應用文獻素材 提升試題質(zhì)量

摘要:優(yōu)選素材是原創(chuàng)化學試題的根本環(huán)節(jié)。優(yōu)選的文獻素材在試題研制中具有新穎的特點，也必然伴隨問題的存在。文中對優(yōu)選文獻素材進入實際命題操作的4個典型特點進行剖析，并介紹了兩個案例，文后對此命題技術進行反思。

關鍵詞:優(yōu)選整合素材;文獻素材;原創(chuàng)試題

原創(chuàng)試題關注試題背景、試題呈現(xiàn)方式，已經(jīng)成為高考命題中的一種趨勢。試題情境的設計成為命題評價的一個重要參數(shù)，命題工作者嘗試將科研成果應用到試題研制中。由于原創(chuàng)試題是一項綜合的學科命題技術，制約的因素眾多，如被考學生的知識背景、文獻素材的可靠性、命題者的專業(yè)素養(yǎng)等，這些均對原創(chuàng)試題的質(zhì)量產(chǎn)生決定性影響。分析近年來文獻素材在試題研制中的案例，發(fā)現(xiàn)有許多值得研究的問題和需要完善的策略，以下是筆者以案例分析的形式對此作粗淺的探討。

一、文獻素材與原創(chuàng)試題

文獻素材在試題研制中的運用是指將期刊雜志論文、學位論文或研討會論文中有改編為試題價值的成果處理成化學學科試題的命題形式?；謴透呖贾贫纫詠恚覈瓌?chuàng)化學試題的命制經(jīng)過了三個過程:書本知識或習題的拓展、國外試題的改編和高校試題的遷移、多元化的試題命制形式。將文獻素材運用于試題研制成為新的試題研究熱點，其特點突出表現(xiàn)為:材料背景的真實性，選題切口的新穎性，靈活多變的創(chuàng)新性。但是，由于命題者所處的角度、知識背景和工作經(jīng)歷等諸多因素的影響，這類試題也存在著一些值得探討的問題。

二、問題分析

從文獻素材本身來看，由于成果本身不具有“絕對可靠”的承諾，因此素材中的數(shù)據(jù)、結論都有待推敲，甚至有些圖示或結論就是謬誤，這樣的“拿來主義”可能會對廣大考生和教師產(chǎn)生誤導，因為試題本身也承載一定的教育功能。試題本身不會“說話”，但是它的影響力會“講話”，在某種意義上說，它的“講話”力度有時超越了試題本身應有的角色。

從文獻素材使用過程來看，由于成果本身聚焦的并不是某個值得命制的熱點話題，因此使用者可能在截取的過程中“為命題而取舍”，可能會失卻文獻作者的真正用意，斷章取義有之，削足適履有之，皆不足為怪。因此，優(yōu)選素材是原創(chuàng)試題的源頭環(huán)節(jié)，整合素材是決定原創(chuàng)試題質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)。

從文獻使用者來看，每個人看問題的視角豐富多彩，曲解作者意圖甚至背離作者意圖的可能是存在的，而使用成果的最好方式是與文獻所有者對話，但是大型命題的時效性要求高，保密性要求更高，這種方式顯然過于理想化。解決這個問題的最好辦法只有期待國家構建和不斷豐富各學科的試題庫，打造有中國特色的命題庫，但短時間內(nèi)又不可能實現(xiàn)。

三、文獻素材使用的實踐分析

筆者以江蘇高考化學卷第18題為例進行如下操作性分析，以期為命題者提供有效借鑒。

例1“溫室效應”是全球關注的環(huán)境問題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。因此，控制和治理CO2是解決溫室效應的有效途徑。

問題一:下列措施中，有利于降低大氣中CO2濃度的有: 。(填字母)

a. 減少化石燃料的使用

b. 植樹造林，增大植被面積

c. 采用節(jié)能技術

d. 利用太陽能、風能

問題二:將CO2轉化成有機物可有效實現(xiàn)碳循環(huán)。CO2轉化成有機物的例子很多，如:

a. 6CO2+6H2OC6H12O6+6O2

b. CO2+3H2CH3OH+H2O

c. CO2+CH4CH3COOH

d. 2CO2+6H2CH2CH2+4H2O

以上反應中，最節(jié)能的是 ，原子利用率最高的是。

問題三:文獻報道某課題組利用CO2催化氫化制甲烷的研究過程如下:

反應結束后，氣體中檢測到CH4和H2，濾液中檢測到HCOOH，固體中檢測到鎳粉和Fe3O4。

CH4、HCOOH、H2的產(chǎn)量和鎳粉用量的關系如圖所示(僅改變鎳粉用量，其他條件不變)，研究人員根據(jù)實驗結果得出結論:

HCOOH是CO2轉化為CH4的中間體，即:CO2HCOOHCH4

①寫出產(chǎn)生H2的反應方程式。

②由圖可知，鎳粉是 。(填字母)

a. 反應Ⅰ的催化劑b. 反應Ⅱ的催化劑

c. 反應Ⅰ、Ⅱ的催化劑 d. 不是催化劑

③當鎳粉用量從1 mmol增加到10 mmol，反應速率的變化情況是。(填字母)

a. 反應Ⅰ的速率增加，反應Ⅱ的速率不變

b. 反應Ⅰ的速率不變，反應Ⅱ的速率增加

c. 反應ⅠⅡ的速率均不變

d. 反應ⅠⅡ的速率均增加，且反應Ⅰ的速率增加得快

e. 反應ⅠⅡ的速率均增加，且反應Ⅱ的速率增加得快

f. 反應Ⅰ的速率減小，反應Ⅱ的速率增加

題干呈現(xiàn)的簡約性。溫室效應是一個老話題，但是命題者從控制和治理的有效途徑入手，既為試題由淺入深設置良好的臺階，也為后來的“CO2甲烷化”奠定基礎。二氧化碳化學是古老而新鮮的研究話題，命題者從二氧化碳的控制到治理手段的引入，非常自然。

問題設計的梯度性。命題者的前兩個問題分別圍繞控制、治理這兩個中心話題設計，問題二中對反應的評價，具有多角度的特征，其中b、d兩個選項為后續(xù)問題設計埋下伏筆，即二氧化碳可以與氫氣轉化為有機物，最終完成甲烷化。

亮點設計的思考性。每個原創(chuàng)型試題都有其“亮點”，它是題目的靈魂。命題者需要足夠的素材進行支撐。問題三的題干呈現(xiàn)是以框圖結合文字表述的形式進行的，框圖有利于考生能夠從宏觀上整體把握試題的命制意圖，文字表述有助于對框圖進行完善性表達。

問題三的3個小問題呈現(xiàn)出良好的梯度和層次，第一個小問題探討氫氣的來源問題，必須結合框圖信息和文字信息進行綜合推理。第二個小問題是探討鎳粉作為催化劑的問題，應根據(jù)坐標圖中甲酸和甲烷的產(chǎn)量曲線判斷鎳作為催化劑的作用。最后一個問題是關于催化效果，這是考查考生對“雙縱坐標軸”圖示的分析能力，其中代表反應Ⅰ速率變化的甲酸產(chǎn)量對應右邊的縱坐標軸，代表反應Ⅱ速率變化的甲烷產(chǎn)量對應左邊的縱坐標軸，只要考生能夠注意到兩者單位雖然都是mmol，但是數(shù)值相差幾百倍，就不難理解對反應Ⅱ的催化效果更顯著了。本題答案為⑴abcd⑵a、c⑶①3Fe+4H2OFe3O4+4H2②c③e。

優(yōu)選素材的整合性。查閱相關資料，輸入“CO2甲烷化”的關鍵詞后，出現(xiàn)了近20篇關于這個研究點的文獻成果，其中《環(huán)境科學》1993年第5期的《CO2催化氫化研究》、《哈爾濱師范大學自然科學學報》2001年第6期的《二氧化碳甲烷化催化劑的研究》、《化工進展》2005年第3期的《非晶態(tài)Ni合金催化劑用于低溫甲烷化反應的研究》等文獻資料從甲烷化機理、催化劑制備、反應影響因素、金屬不同擔載量和載體、雙金屬催化劑等不同角度進行了全面分析。

研究結果表明:(1)二氧化碳甲烷化的機理為:反應CO2(g)→CO2(i)，H2(g)→2H(m)，CO2(i)+2H(m)→HCOOH(i)，HCOOH(i)→H+(s)+HCOO-(s)，HCOOH(i)→CO(m)+H2O，CO(m)+6H(m)→CH4 +H2O(多步)。(注: m、s、i分別表示物質(zhì)吸附在金屬上、載體上及未經(jīng)確定的吸附點。)(2)在雙金屬催化劑中，Ni—Mn催化劑的活性最好，其活性高于單組分鎳催化劑，并具有良好的抗熱性能。(3)載體問題:綜合考慮α-Al2O3作載體可得到較高的轉化率，其中Ni的擔載量以6%為宜。(4)催化反應最佳條件為反應溫度300℃，V(CO2)/V(H2)=1∶4為宜。

由上述研究資料看出，命題者綜合考慮了相關因素，并對文獻的原圖作了大膽的修改，如:橫坐標修改為考生熟悉的物質(zhì)的量的呈現(xiàn)方式，原文獻中是Ni組分的擔載量(鎳在催化劑中的含量);縱坐標修改為相關物質(zhì)的產(chǎn)量等。這些修改均對考生做題大有幫助，對為迅速切入問題有較好的提示作用。

四、原創(chuàng)試題的兩個案例

筆者以《水處理技術》2008第34卷第5期中羅志勇、張勝濤等的《高鐵酸鉀的制備及其處理生活污水的實效研究》一文以及其他幾篇研究高鐵酸鉀的制備的論文為載體，設計了以下試題僅供批判。

案例一:關于“高鐵酸鉀的制備”的綜合題

例1高鐵酸鹽(如K2FeO4)是一種高效綠色氧化劑，可用于廢水和生活用水的處理。從環(huán)境保護的角度看，制備高鐵酸鹽較好的方法為電化學法。

(1)電化學法制備高鐵酸鈉采用鐵片作陽極，NaOH溶液作為電解質(zhì)溶液，其電流效率可達到40%。寫出陽極的電極反應式: 。

(2)鐵絲網(wǎng)電極是更理想的陽極材料，相同條件下，可將電流效率提高至70%以上，原因是。研究亦發(fā)現(xiàn)，鐵電極在某一電壓范圍內(nèi)會生成Fe2O3膜而“鈍化”，原因可能是 。

(3)FeO42-易與水反應生成絮狀氫氧化鐵，也會影響高鐵酸鹽的產(chǎn)率。若以鐵絲網(wǎng)為陽極，在中間環(huán)節(jié)(對應圖1中4 h后)過濾掉氫氧化鐵，合成過程中FeO42-濃度以及電流效率隨時間的變化如圖1中實線所示(圖中曲線是每隔1 h測得的數(shù)據(jù))。圖中虛線部分對應于沒有過濾氫氧化鐵而連續(xù)電解的情況。下列判斷正確的是()

A. 過濾掉氫氧化鐵有利于獲得較高濃度的高鐵酸鹽溶液

B. 過濾掉氫氧化鐵對電流效率影響不大

C. 實驗表明氫氧化鐵的存在影響高鐵酸鹽濃度的增加

D. 實驗表明不過濾掉氫氧化鐵，6 h后電流效率幾乎為0

(4)堿性條件下，高鐵酸鹽的穩(wěn)定性與溫度有關(如圖2)。隨溫度升高，高鐵酸鹽產(chǎn)率先增大后減小的原因是 。

(5)人們還對用鐵的氧化物作電極制備高鐵酸鹽進行了研究，例如以磁鐵礦多孔電極制備高鐵酸鹽，該研究方向的價值在于()

A. 將1 mol Fe3O4氧化成高鐵酸鹽需10/3 mol電子

B. 以低價態(tài)鐵的氧化物為電極，可以實現(xiàn)變廢(鐵銹)為寶

C. 自然界有許多磁鐵礦，該方法的原料來源廣泛

D. 磁鐵礦作為多孔電極不會出現(xiàn)“鈍化”現(xiàn)象

本題答案:(1)Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O(2)鐵絲網(wǎng)的接觸面積更大。因為鐵電極上發(fā)生析氧反應4OH--4e-═O2↑+2H2O，氧氣將鐵氧化而得到氧化鐵膜。(3)ACD(4)升溫電解一方面加快了高鐵酸鹽的生成速率，另一方面又加速FeO42-的分解，10～20℃生成為主要因素，20℃以后分解為主要因素。(5)BCD。

案例二:關于“三聚氰胺”的框圖題

筆者以《吉林大學學報》(理學版)2008第46卷第3期中李雪飛、張劍等的《三聚氰胺熱解產(chǎn)物的特性分析》一文為主要支撐素材，設計了以下試題框圖題。

例2已知下圖每一方框中的字母代表一種反應物或生成物(圖中部分生成物沒有列出)?；衔顰是一種常用的肥料，其化學式可表示為XY4ZM2，組成A的四種元素都是短周期元素，其原子序數(shù)之和為22，X、M、Z分別位于相鄰的主族，原子序數(shù)依次增大。C、D、G、I、J、K為氣體，其中C、K的溫室效應均顯著，K是含碳量最高的有機物，D能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。B為一種白色固體，其化學式可表示為X3Y6M6，E的化學式可表示為X3M4。請按要求回答下列問題:

(1)反應①、②、③的化學方程式分別為、、。

(2)B中M的質(zhì)量分數(shù)為 。

(3)化合物E是一種新型無機材料，它的一種結構(β- X3M4)具有可與金剛石相媲美的硬度。請推測該材料可能用途之一是。

本題答案:(1)6(NH2)2CO→C3H6N6+6NH3+3CO2、4NO2+O2+2H2O=4HNO3、CO2+4H2→CH4+2H2O(2)66.7%(3)做耐磨材料等。

五、優(yōu)選整合素材的實踐反思

優(yōu)選整合素材是原創(chuàng)化學試題的重要特征。在優(yōu)選環(huán)節(jié)中，關鍵是三結合:一是結合社會焦點、熱點，盡可能使用學生熟悉的話題和情境，較好的避免因素材的生疏差異造成的測試偏差;二是結合學生知識背景，嚴格參照《課程標準》，堅持不超、不高，始終關注中學化學核心知識體系;三是結合地方實際，體現(xiàn)學科為生產(chǎn)勞動服務的特點，體現(xiàn)源于生產(chǎn)生活，高于生產(chǎn)生活的主體思路。在整合素材環(huán)節(jié)中，要注意設計的三要素:一是有梯度。設計的問題應緊密結合試題的思維路徑，堅持由淺入深，深入淺出。二是有深度。在最能體現(xiàn)試題質(zhì)量的關鍵問題上，要問出新意，問出質(zhì)量。三是有效度。所設計的問題要充分預設可能的種種情況，做到評分標準、難度預設、效度達成高度協(xié)調(diào)。

綜上所述，文獻素材的運用是原創(chuàng)化學試題的一條好路子，值得探索，它對中學階段“題海戰(zhàn)術”有一定的糾偏作用，它是回歸化學科學的真實性和保駕中學化學新課程實施的良好命題技術之一。