回答“加壓”就不夠嚴(yán)謹(jǐn)了，應(yīng)該注意關(guān)鍵詞“必要措施”，顯然要準(zhǔn)確答到“加壓到22MPa以上”才行。第二個(gè)問(wèn)題主要考查信息方程式的書寫，同時(shí)考查學(xué)生對(duì)“綠色化學(xué)”的理解。第三個(gè)問(wèn)題要求較高，要能讀懂流程圖，同時(shí)兼顧上述信息中的關(guān)鍵詞：“出現(xiàn)管道堵塞現(xiàn)象”，關(guān)鍵是解決“堵”的原因，只有當(dāng)水成為超臨界水時(shí)無(wú)機(jī)鹽才會(huì)析出。分析a、b、c、d四管道，形成超臨界水的條件不足，而c、g、h溫度會(huì)逐漸降低，形成超臨界水的條件也不足，只有f中有超臨界水流過(guò)，其原因是在超臨界水氧化反應(yīng)器中發(fā)生放熱反應(yīng)，使500K的水超過(guò)647K，從而使無(wú)機(jī)鹽析出導(dǎo)致堵塞。最后一問(wèn)也非常具有實(shí)用價(jià)值，是一個(gè)純粹的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用問(wèn)題，處理的方法中只要答到關(guān)鍵詞：“降壓或常壓下”、“用普通熱水或冷水對(duì)堵塞管道進(jìn)行清洗”即可。

這道試題測(cè)試的結(jié)果表明，考生對(duì)信息素養(yǎng)試題覺得“不難”但是“難拿全分”，主要是分析信息的深刻性、嚴(yán)密性不夠，另外在語(yǔ)言表達(dá)上不夠規(guī)范，遵循“關(guān)鍵詞”的意識(shí)不強(qiáng)。這類試題的取材比較廣泛，來(lái)源比較豐富，對(duì)學(xué)生的信息素養(yǎng)能力考查的最大特點(diǎn)是：沒有高要求的知識(shí)背景，但是有較高的信息提取和信息加工能力要求。這道題的區(qū)分度非常明顯，效度非常好，被測(cè)學(xué)生感觸很深：新穎、公平，愿意接受這類試題的檢測(cè)。

2.3 介紹前沿問(wèn)題，感受創(chuàng)新的化學(xué)

人類文明的進(jìn)步，化學(xué)創(chuàng)新起到十分重要的作用。化學(xué)材料的創(chuàng)造和發(fā)明，大大改變了人類生活的方式，大大促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展，化學(xué)的創(chuàng)新正改變和影響著世界。讓學(xué)生在前沿問(wèn)題中感受創(chuàng)新的化學(xué)，是考查信息素養(yǎng)能力中特別應(yīng)該關(guān)注的。讓學(xué)生知道“綠色化學(xué)”，人類才會(huì)在地球的家園中走得更遠(yuǎn)；讓學(xué)生知道“環(huán)境問(wèn)題”，人類才會(huì)在享受自然賦予中保護(hù)自然；讓學(xué)生知道“納米科學(xué)”、“導(dǎo)電塑料”、“超導(dǎo)材料”、“超臨界物質(zhì)”等，就能真正理解我們的生活是因“化學(xué)而美好”，而不是因“化學(xué)而糟糕”。下面是我們?cè)O(shè)計(jì)的一道關(guān)于“納米科技與醫(yī)學(xué)”的試題：

［例3］隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，四氧化三鐵納米顆粒在磁性記錄、磁流體、吸波、催化、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。“共沉淀法”是制備四氧化三鐵納米顆粒的常見方法，具體步驟為：將一定量的FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O制成混合溶液加入到燒瓶中，在N2氣氛下，滴加氨水、攪拌、水浴恒溫至混合液由橙紅色逐漸變成黑色，繼續(xù)攪拌15min，用磁鐵分離磁性顆粒，用蒸餾水洗去表面殘留的電解質(zhì)，在60℃下真空干燥并研磨，可得直徑約10nm Fe3O4磁性顆粒。

(1)“共沉淀法”中N2的作用是_____，制備的總離子反應(yīng)方程式為_________。

(2)在醫(yī)藥領(lǐng)域，四氧化三鐵納米顆粒經(jīng)表面活性劑修飾后，被成功制成磁性液體，又稱磁流體(見圖a)。磁流體屬于____分散系。負(fù)載藥物后的該磁流體通過(guò)靜脈注射或動(dòng)脈注射進(jìn)入人體，在外界磁場(chǎng)的作用下，富集于腫瘤部位，當(dāng)外磁場(chǎng)交變時(shí)，可控釋藥。這利用四氧化三鐵磁流體的________功能。

(3)科學(xué)研究表明，F(xiàn)e3O4是由Fe2+、Fe3+、O2-通過(guò)離子鍵而組成的復(fù)雜離子晶體。O2-的重復(fù)排列方式如圖b所示，其中存在著兩種類型的由O2-圍成的空隙，如1、3、6、7的O2-圍成的四面體空隙和3、6、7、8、9、12的O2-圍成的八面體空隙，F(xiàn)e3O4中有一半的Fe3+填充在正四面體空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面體空隙中，則Fe3O4晶體中，正四面體空隙數(shù)與O2-數(shù)之比為_________，其中有_______%正四面體空隙填有Fe3+，有______%正八面體空隙沒有被填充。

這道試題的第一問(wèn)是關(guān)于制備過(guò)程中“防止Fe2+被氧化”的問(wèn)題和反應(yīng)原理的考查，只要學(xué)生能夠讀懂信息，并注意信息中的有效信息即可順利解題。第二問(wèn)考查讀圖能力，要能夠看懂“尺寸”比例，知道磁流體的直徑在“膠體”分散系的范圍。同時(shí)提取題中有效信息，并結(jié)合膠體相關(guān)性質(zhì)，知道作用是“磁性和吸附”兩個(gè)作用，很多學(xué)生漏填了“吸附”。第三問(wèn)提供了一個(gè)關(guān)于四面體空隙和八面體空隙問(wèn)題。學(xué)生不難得出該晶胞中四面體的數(shù)目是8個(gè)，O2-的數(shù)目是4個(gè)，兩者之比為：“2∶1”。第二個(gè)問(wèn)題也比較容易，“1/8”即12.5%。第三個(gè)問(wèn)題難在晶胞中的八面體數(shù)目，很多學(xué)生只能看出中間的獨(dú)立的一個(gè)正八面體，而不能“識(shí)別”其它三個(gè)八面體，由于其它三個(gè)八面體是“分散”的，因此，要引導(dǎo)學(xué)生建立“平均或分割思想”。一種方法是以12條棱中的任意一條為四面體的中心軸線，如“1、6、7、10”構(gòu)成一個(gè)正八面體的1/4，12條棱就形成12個(gè)1/4，即三個(gè)正八面體。第二種方法是以一個(gè)“O2-”為中心，放射出6條射線，即一個(gè)“O2-”被6個(gè)正八面體共用(一個(gè)正八面體占據(jù)1/6的“O2-”)，6個(gè)“O2-”圍成一個(gè)正八面體，所以每個(gè)正八面體“獨(dú)立擁有”的“O2-”數(shù)為1個(gè)，而一個(gè)晶胞中“O2-”數(shù)是4個(gè)，所有八面體數(shù)是4個(gè)。第三個(gè)問(wèn)題的答案是“2/4”即“50%”。

這道試題的測(cè)試結(jié)果表明，學(xué)生普遍對(duì)空隙數(shù)目的推算比較困難，也反映了學(xué)生有效提取有價(jià)值信息能力還很缺乏。但是這類試題給學(xué)生有“耳目為之一新”之感，同時(shí)很多學(xué)生知道了納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的作用，更加理解化學(xué)學(xué)科的實(shí)用性、創(chuàng)造性，增強(qiáng)了學(xué)科的自豪感和認(rèn)同感，對(duì)學(xué)生的信息素養(yǎng)培養(yǎng)和未來(lái)的專業(yè)發(fā)展大有裨益。

3 考查方向：真實(shí)與接軌性兼顧

化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的考查，應(yīng)該更多關(guān)注信息素養(yǎng)的考查，考查信息素養(yǎng)的關(guān)鍵是真實(shí)性與接軌性兼顧。所謂的真實(shí)性，就是取材要真實(shí)、鮮活，不能做“假”。素材可以是工業(yè)生產(chǎn)流程的片段，可以是現(xiàn)代工藝流程的演變、革新，可以是生活中的應(yīng)用等。這類素材的最大優(yōu)勢(shì)是范圍廣，涉及的知識(shí)點(diǎn)豐富，融綜合性與探究性于一體。但是，此類試題在改造的過(guò)程中，更應(yīng)該考慮“接軌性”。這里有兩層含義，一是與新課程接軌。要讓學(xué)生形成探究能力，在試題中就要體現(xiàn)，要讓學(xué)生形成綜合分析問(wèn)題的能力，在試題設(shè)計(jì)的過(guò)程中要兼顧，二是與學(xué)生知識(shí)容量和知識(shí)背景接軌。離開學(xué)生的知識(shí)背景，離開學(xué)生廣義的知識(shí)容量設(shè)計(jì)試題，那是非常危險(xiǎn)的，容易使中學(xué)教師任意擴(kuò)張教學(xué)內(nèi)容。因此在設(shè)計(jì)此類試題的過(guò)程中，要遵“本”(遵守教材、課程標(biāo)準(zhǔn))、循“綱”(考試說(shuō)明、教學(xué)要求等)，不能超越學(xué)生的知識(shí)和技能要求。

2006年的高考試題中以廣東試卷“水體中重金屬鉛的污染問(wèn)題”和《江蘇考試說(shuō)明》中“江蘇省大氣污染問(wèn)題”為代表的綜合探究試題，已經(jīng)為考查學(xué)生的信息素養(yǎng)能力提供了較好的范本。重視信息素養(yǎng)的培養(yǎng)，首先要抓住課堂教學(xué)主陣地，其次是在考查中要有所體現(xiàn)。考查信息素養(yǎng)能力的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)好這類試題。創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)信息素養(yǎng)能力考查題不是考研人員的專利，廣大一線教師應(yīng)投身到試題研究的過(guò)程中，開發(fā)好題，使用好題，為化學(xué)新課程學(xué)業(yè)水平評(píng)價(jià)增添亮色。

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