多維融合的高中化學試題評析及思考
——以2021 年廣東高考化學試題為例

林月麗 張仁波

（1.廈門市湖濱中學，福建 廈門 361004；2.廈門市思明區教師進修學校，福建 廈門 361000）

21 世紀是一個智能化高度發展的時代，解決一個真實的實際問題，往往需要考慮多個因素。國家發展需要綜合素養全面發展的人才，為了助力高等教育對創新型、復合型人才的培養，高考的人才選拔要求必須與之相一致。《中國高考評價體系說明》指出，高考注重考查學生應用不同知識內容、不同學科知識之間的聯系解決實際問題，高考試題的命制應根據考查的需要，選擇生產生活中的真實案例，設置問題情境，實現在多模塊或多學科知識的背景下，有效考查學生綜合運用知識和能力的水平。［1-2］據此，多維融合的試題命制，是落實學科核心素養，培養德智體美勞全面發展的創新型、復合型人才的重要途徑。文章以2021 年廣東高考化學試題為例，對試題融合維度的關系及實施路徑進行分析，以期為新高考化學試題的命制提供研究視角，同時引導教學方式的轉變，為培養綜合型人才奠定基礎。

一、融合維度的相互關系分析

隨著新高考改革的推進，各地高考化學試題在融合方面不斷地進行探索，試題呈現越來越成熟的融合特點，進一步優化試題命制，充分體現高考的核心功能——“立德樹人、服務選才、引導教學”。試題命制融合的維度主要包括內容融合、形式融合、創新思維融合三方面。內容融合主要體現在情境素材的多元化，包括與化學相關的生產和生活實踐情境、社會熱點問題情境、科學發展前沿、中華傳統文化、“五育”資源、體現“愛國愛鄉”等素材；形式融合是在測試任務的設置上通過新穎的呈現方式或問題設置，將學科內必備知識、關鍵能力、學科素養、核心價值進行融合，同時突出學科內必考和選考模塊的融合，以及不同學科間知識、能力、方法思維的融合；創新思維融合要求學生創新性地運用知識多角度、開放式地獨立思考問題，敢于質疑、批判、創新地提出自己的看法，并進行論證和設計。從內容融合、形式融合到創新思維融合，是逐漸進階的過程，三者也是相互交融的。內容融合注重考查基礎知識與基本技能，形式融合則是基于內容融合的基礎上，注重考查學生對知識的綜合應用能力，而創新思維融合考查的是學生創造性解決實際問題的能力。各個融合維度關系如圖1 所示。

圖1 試題融合維度關系圖

二、基于融合實施路徑的試題分析

（一）挖掘多元素材，創設真實情境，實現內容融合

《普通高中化學課程標準（2020 年版）》指出，化學不僅與人類的衣食住行密切相關，而且已發展成為生命、材料、能源、環境、信息等科學的重要基礎，成為推進科技進步和現代社會文明的重要力量。［3］化學教學中應做到挖掘學生身邊生活生產中的化學素材、與化學相關的社會熱點問題、化學科研前沿領域等素材，讓學生感知化學對人類社會的重要作用，感受化學的學科價值；在面對與化學相關的綜合問題時，能綜合應用化學知識作出合理的分析、推斷和理智科學的決策，培養社會責任感和使命感。

本卷試題在內容融合上，除了常見的學科內“四層”之間和模塊之間的融合之外，還有以下幾個有新意的內容融合：一是挖掘優秀傳統文化，厚植“愛國愛鄉”情懷。如第1 題通過展示國寶級文物，考查對不同材料的辨析；第2 題通過廣東省非物質文化遺產（剪紙、粵繡、潮汕工夫茶藝、香云紗染整技藝），不僅考查化學基本概念，還讓學生感受到了家鄉的傳統工藝文化；第3 題以“天宮一號”“嫦娥五號”考查長征系列運載火箭使用的燃料等相關化學基本概念。此類融合試題旨在引導學生關注國家及家鄉的重大成就，感受我國科技的雄厚實力和發展速度，關注化學與社會發展的緊密聯系，激發學生學習化學的熱情，提升文化自信，增強民族自豪感。［4］二是既關注“五育并舉”又關注化學學科必備知識，如第2 題展示“工藝之美”；第4 題利用生活中的化學創造“美好生活”；第6 題利用化學與勞動成就“夢想”；第10 題利用“價-類”二維圖考查鐵及其化合物的相互轉化、氧化還原反應基本原理、常見Fe（OH）3膠體的制備等基礎知識。三是融進化學前沿領域和時代熱點問題，如第9 題利用有望為火星探測器供電的有CO2參加反應的新型全固態電池；第19 題通過“碳達峰”“碳中和”熱點話題中有關CO2的利用，既考查了電化學基本原理、化學反應原理的大平衡觀，又使學生了解化學發展的機遇和挑戰，考查化學學科核心素養。四是選取與化學有很強交叉融合的領域，如生物、環境、醫藥等，進行素材整合，如客觀題第5、8、13 題中出現的人工合成信息素、鳥嘌呤、麻醉劑分子；主觀題第20、21 題涉及的重金屬汞解毒劑和具有抗瘧活性的天然產物，不僅考查了有機化合物的基本性質、pH、電離方程式、水解平衡、電荷守恒、元素推斷、元素周期表的應用、雜化、化學鍵及鍵參數等必備知識，而且考查了信息遷移應用能力，讓學生充分感受到所學化學知識蘊含的應用價值。此外，融合的內容還包含真實的實驗素材，如第7 題測定濃硫酸試劑中H2SO4的含量；第17 題氯氣制備的化學史、通過測定溶液電導率探究溫度對AgCl 溶解度的影響。既考查了學生基本的實驗技能和實驗思維，又考查了學生證據推理與模型認知、科學探究與創新意識維度的核心素養。

（二）解構情境與知識，巧設測試任務，實現形式融合

高考注重考查學生掌握學科知識的完整性，關注學科內不同知識內容、不同學科知識之間的聯系。本卷在命制試題實現內容融合的基礎上，解構情境素材與化學知識，通過新穎、多元化的呈現方式巧設測試任務，不僅考查學生靈活運用所學知識解決問題的能力，而且考查了學生的綜合素質，彰顯化學學科的應用價值。如本卷第14 題：本題以學習探索為情境載體，考查化學反應原理相關必備知識，考查的關鍵能力包含圖像的分析解讀能力，以及歸納、論證和推理能力，發展學生變化觀念、平衡思想和證據推理等核心素養。本題較為獨特的是題干中并沒有明確的可逆反應平衡特征，要讀懂曲線，關鍵要根據反應X=2Z經歷兩步：①X→Y②Y→2Z，明確連接兩步反應的關鍵物質是Y，Y 的濃度c 隨時間t 的變化曲線應該是先增加后減小，當Y 達到最大濃度之前，反應①生成Y的速率大于反應②消耗Y 的速率，而在達到最大濃度之后，反應①生成Y 的速率小于反應②消耗Y 的速率；t3時刻若c（X）為0，則反應①完成，X 完全轉化為Y，若無反應②發生，則c（Y）=c0，由于反應②Y→2Z 的發生，t3時刻Y 濃度的變化量為c0-c（Y），根據變化量之比等于反應計量數之比，所以Z 的濃度的變化量為2［c0-c（Y）］，這種關系在t3后仍成立，故D 不正確。試題將反應原理的考查以新穎的呈現方式出現，屬于形式融合。

又如本卷第19 題：本題以“碳達峰、碳中和”中多平衡體系為情境素材，必備知識涉及蓋斯定律求焓變、平衡與速率的影響因素、反應歷程、熱效應、平衡常數、轉化率。形式融合的新穎在于試題以Kpr（相對壓力平衡常數）為信息，由lnKpr與1/T 的關系曲線進行問題設置，通過對曲線斜率的判斷，得出吸熱反應為反應ac（曲線中斜率為正為放熱反應）；考查轉化率的求算也并非根據常用的“三段式”求算，而是由曲線上的特殊點整合化學知識和數學函數關系來實現。試題問題通過融合新穎的呈現方式，充分考查學生運用化學學科與數學學科知識、能力和素養解決實際問題的能力，使學生感受化學學科的應用價值，體會到解決真實問題往往需要多學科的融合。

（三）依托探究過程，引發思維碰撞，實現創新思維融合

勇于創新是復合型人才的重要品質，國家的發展強大離不開有創新思維的人才。融合創新思維的高考試題是選拔人才的途徑之一。化學是以實驗為基礎的自然科學，試題將學術前沿、工程技術領域中真實的探究過程呈現出來，要求學生能創造性地運用知識多角度、開放式地獨立思考問題，敢于質疑批判，勇于提出自己的看法并進行論證。如選做題第21 題有機化學基礎的合成路線考查，要求學生要能創造性地應用反應④設計未知的合成路線。又如第17 題以Cl2制備的化學史及實驗探究情境為載體，必備知識涉及Cl2實驗室制法原理及相關基本操作、簡單離子檢驗的實驗操作、探究實驗原理與方法中的定量計算與定性分析、控制變量思想，考查的關鍵能力為對問題的論證能力、探究與創新中的實驗方案設計能力，進而考查學生證據推理、科學探究與創新意識維度的學科核心素養；通過感悟探究過程和培養科學精神，體現學科育人價值。第⑤⑥題關鍵明確實驗目的，抓住實驗控制單一變量的思想，即可論證b 不足以成立的理由，后續的優化實驗設計及判斷依據亦可輕松完成。試題要求學生有效利用單一變量控制思想敢于質疑、批判、論證問題并自主優化實驗設計，是創新思維融合的考查。

三、教學思考

綜上分析，2021 年廣東高考化學試題很好地實現多元化的內容融合、多樣化的形式融合和創新思維的融合，突出考查化學學科的必備知識和關鍵能力，促使核心素養的落地，很好地體現了“基礎性、應用性、綜合性、創新性”的相互融合與進階，充分發揮了立德樹人、服務選才的功能，對新高考化學試題的命制有一定的借鑒意義，同時對課堂教學也有一定的引導價值。多維融合的試題命制呼吁教學方式的改進，為了提高復習課教學的有效性，提升學生的綜合素養，助力高考育人導向，接軌高等教育，作者對高三化學一輪復習提出以下幾點建議：

（一）開展“微項目”復習教學，展現“內容融合”，讓復習有廣度

高考試題考查首先突出的就是基礎性的考查，基本概念、基本原理、基本思想方法的考查是重中之重。進入高三一輪復習，如何將高一、高二所學的基礎知識重整結構化是擺在化學教師面前的難題，因為教學內容結構化是促進學生從化學學科知識向化學學科核心素養轉化的關鍵。［5］面對枯燥的碎片化知識復習以及題海戰術，學生知識遺忘率很高，而且知識的遷移應用能力得不到有效的培養。高三教師可以集備課組之力，共同基于復習主題，通過各種途徑尋找合適的“微項目”，包括從生產、生活情境到科學前沿，從化學學科到其他學科，深入挖掘與化學有關的問題，構建項目創設真實問題情境。如探秘茶文化；如何解決沿海旅游城市的污染？這些生動有趣的問題情境，能夠激發學生的內在求知欲，增強學生的學習獲得感。在“硫及其重要化合物的性質及轉化”的復習，教師可通過設計“微項目——某化工廠生產過程中產生較多的SO2氣體，如何檢驗并除去（或者變廢為寶）？”組織教學。學生可能會提出如下方法：①利用SO2的漂白性，使用品紅溶液檢驗SO2；②利用SO2的還原性，使用酸性KMnO4溶液檢驗SO2；③利用SO2氧化性，使用H2S 溶液檢驗SO2。教師可進一步引導學生思考討論如何變廢為寶，學生可能會提出如下方案：①利用NaOH 溶液吸收SO2，最終可制得Na2SO4；②利用SO2→SO3→H2SO4可制得硫酸，同時介紹制備工藝條件；③利用電化學原理吸收SO2。在解決問題的動態學習過程中，含硫物質的價類二維圖隨之呈現出來，實現了基礎知識結構化，形成了從物質的通性、氧化還原反應原理、物質的特性三個維度認識物質性質與轉化的基本思維模型，落實變化觀念與社會責任的學科核心素養。

（二）設計多元化的問題呈現方式，展現“形式融合”，讓復習有深度

依據“形式融合”的思想，在高三復習中，就某一真實問題，教師可以從不同角度進行任務設計，使問題以新穎、多元化的方式呈現出來，不僅可以使學生從不同視角對知識進行重構，多角度融會貫通地解決問題，還可以激發學生的學習興趣，提升關鍵能力，落實學科素養。［6］例如，對于求算焓變這一知識點，教學中我們可以通過以下幾種方式呈現：①通過表格數據，利用△H=H（生成物）-H（反應物）或者△H=E（斷鍵）-E（成鍵）求算；②通過熱化學方程式，結合蓋斯定律求算焓變；③通過反應歷程-能量圖，結合蓋斯定律求算焓變；④通過正逆反應活化能求焓變；⑤通過標準生成焓，結合數據求算焓變；⑥根據范特霍夫方程，結合圖像求算焓變，可利用2021 年湖南省適應性考試第17 題（3）進行改編。［7］其中①②③是較為傳統的焓變求算方法，④⑤⑥是結合給定的真實情境，應用相關數學知識求算焓變，呈現的方式較為新穎，激發學生的興趣，調動學習積極性，使學生在解決問題的過程中，感受問題多元化的呈現方式，提升知識遷移和應用能力。

（三）實踐操作激發思維碰撞，展現“創新思維融合”，讓復習有高度

完成有創新思維融合特點的試題，歸根結底要求學生具備創新思維能力。化學創新思維能力的培養離不開化學實驗，但是高三復習容量大，課時有限，傳統教學中教師對于實驗的復習常以講授為主，學生靠想象為主，實驗失去應有的學科價值和教學功能。實驗教學不是紙上談兵，需要實踐操作才能讓實驗素養真正落地。備課組可以利用實驗室資源，將實驗按制備實驗（有機物、無機物）、性質實驗、探究實驗分類，選取每類實驗中的一至兩個比較全面有代表性的實驗，利用素材進行情境化設置，以項目式開展教學，讓學生走進實驗室，通過對“做什么”“怎樣做”“為什么這樣做”“這樣做是否可行”“還可以如何優化”“如何進行條件控制”等問題的解決，完成實驗，使學生在不斷思考、實驗探究中，產生思維碰撞。

例如，以感光材料三草酸合鐵酸鉀晶體的制備及產物中草酸根含量的測定為素材，引導學生進行實驗探究。原料：硫酸亞鐵銨、草酸晶體、碳酸鉀、氫氧化鈉、過氧化氫、高錳酸鉀等。實驗原理：

教師可以設置一系列有梯度的問題串：根據反應原理，如何選擇合適的儀器進行操作？試劑用量多少？如何合理添加試劑？反應的條件如何控制？如何加快反應速率？是水浴加熱還是直接加熱？沉淀如何分離并洗滌？如何證明沉淀已清洗干凈？氨氣如何處理？如何操作保證產率（純度）？如何使產品結晶？產品如何存放？滴定過程是否需要指示劑？滴定終點如何判斷？通過系列層階性問題引發學生思考，進而設計出完整的、可行的實驗方案，并進行實驗探究。實驗完成后，教師可以進一步引導學生思考：如果以本實驗為素材，你會如何命制試題？通過查閱資料，你們有沒有發現其他制備原理？如何優化實驗方案？整個過程，以三草酸合鐵酸鉀晶體的制備為載體，學生多角度、發散式獨立思考，基于客觀事實和邏輯論證創造性地解決問題，發展創造性思維能力。