高考化學(xué)開放性試題分析及教學(xué)建議

張世仙，羅宿星，伍遠輝，朱萬強，金 茜

（遵義師范學(xué)院化學(xué)系，貴州遵義563002）

隨著教育改革的推進，教育的核心朝著素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育邁進。我國新課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明確了化學(xué)開放性試題在化學(xué)教育中的重要地位，它對化學(xué)教學(xué)綜合研究實踐的開展和學(xué)生思維能力的培養(yǎng)起積極的導(dǎo)向作用，是考查學(xué)生創(chuàng)新與能力的一種較好形式。一些具有情景真實、條件不完備、結(jié)論不確定、過程體現(xiàn)探究性、知識呈現(xiàn)綜合性、思維方式發(fā)散性等特征的開放性試題不斷在高考試題中出現(xiàn)，開放性試題逐漸成為我國高考命題改革的一個方向。

本文主要對2010－2011年高考化學(xué)試題中的開放性試題進行了統(tǒng)計，例析了高考部分典型化學(xué)開放性試題的特點，希望能對新課程教育時期的化學(xué)教學(xué)有所幫助。

一、2010－2011年高考化學(xué)開放性試題統(tǒng)計

作者收集了2010年高考化學(xué)試題共15套，除江蘇、上海、北京是化學(xué)單科卷外，其它12套化學(xué)試題包含在理科綜合中。2011年的高考化學(xué)試題全國Ⅰ卷（大綱卷）改為新課標(biāo)卷，高考化學(xué)試題共有14套，江蘇、上海、北京仍然是化學(xué)單科卷，其它11套化學(xué)試題包含在理科綜合中。各地高考化學(xué)開放性試題數(shù)量及分值分布見表l。

從表l可知：

（1）2010年高考涉及化學(xué)開放性試題的有12套，而2011年有13套。天津、重慶的開放性試題題數(shù)、分值比例，兩年中無變化。廣東的開放性試題題數(shù)減少，但小題內(nèi)涉及2個分題，且分值比例有所增加。除四川、浙江、江蘇卷開放性試題的題數(shù)及分值比例比2010年下降外，其它省份的分值比例均增加，2010年開放性試題總數(shù)為30個、分值比例為8．1%，2011年開放性試題總數(shù)為44個、分值比例為11．4%?？梢?，高考開放性試題的開放度在增大。

表1 2010－2011各地高考化學(xué)開放性試題統(tǒng)計

（2）所有的開放性試題以2～3個小問題，以填空題的形式出現(xiàn)在試卷的第II卷的大題中，這樣的出現(xiàn)形式及分布趨向有利于考生充分發(fā)揮發(fā)散思維的空間，有利于考查考生在答題情景中自主設(shè)定或?qū)ふ医鉀Q問題的能力。

二、化學(xué)開放性試題特征

深入分析表1中的化學(xué)開放性試題，大致有如下特點或類型。從知識表現(xiàn)看，有理論開放型、元素化合物知識開放型、有機開放型、實驗開放型、計算開放型；從題形看，有條件開放型、方法開放型、過程開放型、策略開放型、結(jié)論開放型等；從解題方法看，有回憶型、類比型、代入型、歸納型、假定型、綜合型等。本文就常見的化學(xué)開放試題特征例析如下。

1．條件開放型

條件開放型試題的特征是：給定條件要么多余，要么需要補充，學(xué)生可以設(shè)定不同的條件得出結(jié)論。

例如（2011年全國卷第II卷30題）

金剛烷是一種重要的化工原料，工業(yè)上可通過下列途徑（見圖1）制備：

圖1 環(huán)戊二烯制備金剛烷圖

請回答下列問題：

（1）～（4）略。

（5）A是二聚環(huán)戊二烯的同分異構(gòu)體，能使溴的四氯化碳溶液褪色，A經(jīng)高錳酸鉀酸性溶液加熱氧化可以得到對苯二甲酸［提示：苯環(huán)上的烷基（-CH3，-CH2R，-CHR2）或烯基側(cè)鏈經(jīng)高錳酸鉀酸性溶液氧化得羧基］，A所有可能的結(jié)構(gòu)簡式（不考慮立體異構(gòu)）：____。

分析：這是一道有機推斷題，其中（5）從題設(shè)條件知A的主體必須是苯環(huán)，側(cè)鏈可以是－CH3與CH3CH＝CH－、CH2＝CH（CH3）－、CH2＝CHCH2-、?－ 或－CH2CH3與CH2＝CH－的組合，即符合題目結(jié)果的條件不止一種，學(xué)生可以設(shè)定不同的條件得出結(jié)論，因此，（5）從知識表現(xiàn)看是有機開放型，從呈現(xiàn)形式看，為條件開放型。

2．策略開放型

策略開放型試題的特征是：解題方法不唯一，或解題路徑不明確，或解題策略上要進行多方分析綜合的一類試題。

例如（2012年全國卷第II卷28題）

現(xiàn)擬用圖2裝置（尾氣處理部分略）來制取一氧化碳，并用以測定某銅粉樣品（混有CuO粉末）中金屬銅的含量。

圖2 一氧化碳的制備及還原氧化銅圖

回答下列問題：

（1）～（4）略。

（5）從濃硫酸、濃硝酸、蒸餾水、雙氧水中選用合適的試劑，設(shè)計一個測定樣品中金屬銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方案：

1）設(shè)計方案的主要步驟是（不必描述操作過程的細節(jié)）____；

2）寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式____。

分析：這是一道實驗題，其中（5）的解決方案多種多樣。如：方案一，將濃硫酸稀釋，加入到一定量的樣品中，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥、稱重、計算；方案二，稱取一定量的樣品與過量濃硫酸反應(yīng)，用澄清的石灰水吸收氣體產(chǎn)物，過濾、洗滌、干燥、稱重、計算；方案三，將濃硝酸稀釋，將一定量的樣品與過量稀硝酸充分反應(yīng)，用排水集氣法收集氣體產(chǎn)物、稱重、計算；方案四，將過量雙氧水加熱，讓分解的氣體與一定量的樣品充分反應(yīng)，冷卻后，稱量、計算。方案五，蒸餾水電解所得的氫氣通入一定量的樣品中，加熱待反應(yīng)完全、冷卻后，稱重、計算?！??？傊瑔栴}（5）的解題方法、解題路徑、或解題策略都需要學(xué)生根據(jù)題目提供的條件，結(jié)合知識掌握的情況和自身的思維方式，進行方案設(shè)計，才能解決問題。

3．結(jié)論開放型

結(jié)論開放型試題的特征是：結(jié)論呈現(xiàn)多樣性，只要理由與結(jié)論一致即可。主要考查學(xué)生思維的發(fā)散性和嚴(yán)密性。

例3（2012年全國卷第II卷27題）

原子序數(shù)依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中，a的最外層電子數(shù)為其周期數(shù)的二倍；b和d的A2B型氫化物均為V形分子，c的＋1價離子比e的－1價離子少8個電子。

回答下列問題：

（1）～（2）略。

（3）由這些元素形成的三原子分子中，分子的空間構(gòu)型屬于直線形的是____，非直線形的是____。（寫2種）

（4）這些元素的單質(zhì)或由他們形成的AB型化合物中，其晶體類型屬于原子晶體的是____，離子晶體的是____，金屬晶體的是____，分子晶體的是____。

（5）略。

分析：此題是元素化合物知識題，其中（3）第二個問題的答案可為 SO2、O3、SCl2、Cl2O、ClO2、ClS2中的任意兩種。（4）最后一個問題的答案為CO或O3、O2、Cl2、S8、C60等中的一個?？梢姶祟}的（3）、（4）屬于結(jié)論開放型。

4．綜合開放型

綜合開放型試題的特征是：只給出一定的情境，條件、解題策略與結(jié)論全都沒有限制，解題策略與結(jié)論都呈現(xiàn)極大的開放性，主要考查學(xué)生分析與解決問題的能力和思維的創(chuàng)造性。

例4（2011年安徽卷第II卷28題）

地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個世界性的環(huán)境問題。文獻報道某課題組模擬地下水脫氮過程，利用Fe粉和KNO3溶液反應(yīng)，探究脫氮原理及相關(guān)因素對脫氮速率的影響。

請回答下列問題：（1）略。

（2）圖3表示足量Fe粉還原上述KNO3溶液過程中，測出的溶液中相關(guān)離子濃度、pH隨時間的變化關(guān)系（部分副反應(yīng)產(chǎn)物曲線略去）。請根據(jù)圖中信息寫出t1時刻前該反應(yīng)的離子方程式____。t1時刻后，該反應(yīng)仍在進行，溶液中NH4＋的濃度在增大，F(xiàn)e2＋的濃度卻沒有增大，可能的原因是____。

（3）該課題組對影響脫氮速率的因素提出了如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：溶液的pH；假設(shè)二：____；假設(shè)三：____；……

（4）請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一，寫出實驗步驟及結(jié)論。

（已知：溶液中的NO3－濃度可用離子色譜儀測定）

圖3 Fe還原KNO3溶液中的相關(guān)離子濃度、pH隨時間變化關(guān)系圖

分析：此題只給出了一定的情境，以一個世界性環(huán)境問題——地下水脫氮過程為載體設(shè)置了探究性實驗，考查學(xué)生由圖中 pH、c（NH4＋）、c（NO3－）、c（Fe2＋）的變化分析并寫出某時刻前反應(yīng)的離子方程式?？忌梢栽O(shè)計pH、溫度、鐵粉顆粒大小、反應(yīng)時間等不同因素對脫氮速率的影響的實驗方案，利用化學(xué)實驗進行探究和根據(jù)實驗現(xiàn)象進行推理以解決問題，減少對考生思維的禁錮，可見解題策略與結(jié)論全都沒有限制，因此，本題的（3）、（4）問題具有綜合開放性。

三、教學(xué)建議

新的《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》要求化學(xué)教學(xué)要注重從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個方面為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展和高中階段后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必備的基礎(chǔ)。開放性試題在高考試題中的不斷出現(xiàn)，是實現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)三維目標(biāo)的重要方式，是課堂開展開放性教學(xué)的重要體現(xiàn)。為此，筆者對開放性教學(xué)提出如下建議。

1．注重開放性思維方式的培養(yǎng)和習(xí)慣的養(yǎng)成

首先，教師要具備開放教學(xué)的教學(xué)思想，深入鉆研開放性教學(xué)的理論，其次，教師在化學(xué)課堂教學(xué)中要進行適時的提問、類比，從多個角度、正反方向進行思考、探索和推理，使思維更加開闊，并從中發(fā)現(xiàn)新的方法，訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力和創(chuàng)新能力。再次，教師要留心和挖掘化學(xué)教材中的開放性素材，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)、合理的解題訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用開放性思緒解題的習(xí)慣。

2．注意激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮其主體精神

學(xué)生能夠主動建構(gòu)知識是化學(xué)教學(xué)的首要目標(biāo)和開展有效化學(xué)教學(xué)的內(nèi)在前提，也是促使學(xué)生化學(xué)知識形成和人格豐滿的根本條件?；瘜W(xué)開放題的開放性給學(xué)生提出了許多富有挑戰(zhàn)性的問題讓學(xué)生去思考，有利于激發(fā)學(xué)生的興趣和主動性，以順利實現(xiàn)化學(xué)知識的意義建構(gòu)。因此，課堂教學(xué)中，教師要尊重學(xué)生、激勵學(xué)生，要充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性、探究創(chuàng)新精神，允許學(xué)生有不同的見解，鼓勵學(xué)生從不同角度思考問題，尊重他們在學(xué)習(xí)中的獨特感受，多鼓勵、多贊揚學(xué)生的表現(xiàn)。

3．優(yōu)化認(rèn)知結(jié)構(gòu)，發(fā)展學(xué)習(xí)策略

皮亞杰指出，人們獲取知識和解決問題的方式只有兩種：同化和順應(yīng)。同化是指認(rèn)知主體直接利用原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和問題圖式解決問題；順應(yīng)則是認(rèn)知主體修改原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)或者重建新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，用修改的或重新建構(gòu)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)去解決問題，并形成新的問題圖式的過程?；瘜W(xué)開放題有利于學(xué)生利用各自的觀察和經(jīng)驗來整理自己的解題思路、獲取新的推理方法，通過問題解決中的順應(yīng)作用引起認(rèn)知結(jié)構(gòu)的優(yōu)化或質(zhì)的變化，與此同時，學(xué)生的學(xué)習(xí)策略也得到了相應(yīng)發(fā)展。

4．開放化學(xué)實驗室

把一些實驗素材向?qū)W生開放，讓學(xué)生去體驗、去探究，自行設(shè)計實驗（包括實驗原理、用品、操作過程、現(xiàn)象記錄、結(jié)果分析、注意事項等），最后以獨立或合作的形式完成實驗，以提高學(xué)生實驗動手能力和實際解決問題的能力。

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