數據賦能 探尋解決教學短板的有效路徑
——以一次高考選考化學模擬考試的復盤研究為例

浙江 趙旭初

精準教學，是基于斯金納的行為主義學習理論而提出的，要求教師根據學科必備知識、關鍵能力、核心素養和學生發展的實際情況，聚焦課堂教學價值，準確把握教學目標和教學內容，追求教學目標與結果的高度吻合，最大限度地促進學生在學習上取得真正意義上的收獲和進步。

高三化學的復習教學實質就是精準備考。本文正是基于精準教學理念，結合學生在選考模擬考試中的答題情況，從大數據中發現實際問題，開展研究，提出對策，并形成解決教學短板的有效路徑和范式。

一、精準分析，發現問題

考試中出現的典型錯題能夠準確地反映學生在化學課程學習中的薄弱點，對錯題進行專門分析，可展示學生的知識漏洞和能力的不足，發揮其潛在獨有的價值。對典型錯題進行成因分析，有助于今后教學備考過程中教師和學生共同努力避免出現類似情況，以提高教師的教學水平和學生的學習效率。

若是方向錯了，做再多努力也是無用功。如何精準的確定典型錯題，既是解決問題的開端，又是解決問題的關鍵。筆者認為，所謂典型錯題，尤其對于高三備考而言，至少要滿足以下幾個特征：

第一，試題所考查的必須是主干知識。高三備考的重心是高頻考點，也就是高中階段化學學科的主干知識，這些重點的知識點或知識塊就好比一棵樹的樹干，對學生的整個化學學科知識系統能起到基礎支撐和觸類旁通的作用；

第二，錯誤率特別高，即得分率特別低，這點不做贅述；

第三，涉及的學生層次分布比較廣。一道題，較高、中等和較低水平的學生均有相當數量的答錯情況，屬于共性問題，產生這種現象可能是由于教師的原因，也可能是由于試題本身的原因；

第四，學生錯誤的頻率特別高，也就是同類型的題目在多次考試中反復出現，而學生卻反復答錯，可稱之為高頻錯題。說明學生對這類試題存在知識上的不完備，或是能力上的缺失，或是學科素養的欠缺以及缺乏答題技巧等問題，當然也有可能是教師自身存在對教學內容的認識不足、傳授的方法技巧不到位等軟肋。

浙江省普通高校招生選考科目考試自2020年1月開始實行學考、選考分卷考試，如表1所示化學學科試題的主觀題題型和題量變化較大。其中最值得關注的是第26題，從考查“簡單的有機推斷”改為考查“物質的結構和性質”。結構決定性質，是化學學科的大概念，也是高中化學學科的思想方法和主干知識。

表1 浙江省化學學科選考試題的主觀題考查變化

筆者研究了近幾次浙江省選考以及溫州市選考模擬考試，第26題的考試結果并不樂觀，學生普遍破題乏術。其中第(3)小題更是成為區域的短板，本區縣的整卷及26題得分率均低于溫州全市的得分率(見表2、表3)，本區縣學校的第26題第(3)小問得分率均低于同類校的得分率(見表4、表5)。(說明：表2～5均為同一次溫州市選考化學模擬考試的實際測試情況統計)

表2 整卷得分率增值比較(區域層面)

表3 第26題得分率比較(區域層面)

表4 第26題得分率比較(學校層面)Ⅰ

表5 第26題得分率比較(學校層面)Ⅱ

二、精準診斷，開展研究

影響學生解題的主觀因素主要有學生的知識總量、知識的儲存方式以及認知策略等。關于知識總量，莫斯科大學教授C.A.亞若夫斯認為，解題就是意味著把所要解決的問題轉化為已經解過的問題；波利亞也說，“解題者所作的腦力工作就在于回憶他的經驗中能用得上的東西”。可見解題就是運用有關經驗的過程，當與問題有關的知識儲備越多，那么解決當前問題的可能性就越大。關于知識儲存方式，有學者提出：解決某一問題，“腦中一定儲存有解決并組織問題的相應圖式”。我國研究者也認為“學生要正確解題，總是要認出某種熟悉的東西(即模式)”“問題解決的實質就是模式的識別”，“模式識別過程就是感覺信息與長時記憶中的項目有著最佳匹配的過程”。

因此，采用老師上課講評、學生訂正和做錯題集等做法，實際上是從老師的視角來看問題，學生仍是以識記、機械練習等低階思維方式來學習，思維實質上是被動的。筆者嘗試從影響學生解題的主觀因素入手，從學生的視角來看問題，通過對錯題“復盤”的形式，引導學生主動反思，尋找和研究解題錯誤的原因。

限于篇幅，本文僅以某一次溫州市選考化學模擬考試第26題第(3)小題：“常壓下，水晶的硬度比晶體硅的硬度大，其主要原因是________。”為例進行闡述。

1.學生復盤

復盤，是圍棋術語，指對局完畢后，棋手復演該盤棋的記錄，以檢查對局中的招法優劣與得失關鍵。本文中的“復盤”是指在一次考試結束后，教師針對學生錯誤率較高的題目，發放如表6所示的解題思路復盤表，引導學生復述解題思路，梳理問題解決過程，使思維過程可視化。

表6 解題思路復盤表

2.歸因分析

教師匯總學生的復盤內容如下：

學生1：最初第一反應是分子間作用力，然后立刻想到是原子晶體，但沒有考慮是Si—O鍵與Si—Si鍵的關系，最后錯了。

學生2：最初，發現SiO2與Si均為原子晶體，然后，聯想到SiO2的結構與金剛石類似，最后，從晶體結構入手，認為SiO2硬度大，類似于金剛石。

學生3：最初只想到SiO2與Si是原子晶體，然后忘記考慮內部的鍵能，最后找不到方向。

學生4：看到都是原子晶體就懵了，沒有想到共價鍵不同的差異。

學生5：最初未立刻想到，然后未寫，最后沒時間寫(過后還是會的)。

學生6：硬度為物理性質，與化學鍵無關，那就不寫鍵能了。

學生7：水晶是SiO2，晶體硅是Si，都是原子晶體，不能說分子，硬度大是物理性質，就不用寫鍵能了吧，好，就只寫原子間作用力好了，水晶原子間作用力大，所以硬度大。

學生8：水晶和晶體硅都是原子晶體，不知道怎么比較。

學生9：認為晶體硬度與晶體幾何結構有關，而鍵能與穩定性關系較大，而且水晶晶體結構和Si的不一樣。

學生10：最初：硬度——物理性質——排除化學鍵，然后：晶胞的種類沒發現區別，再然后：想到鍵長結合晶胞，O原子小，在Si原子之間，結合更加緊密，故硬度大，最后錯了。

學生11：硬度——分子間作用力——水晶分子間作用力強于晶體硅。

學生12：起初認為SiO2和Si都是原子晶體，但Si有點模糊，既然要比較，就猜測Si可能不是，最后只寫了SiO2是原子晶體，通過共價鍵連接，作用力大。

學生13：最初，認為物理性質與化學鍵無關，然后，考慮與晶體空間結構有關，最后，認為SiO2的空間結構更穩定導致SiO2硬度更大。

學生14：最初，硬度大小，先看是什么晶體，然后，發現兩個都是原子晶體，再然后，想起課本上“硅單質很脆”，再然后，應該是與鍵有關，不確定，想到“分子鍵”，但發現不是分子，最后，由于放棄了“鍵”的想法，錯了。

學生15：硅是分子晶體，水晶是原子晶體，原子晶體比分子晶體硬。

學生16：SiO2是原子晶體，晶體硅是分子晶體，原子晶體硬度大。

學生17：原子晶體和分子晶體判斷(判斷錯誤)——共價鍵與分子間作用力大小比較——得出結論。

學生18：根本沒想到要比較鍵。

學生19：由S、P聯想，認為晶體硅是分子晶體，然后錯了。

……

綜上可將學生錯誤的原因進行如下歸類：

①晶體類型判斷錯誤。學生認為晶體硅是分子晶體，極少部分學生認為SiO2也是分子晶體；

②作用力類型判斷錯誤。學生不清楚應該從什么角度去比較不同物質的原子晶體的硬度。錯誤認定硬度屬于物理性質，不能用化學鍵強弱或鍵能大小來分析；

③共價鍵強弱比較的方法沒有掌握；

④思考方向錯誤。極少部分學生試圖從晶體空間結構去解釋。

教師可通過分析學生的思維斷點在哪，剖析學生思維斷點背后更深層次的原因，以期后續精準施策。學生通過對錯題的“復盤”，能逐步養成主動反思、自覺反思的良好學習習慣。

三、精準指導，提出對策

通過上面的復盤以及歸因的診斷和研究可以發現，第一，學生對問題的表征能力不足，不能將問題與已有的知識經驗聯系起來，無法揭示問題的本質，致使問題得不到順利解決。第二，學生的知識認知結構存在缺陷，沒有把孤立的知識點聯系起來構建成體系。加涅認為，學生能否解決問題，既取決于是否掌握有關規則，也取決于學生控制自己內部思維過程的策略。教師進行問題解決研究的目的之一就是教會學生解題，以及如何教會學生解題。為此，筆者提出兩點對策供教師們參考：

1.構建思維模型

《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》指出，化學教學內容的組織，應有利于促進學生從化學學科知識向化學學科核心素養的轉化，而內容的結構化則是實現這種轉化的關鍵。其中非常重要的一種形式就是基于認識思路的結構化，它是從學科本原對物質及其變化的認識過程的一種概括。

建模，就是以知識的結構化和思維的程序化為目的，按一定的邏輯形成認知或方法的模型，具體表現形式有思維模型、解題范式、答題清單等。建構思維模型，是需要教師從認識層面上對學生進行指導。筆者提出第26題(3)小題的思維模型(見圖1)，指向三個問題的解決：1.如何快速且準確的確定物質的晶體類型？2.不同類型的晶體，怎樣比較熔沸點？同種類型的晶體又應該怎樣比較熔沸點？3.晶體的狀態變化跟物質的化學穩定性所破壞的作用力是否相同？

圖1 解決晶體結構問題的思維模型

這既是一種思維程序化的方法模型，又是知識結構化的認知模型。借助這樣的模型，學生既能從物質的微觀結構說明同類物質的共性，又能解釋同類的不同物質的性質變化規律。

2.跟進題組訓練

跟進題組訓練，則是需教師從操作層面上對學生進行指導。一種好的思維模型需要通過題目訓練去檢驗效果和完善提升，更重要的是對題目進行有意義的梳理和整編。這里提出以下兩種訓練方式：

①模仿練習

教師可仿照選考真題詞條式的考查形式，重視知識的涵蓋面，匯編對題訓練，并形成高效、有序的解題范式。例如，教師可在課上或課后選擇以下試題進行練習和對比。

①(2020·1月選考)在常壓下，甲醇的沸點(65 ℃)比甲醛的沸點(-19 ℃)高。主要原因是________。

②(2020·4月模擬)在常壓下，乙醇的沸點(78 ℃)比甲醚(-23 ℃)高。主要原因是________。

③(2020·3月模擬)在常壓下，固態水的密度小于液態水。主要原因是________。

④(2020·4月模擬)在常壓下，乙醇在水中的溶解度比溴乙烷在水中的溶解度大，主要原因是________。

⑤鄰羥基苯甲醛比對羥基苯甲醛溶、沸點低的原因是________。

⑥(2020·3月模擬)在常壓下，甲苯的沸點(111 ℃)比苯的(80 ℃)高，解釋原因________。

⑦SiO2、SiCl4、SiF4的熔點依次為1 610 ℃、-69 ℃、-90 ℃，解釋熔點差異的原因________。

⑧(2020·3月模擬)已知金剛石中C—C鍵小于C60中C—C鍵能，有同學據此認為C60的熔點高于金剛石，你認為此說法是否正確________，并闡述理由________。

該題組突顯了對“結構”決定“性質”的考查，主要涵蓋了晶體類別、微粒作用力類型、熔沸點、密度、溶解度等主要知識。

②變式練習

高考備考，教師既要立足于備“一萬”，深耕現有真題，更需要有一些前瞻性，有足夠的提前量去備“萬一”。這種前瞻性，可以體現在考查內容和角度上，也可以體現在考查方式上，還可以體現在理答方式上。教師在充分研究歷年各省市高考真題及地市模擬試題的基礎上，對試題進行深度挖掘，變換形式，也可形成相應的題組。

①(2020·3月模擬)醋酸可通過分子間氫鍵雙聚形成八元環，畫出該結構________。(以O…H—O表示氫鍵)

②韓國首爾大學的科學家將水置于一不足夠強的電場中，在20 ℃時，水瞬間凝固形成“暖冰”，解釋原因________。

③(2020·3月模擬)乙酸汽化時，測定氣體的相對分子量，有數據表明其摩爾質量變為120 g·mol-1，從結構上分析其可能的原因是________。

④分別量取0.5 mol CHCl3、(CH3)2CO、C2H5OH及H2O，并測量其溫度。然后分別混合CHCl3和(CH3)2CO，C2H5OH和H2O，攪拌并測量溶液溫度所能達到的最高值。其實驗結果是：前者升溫9～11 ℃，后者升溫4～5 ℃。請解釋原因________。

⑤已知冰的熔化熱為6.0 kJ·mol-1，假設每摩爾冰中有2 mol氫鍵，且熔化熱完全用于打破冰的氫鍵，最多只能硬壞冰中15%的氫鍵，計算冰中氫鍵能為________。

題組中的⑤，就是由2011年浙江高考理綜考試的一道選擇題改編而來，對“物質的結構與性質”的考查從定性轉向定量，全面檢驗學生的信息獲取和整合的能力和計算能力，考驗學生知識體系的耐震性。

四、反思改進，尋找“新”起點

2個月后，又一次溫州市選考模擬考試成績揭曉，考情如表7、表8所示。本文中作為研究樣本的第26題(3)小題的區域得分率實現正增值。這說明，基于精準教學理念，利用數據賦能解決教學短板的路徑的探尋已初見成效。

表7 整卷得分率增值比較(區域層面)

表8 第26題得分率增值比較(區域層面)

但是，筆者也有了更多的思考：

1.如何讓緘默知識顯性化？

教師進行試題講評時，把知識點及其聯系講深講透的同時，如何能進一步詳盡的展示思維過程？讓學生從核心知識、題目結構、解題步驟、解題格式等角度進行說題，這種方式適用于課內。或者讓學生通過“復盤”的形式展示思維過程，這種方式適用于課外。“說題”和“復盤”都能暴露學生的思維過程。

2.如何找到“建模”與“脫模”效能最佳的平衡點？

建模相當于是圍棋中的定式，有助于學生更全面的分析、解答問題，當然也需要學生來靈活運用。教師要幫助學生既能“進得去”，對問題有深入細致的分析，又能“出得來”，對問題有較高的站位，從全局去把握分析。

有的時候，模型的完善度與實際操作性或應用的實際效果并不一定正相關。脫模，恰恰是指不拘泥于模型定式，是對模型定式的靈活運用。如何在建模與脫模之間找到效能最佳的平衡點，值得教師去思考。

再比如，數據一定是問題的全部體現嗎？學生的得分率高，一定就沒有問題嗎？得分率高是否還有其他原因(比如試題更適合學生)？教師如何以大數據為支撐，關注過程評價，通過即時監測和快速反饋，優化學生個性化學習和教學供給，實現最優發展？