基于多重建模的高考化學綜合實驗題解題策略研究

李琳 葉成興

摘 要：高考化學綜合實驗是化學高考的重點也是難點。這類試題往往存在知識陌生、綜合性強、思維量大的特點。學生在解題過程中難入手、難得分。通過多重思維模型的構建，讓學生形成一套科學理性，有邏輯地分析題干、回答問題的模型，讓學生在解答綜合實驗題中達到事半功倍的效果。

關鍵詞：高考復習；綜合實驗；思維建模；解題策略

對實驗的考查一直以來都是化學高考的“重頭戲”，也是學生又恨又怕、失分嚴重的“攔路虎”。在高三復習的過程中，教師如何能夠舉重若輕地在教學中攻克這個難點，突破這個重點，學生如何能夠在考試中輕松高效地解讀實驗題，準確有效地回答實驗題，是所有高三的化學教師和學生共同關心的話題。

一、高考考情分析

2016年10月，教育部考試中心主任姜鋼在《探索構建高考評價體系，全方位推進高考內容改革》一文中強調了高考的評價系統為“一體四層四翼”[1]。彰顯出考試改革的目的是想利用高考這根杠桿撬動中學基礎教育教學改革。2017年全國高考中的化學綜合實驗題一一展現著這樣思想。

1.基礎但不簡單

考查基礎，并不等同于只考查最簡單的內容、最基礎的知識、最基本的技能，而要求學生具有全面合理的知識結構、扎實靈活的應用能力和轉化、歸納、辯證的基本思想。例如在2017年理綜Ⅰ卷26題中出現了陌生的反應裝置，就要求學生有知識遷移能力，將其與所學過的常見儀器進行對比并明確新儀器的用途。

2.綜合不忘細節

在2017年的化學綜合實驗題里，考查到了實驗目的、原理、裝置、操作、設計、評價、結論分析等各個模塊的不同方面。要求學生綜合應用不同的思想方法，從定性、定量的不同角度觀察分析實驗。

3.真實兼具應用

“化學考試的實驗題，總是在真實的化學探究實驗情境中考查學生的實驗能力和實踐能力”[2]。全國Ⅰ卷考查凱氏定氮法，很容易讓人聯想到2008年的三鹿三聚氰胺毒奶粉風波。全國Ⅱ卷考查水中溶氧量測定，更是會讓學生將其與水體富營養化，水中缺氧，藻類大量繁殖，魚類大量死亡的生活情境聯系起來。題目中展現真實的生活情境，再以化學的學科語言來呈現“真實”的化學。

4.多重角度創新

以2017年全國Ⅰ卷26題化學綜合實驗題為例，第一眼，學生會感受到強烈的陌生感。內容新——選取的實驗材料為大學階段的生物實驗，實驗裝置學生不熟悉。形式新——提問的方式與之前的考試有較大的區別，不去問“怎么做”，而是去問“為什么要這樣做”。方法新——實驗原理、裝置原理、操作原理上大多是新知識，要求學生在考試期間認真閱讀理解新信息并加以應用。從中，我們能明顯體會到，考題“提供形式豐富的信息，考查自主學習和獨立思考能力”[3]。

在核心素養的要求下，對學生理解、加工、運用新知識、新信息，并結合舊知識分析問題、解決問題的能力提出了更高的要求。因此，這就要求我們在高三的教學與復習備考工作中必須要考慮到高考實驗題的考查要求，做出有針對性的調整與應對。

二、學生學情分析

大多數的高考復習用書或學校安排的復習進度將高考綜合實驗的復習安排到了二輪復習，總以為到了一輪復習結束后，學生對中學的化學有了完整理性的認識，這時候才適合來解答這些綜合性較強的題目。可是這往往導致了學生在進行專項復習之前，每每遇到這類綜合性實驗題時，處于一種“野蠻解題”“盲目做題”的渾渾噩噩的狀態。有部分基礎薄弱的同學因為懼怕心理，甚至連題目都未讀全或者未讀懂，就忙著尋找那些簡單的顯而易見的問題答案，然后草草填上了事。能否將綜合實驗的復習提前？在學生完成元素化合物性質的復習后，可以試著安排兩到三節課進行綜合實驗的復習，讓學生在之后的解題過程中可以將學到的解題策略不斷熟悉和應用，應該會達到更好的效果。

三、思維建模分析

模型，原意是規范，通俗說法是“套路”。思維模型的建構（簡稱“思維建?！保┦峭ㄟ^抽象概括，將研究的問題轉化歸納為普遍的規律方法，從而再利用這個規律方法解決更多類似的問題的思維方法。其中最為重要的是要從實踐中歸納出一種規范分析和有序思維的方法，在理論的指導下，又將模型方法用于指導實踐的應用。因此，思維建模通常包括分析、建模和解模三個過程。

高考的綜合實驗題具有情境真實、設問巧妙、知識新穎、思路縝密的特點。由于題目求新求變，信息陌生兼之容量大，綜合性強，對能力的要求比較高。可是解答此類的試題，必須以不變應萬變，將紛繁復雜的各類信息碎片進行系統高效的整理，建立起高效的解題模型來進行科學規范的分析與解答。這樣才能讓學生做到心中有方法，下筆不慌張。

在化學的學科核心素養中，證據推理與模型認知是非常重要的一個維度。要求學生能對不同信息加以分析推理，建立觀點和證據之間的邏輯關系，建立模型，并運用模型解釋化學現象，并能揭示現象背后的本質與原理。這種能力并非只在高一高二基礎知識和基本原理概念學習的過程中涉及和滲透，在高三的綜合性復雜化學問題的解題過程中更是非常需要學生擁有這方面的能力。

四、教學案例分析

為了解決高考綜合實驗題學生的解題困境，筆者在一輪復習期間，應用了兩節課時間，從四個環節多層次多角度引導學生通過建模的方法逐步建立化學綜合實驗題的解題模型，為學生下一階段的高效思維有效解題奠定基礎。

1.環節一：考點建?！獨w納法明確考點

在應對“怎么考”之前，先要讓學生對“考什么”有基本的認識，做到心中有數。在這個環節，筆者采用了歸納法引導學生從不同層面對考點進行總結歸納。（1）先是請學生分析歸納2017年全國Ⅰ卷26題化學綜合實驗題每一個問題的考點。學生通過歸納發現26題的9個小問題中，有3個考查實驗儀器（名稱、用途），3個考查實驗操作（原因、目的），1個考查實驗原理（離子方程式書寫），2個考查實驗結論（定量計算）。幫助學生了解高考中最新最熱的考點及其考查方式。（2）接著教師向學生展示歸納出的表1，向學生解釋2013-2017年高考新課標全國Ⅰ卷化學綜合實驗試題各類考點出現次數統計。幫助學生更深刻明確此類題目中的高頻次考點。

（3）最后請學生歸納2017年高考考綱綜合實驗考查要點。學生會發現高考中對綜合實驗分兩部分：學習能力的要求和知識內容的要求。對其進行歸納后發現，考綱對綜合實驗的要求本質上是要求理解實驗現象、分析處理數據、得出合理結論（定性與定量來處理實驗結果）、評價實驗方案。讓學生了解到高考綜合實驗的要求從來都不是考查一個一個分裂的考點，而是要把重心放在實驗課題的全局把握上。

2.環節二：解題建模——類比法構建模型

在建立解題模型的過程中，如果學生已有類似的思考模型和解題策略，那么可以借鑒相似的方法，讓學生掌握和應用起來更加得心應手。通過不同學科間的比較，筆者發現，化學綜合的實驗題與英語閱讀理解題有著驚人的相似，都是閱讀給定的信息，猜測分析，得出結論，再用對應的學科語言表達。那么根據學生熟悉的英語閱讀的四段式解題策略：泛讀—精讀—猜測—結論，引導學生根據化學學科的特點，總結歸納出化學綜合實驗題三步思維模型。①一步粗讀，快速判斷：要求學生快速瀏覽整體的題干與問題，明確實驗的目的與原理。針對不同的實驗目的，實驗的注意事項有所不同，性質實驗要求操作簡單現象明顯；制備實驗要求轉化程度高、副產物少；定量檢驗要求操作規范、結果準確等。在實驗原理解讀上要根據題目所給物質回顧相關舊知識，同時理解題干中所給的新信息的內涵。對于原理較為復雜的實驗，可以借助物質轉化流程圖體現出物質變化情況。例如2017年全國Ⅰ卷26題就可將原理梳理成如下的核心物質變化流程圖：有機氮—NH4+—NH3—NH3·H3BO4—NH4Cl。如此一來，反應中N元素的去向一目了然。 ②二步細讀，理清思路：再次讀題必須要關注細節，弄懂實驗裝置與操作的每一個環節。復雜的操作過程同樣可以用流程圖形式幫助理解。同樣2017年全國Ⅰ卷26題就可將操作歸納為如下的流程圖：儀器連接—清洗儀器—加料—加熱反應—滴定操作。反應的過程立刻清晰明了起來。對于實驗的裝置，若題目給的是整套的裝置，務必要弄懂每一個儀器的作用是什么，對于不熟悉的儀器可以大膽假設小心驗證；若題目給的是零散的儀器，要在明確每個儀器的作用后，能根據實驗原理將儀器連接成完整裝置。③三步再讀，規范答題：最后的讀題要把目光聚焦在每小題的問題上，得出實驗結論或對實驗進行評價。答題過程中注意措辭的科學性、嚴謹性、準確性。采用類比法建模讓學生感受到了熟悉的套路，他們原有的解答陌生問題的恐懼感消失了，同時幫助學生在研究問題時，養成良好的思維習慣——明確主題，關注細節，回答縝密。在課堂環節，在明確三步思維模型后，仍然以2017年全國Ⅰ卷26題化學綜合實驗題為例題，指導學生應用新學習的模型來重新分析解構該題。從類比到歸納再到應用，充分幫助學生掌握解題模型。

3.環節三：命題建?！嫦蚍◤娀J知

如何再次強化解題模型，筆者沒有采用傳統的模式，重復析題解題做題過程。而是給出了一份資料——《水中溶解氧的測定實驗報告》，要求學生應用三步思維模型分析該段材料，并結合考點來嘗試出一道完整的綜合實驗題。筆者執教的高三一個班50人的出題情況統計如表2所示。

從統計結果來看，學生已經對常見考點了然于心，并且能熟練應用三步思維模型進行分析，在實驗目的原理的全局統攝下，重視了實驗裝置操作的每一個關鍵點。在對學生的命題進行分析解讀后，再讓學生比對完成兩道同樣利用水中溶解氧測定為背景設計的高考題——2017年全國Ⅱ卷化學綜合實驗題和2016年天津高考綜合實驗題。絕大部分的學生在解這兩道題目時既興趣盎然又胸有成竹，起到了很好的鞏固思維模型的效果。

4.環節四：答題建?！诸惙◣椭洃?/p>

學生在回答簡答題時，常常存在心知肚明卻有口難言的情況，就算回答也經常廢話連篇毫無重點。為了幫助學生更加科學準確地答題，筆者讓學生采用分類法將簡答題分為了四大類。分別找到了對應的規范答題模板。①實驗操作類（例如氣密性檢驗、試紙的操作等）：操作方法—現象描述—得出結論。②現象描述類：“?！保ㄈ芤海瓣憽保ü腆w）—“空”（氣體）。③實驗設計類：假設情境—觀察現象—得出結論。④原理解釋類：原理說明—得出結論。運用模板答題，學生輕松做到條理清晰，邏輯分明。

五、體會與反思

高考考查的四層目標是“必備知識、關鍵能力、學科素養、核心價值”。在過去的高三教學過程中，教師往往只重視必備知識的掌握，而忽略了后面三個更高層次的目標。近年高考命題的改革起到了“風向標”的作用，提醒教師要以培養學生的核心素養為根本追求，把幫助學生發展獨立思考和科學思維放在首位，這樣才能確保為高等院校輸送出更多有創新意識的高素質的人才。

參考文獻：

[1]姜鋼. 探索構建高考評價體系 全范圍推進高考內容改革[J]. 教育革新，2016（10）：1.

[2]王云生.充分認識高考內容改革對化學教學的導向作用——2017年全國理綜Ⅰ卷化學試題分析與思考[J].福建基礎教育研究，2017（7）：103.

[3]單旭峰.在繼承的基礎上探索創新——2017年高考全國卷化學試題解讀[J].中學化學教學參考，2017（7）：60.