化學反應原理實驗探究題的分析與教學啟示

田益民

摘要：在解讀實驗探究題的基礎上，分析了化學反應原理實驗探究的特點。結合2016年高考北京卷理綜（化學）的2道試題，闡述了化學反應原理實驗探究題的命題視角和解題方法。指出提升教師素養是促進學生核心素養養成的推動力，并對落實探究性教學作了一些思考。

關鍵詞：化學反應原理；實驗探究題；核心素養；命題解題；教學啟示

文章編號：1005–6629（2017）3–0085–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

國家教育部已全面啟動對2004年開始施行的普通高中課程標準的修訂工作，提出凝煉核心素養，推動落實“立德樹人”。實驗探究是培養學生核心素養的重要載體，探究活動按其任務類型可大致分為四類：①物質的制備或合成；②物質的鑒別、分離與提純；③物質性質的探究；④化學反應原理的探究[1]。縱觀歷年高考真題，前三種類型的實驗探究題較常見，而2016年北京卷理綜（化學）第26題、第28題（以下簡稱2題）則堅守了化學反應原理實驗探究的陣地。筆者對2題的命題視角做一些分析，以期為命題和教學提供借鑒。

2 對化學反應原理實驗探究的理解

實驗探究題源于真實的化學，重視學科能力及科學素養的考查，具有信息的新穎性、結論的不確定性和知識的綜合性等特點。學生必須從多角度多層次多種模式去解決問題，這類試題對學生的發散性思維能力、分析問題的能力提出較高的要求[2]。

魯科版選修4“致同學們”中指出，中學化學反應原理性問題在于探索紛繁的化學反應的本質和規律，根據化學反應的規律控制和利用化學反應，獲取人類生產和生活所需要的能量和物質；從“化學反應與能量轉化”、“化學反應的方向、限度與速率”及“物質在水溶液中的行為”三個方面介紹有關化學反應的基本原理和研究方法[3]。由此，化學反應原理實驗探究應與基本概念、基礎理論及思想方法相結合，注重思維深度，追求學科本質，彰顯科學性、抽象性、方法性、理解性、未知性及發展性等等。

3 對化學反應原理實驗探究題的命題分析

3.1 新穎課題引領探究

高考試題一般以某個課題作為探究載體，引導學生將學過的內容、已掌握的知識遷移到解決新問題的過程中來，在考查學生面對新情境時靈活運用知識、方法和規律解決實際問題的能力方面做足文章[4]。2題在題干上均給出明確的研究課題指向，體現“科學精神與社會責任”，第26題基于環境保護的熱點問題，研究“用零價鐵（Fe）除去水體中的硝酸鹽（NO3-）”；第28題研究“以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實驗對象，探究鹽的性質和鹽溶液間反應的多樣性”，秉持嚴謹求實的科學態度。

3.2 探究要素組織試題

實驗探究涵蓋了提出問題和假設、設計方案、實施實驗、獲取證據、分析解釋和建構模型、形成結論及交流評價等要素，雖命題不拘泥于程序化的探究過程，但科學的用詞足以體現探究性特點。如第26題使用了“研究”“反應原理”“結果”“原因”“假設”“實驗”“結論”“同位素示蹤法”“解釋”“數據對比”等；第28題使用了“實驗對象”“探究”“檢驗”“解釋”“實驗現象”“實驗實證”“推測”“證實”“假設”“對比”“實驗方案”“根據”等。

3.3 關鍵信息支撐探究

這兩道題提供多種多樣信息，有文字、表格、數據、信息反應、實驗現象、圖像等，信息和考查目標關聯度高，許多信息直觀明了，避免閱讀量過大，有利考生在有限時間內合理摒棄干擾信息，獨立接受、吸收、整合有效信息，順利解決新問題。

[試題片段賞析1]第26題（1）（2）

3.4 方法手段增添活力

科學問題的類型不同，其解決方法與策略也有所不同[5]，正由于學科思想方法和研究手段支撐，化學反應原理探究題具有獨特的魅力，針對科學假設設計實驗時，合理控制實驗的變量，應用對比實驗的方法，關注現代化的實驗手段，注重定量化分析論證。

[試題片段賞析3]第26題（3）

②對于沉淀中亞硫酸根的存在形式提出兩種假設：i.被Al（OH）3所吸附；ii.存在于鋁的堿式鹽中。對假設ii設計了對比實驗，證實了假設ii成立。

a.將對比實驗方案補充完整。

借助實驗數據定量分析步驟一、二。若假設i成立：沉淀中亞硫酸根被Al（OH）3所吸附，固體經過洗滌后，步驟一、二中稀NaOH溶液均用于溶解0.4mmol Al（OH）3，V1=V2。若假設ii成立：沉淀中亞硫酸根存在于鋁的堿式鹽中，步驟一NaOH溶液溶解堿式鹽[設為0.4mmol Al（OH）3-2x（SO3）x]，最終產生0.4mmol NaAlO2及0.4x mmol Na2SO3，依據Na+守恒，消耗（0.4+0.8x）mmol NaOH；而步驟二消耗0.4mmol NaOH，V1>V2。

3.5 問題驅動實現飛躍

思維源于問題，以驅動性問題組織學生展開研究活動，凸顯“宏觀-微觀-符號”三重表征，融合考查知識-能力-素養。第26題體現實驗-微觀推理-理性認識，探究問題的關聯度較高，學生的思維環環相扣，由茫然到頓悟。第28題體現實驗-宏觀現象-感性認知，多角度研究反應本質，問題由淺入深，探究結論由多元到聚焦，考生在分析、推理、比較、綜合中反思整個研究過程，形成結構化的知識框架。

[試題片段賞析5]第26題（4）

其他條件與（2）相同，經1小時測定NO3-的去除率和pH，結果如下：

4 教學啟示

限于條件，學業水平和高考的測試，目前只能通過紙筆測驗進行，因此，研究命題如何測試學生的核心素養尤為重要[7]。2016年北京卷的2道化學反應原理探究試題關注學生核心素養的養成，凸顯“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據推理與模型認知”、“科學探究與創新意識”、“科學精神與社會責任”的培養主旨。值得一提的是，2016年江蘇省高考題第20題突然大改風格，亦帶有明顯的原理性探究特點，在此不再贅述。

4.1 教師素養是促進學生核心素養養成的推動力

探究性教學的能力并非一朝一夕能夠速成，教師應提升自身修養，爭做課堂轉型的探索者。虛心向校內、外名師學習，在反思性教學研究中提升專業素質；養成思考的習慣和持久的熱情，善于發現有價值的問題，主動展開實驗研究或文獻研究；挖掘內部動力，主動開發課程資源，鼓勵師生對話交流，掌握引領學生自主、合作、探究的方法。

4.2 在課堂轉型中將探究教學落實于行動

原理探究的科學性強，原創難度大。一方面，立足基礎，循序漸進，善于挖掘課本素材，展開探究性實驗教學；另一方面，研究和整合經典，積極揣摩高考原創題的學科價值，將試題加工后應用于課堂研究。課堂教學不允許也不可能有充足的時間按全部流程逐一進行探究，更多的是就其過程中的某一個或某幾個片基（環節）進行深入探究[8]。以實驗事實情境作為背景，主張學生質疑、課堂留有懸念、變更研究主體、觀念引領教學、鼓勵交流評價，以提升學生探究的能力和技巧。

參考文獻：

[1]宋兆爽，白建娥.化學反應原理的實驗探究教學策略初探[J].化學教育，2013，（4）：61.

[2]張俊華，鄒映波.怎么做，讓學生不再恐懼實驗探究題[J].化學教與學，2012，（11）：73.

[3]王明召，高盤良，王磊.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理[M].濟南：山東科學技術出版社，2007.

[4]李化年.基于化學核心觀念構建的課堂實踐研究[M].北京：學苑出版社，2012：202.

[5]張偉剛.科學素養與培育[M].北京：科學出版社，2015：127.

[6]吳星，呂琳，張天若.中學化學疑難解析[M].南京：江蘇教育出版社，2012：154～155.

[7]王云生.課堂轉型與學科核心素養的培養[M].上海：上海教育出版社，2016：209.

[8]孫天山.淺談“探究教學”的異化與回歸[J].化學教學，2015，（10）：27.