高考化學開放性試題分析及教學建議

張世仙，羅宿星，伍遠輝，朱萬強，金 茜

（遵義師范學院化學系，貴州遵義563002）

隨著教育改革的推進，教育的核心朝著素質教育和創新教育邁進。我國新課程標準已經明確了化學開放性試題在化學教育中的重要地位，它對化學教學綜合研究實踐的開展和學生思維能力的培養起積極的導向作用，是考查學生創新與能力的一種較好形式。一些具有情景真實、條件不完備、結論不確定、過程體現探究性、知識呈現綜合性、思維方式發散性等特征的開放性試題不斷在高考試題中出現，開放性試題逐漸成為我國高考命題改革的一個方向。

本文主要對2010－2011年高考化學試題中的開放性試題進行了統計，例析了高考部分典型化學開放性試題的特點，希望能對新課程教育時期的化學教學有所幫助。

一、2010－2011年高考化學開放性試題統計

作者收集了2010年高考化學試題共15套，除江蘇、上海、北京是化學單科卷外，其它12套化學試題包含在理科綜合中。2011年的高考化學試題全國Ⅰ卷（大綱卷）改為新課標卷，高考化學試題共有14套，江蘇、上海、北京仍然是化學單科卷，其它11套化學試題包含在理科綜合中。各地高考化學開放性試題數量及分值分布見表l。

從表l可知：

（1）2010年高考涉及化學開放性試題的有12套，而2011年有13套。天津、重慶的開放性試題題數、分值比例，兩年中無變化。廣東的開放性試題題數減少，但小題內涉及2個分題，且分值比例有所增加。除四川、浙江、江蘇卷開放性試題的題數及分值比例比2010年下降外，其它省份的分值比例均增加，2010年開放性試題總數為30個、分值比例為8．1%，2011年開放性試題總數為44個、分值比例為11．4%。可見，高考開放性試題的開放度在增大。

表1 2010－2011各地高考化學開放性試題統計

（2）所有的開放性試題以2～3個小問題，以填空題的形式出現在試卷的第II卷的大題中，這樣的出現形式及分布趨向有利于考生充分發揮發散思維的空間，有利于考查考生在答題情景中自主設定或尋找解決問題的能力。

二、化學開放性試題特征

深入分析表1中的化學開放性試題，大致有如下特點或類型。從知識表現看，有理論開放型、元素化合物知識開放型、有機開放型、實驗開放型、計算開放型；從題形看，有條件開放型、方法開放型、過程開放型、策略開放型、結論開放型等；從解題方法看，有回憶型、類比型、代入型、歸納型、假定型、綜合型等。本文就常見的化學開放試題特征例析如下。

1．條件開放型

條件開放型試題的特征是：給定條件要么多余，要么需要補充，學生可以設定不同的條件得出結論。

例如（2011年全國卷第II卷30題）

金剛烷是一種重要的化工原料，工業上可通過下列途徑（見圖1）制備：

圖1 環戊二烯制備金剛烷圖

請回答下列問題：

（1）～（4）略。

（5）A是二聚環戊二烯的同分異構體，能使溴的四氯化碳溶液褪色，A經高錳酸鉀酸性溶液加熱氧化可以得到對苯二甲酸［提示：苯環上的烷基（-CH3，-CH2R，-CHR2）或烯基側鏈經高錳酸鉀酸性溶液氧化得羧基］，A所有可能的結構簡式（不考慮立體異構）：____。

分析：這是一道有機推斷題，其中（5）從題設條件知A的主體必須是苯環，側鏈可以是－CH3與CH3CH＝CH－、CH2＝CH（CH3）－、CH2＝CHCH2-、?－ 或－CH2CH3與CH2＝CH－的組合，即符合題目結果的條件不止一種，學生可以設定不同的條件得出結論，因此，（5）從知識表現看是有機開放型，從呈現形式看，為條件開放型。

2．策略開放型

策略開放型試題的特征是：解題方法不唯一，或解題路徑不明確，或解題策略上要進行多方分析綜合的一類試題。

例如（2012年全國卷第II卷28題）

現擬用圖2裝置（尾氣處理部分略）來制取一氧化碳，并用以測定某銅粉樣品（混有CuO粉末）中金屬銅的含量。

圖2 一氧化碳的制備及還原氧化銅圖

回答下列問題：

（1）～（4）略。

（5）從濃硫酸、濃硝酸、蒸餾水、雙氧水中選用合適的試劑，設計一個測定樣品中金屬銅質量分數的方案：

1）設計方案的主要步驟是（不必描述操作過程的細節）____；

2）寫出有關反應的化學方程式____。

分析：這是一道實驗題，其中（5）的解決方案多種多樣。如：方案一，將濃硫酸稀釋，加入到一定量的樣品中，充分反應后，過濾、洗滌、干燥、稱重、計算；方案二，稱取一定量的樣品與過量濃硫酸反應，用澄清的石灰水吸收氣體產物，過濾、洗滌、干燥、稱重、計算；方案三，將濃硝酸稀釋，將一定量的樣品與過量稀硝酸充分反應，用排水集氣法收集氣體產物、稱重、計算；方案四，將過量雙氧水加熱，讓分解的氣體與一定量的樣品充分反應，冷卻后，稱量、計算。方案五，蒸餾水電解所得的氫氣通入一定量的樣品中，加熱待反應完全、冷卻后，稱重、計算。……。總之，問題（5）的解題方法、解題路徑、或解題策略都需要學生根據題目提供的條件，結合知識掌握的情況和自身的思維方式，進行方案設計，才能解決問題。

3．結論開放型

結論開放型試題的特征是：結論呈現多樣性，只要理由與結論一致即可。主要考查學生思維的發散性和嚴密性。

例3（2012年全國卷第II卷27題）

原子序數依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中，a的最外層電子數為其周期數的二倍；b和d的A2B型氫化物均為V形分子，c的＋1價離子比e的－1價離子少8個電子。

回答下列問題：

（1）～（2）略。

（3）由這些元素形成的三原子分子中，分子的空間構型屬于直線形的是____，非直線形的是____。（寫2種）

（4）這些元素的單質或由他們形成的AB型化合物中，其晶體類型屬于原子晶體的是____，離子晶體的是____，金屬晶體的是____，分子晶體的是____。

（5）略。

分析：此題是元素化合物知識題，其中（3）第二個問題的答案可為 SO2、O3、SCl2、Cl2O、ClO2、ClS2中的任意兩種。（4）最后一個問題的答案為CO或O3、O2、Cl2、S8、C60等中的一個。可見此題的（3）、（4）屬于結論開放型。

4．綜合開放型

綜合開放型試題的特征是：只給出一定的情境，條件、解題策略與結論全都沒有限制，解題策略與結論都呈現極大的開放性，主要考查學生分析與解決問題的能力和思維的創造性。

例4（2011年安徽卷第II卷28題）

地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個世界性的環境問題。文獻報道某課題組模擬地下水脫氮過程，利用Fe粉和KNO3溶液反應，探究脫氮原理及相關因素對脫氮速率的影響。

請回答下列問題：（1）略。

（2）圖3表示足量Fe粉還原上述KNO3溶液過程中，測出的溶液中相關離子濃度、pH隨時間的變化關系（部分副反應產物曲線略去）。請根據圖中信息寫出t1時刻前該反應的離子方程式____。t1時刻后，該反應仍在進行，溶液中NH4＋的濃度在增大，Fe2＋的濃度卻沒有增大，可能的原因是____。

（3）該課題組對影響脫氮速率的因素提出了如下假設，請你完成假設二和假設三：

假設一：溶液的pH；假設二：____；假設三：____；……

（4）請你設計實驗驗證上述假設一，寫出實驗步驟及結論。

（已知：溶液中的NO3－濃度可用離子色譜儀測定）

圖3 Fe還原KNO3溶液中的相關離子濃度、pH隨時間變化關系圖

分析：此題只給出了一定的情境，以一個世界性環境問題——地下水脫氮過程為載體設置了探究性實驗，考查學生由圖中 pH、c（NH4＋）、c（NO3－）、c（Fe2＋）的變化分析并寫出某時刻前反應的離子方程式。考生可以設計pH、溫度、鐵粉顆粒大小、反應時間等不同因素對脫氮速率的影響的實驗方案，利用化學實驗進行探究和根據實驗現象進行推理以解決問題，減少對考生思維的禁錮，可見解題策略與結論全都沒有限制，因此，本題的（3）、（4）問題具有綜合開放性。

三、教學建議

新的《化學課程標準》要求化學教學要注重從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個方面為學生科學素養的發展和高中階段后續課程的學習打下必備的基礎。開放性試題在高考試題中的不斷出現，是實現新課程標準三維目標的重要方式，是課堂開展開放性教學的重要體現。為此，筆者對開放性教學提出如下建議。

1．注重開放性思維方式的培養和習慣的養成

首先，教師要具備開放教學的教學思想，深入鉆研開放性教學的理論，其次，教師在化學課堂教學中要進行適時的提問、類比，從多個角度、正反方向進行思考、探索和推理，使思維更加開闊，并從中發現新的方法，訓練、培養學生的發散思維能力和創新能力。再次，教師要留心和挖掘化學教材中的開放性素材，引導學生進行科學、合理的解題訓練，培養學生應用開放性思緒解題的習慣。

2．注意激發學生學習興趣，發揮其主體精神

學生能夠主動建構知識是化學教學的首要目標和開展有效化學教學的內在前提，也是促使學生化學知識形成和人格豐滿的根本條件。化學開放題的開放性給學生提出了許多富有挑戰性的問題讓學生去思考，有利于激發學生的興趣和主動性，以順利實現化學知識的意義建構。因此，課堂教學中，教師要尊重學生、激勵學生，要充分調動學生學習的積極主動性、探究創新精神，允許學生有不同的見解，鼓勵學生從不同角度思考問題，尊重他們在學習中的獨特感受，多鼓勵、多贊揚學生的表現。

3．優化認知結構，發展學習策略

皮亞杰指出，人們獲取知識和解決問題的方式只有兩種：同化和順應。同化是指認知主體直接利用原有的認知結構和問題圖式解決問題；順應則是認知主體修改原有的認知結構或者重建新的認知結構，用修改的或重新建構的認知結構去解決問題，并形成新的問題圖式的過程。化學開放題有利于學生利用各自的觀察和經驗來整理自己的解題思路、獲取新的推理方法，通過問題解決中的順應作用引起認知結構的優化或質的變化，與此同時，學生的學習策略也得到了相應發展。

4．開放化學實驗室

把一些實驗素材向學生開放，讓學生去體驗、去探究，自行設計實驗（包括實驗原理、用品、操作過程、現象記錄、結果分析、注意事項等），最后以獨立或合作的形式完成實驗，以提高學生實驗動手能力和實際解決問題的能力。

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