高考化學“信息遷移能力”考查路徑及思考

單旭峰

1989年，原國家教委考試管理中心推出的《普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱》中將考查目標分為知識和能力兩個層面，此舉是我國高考考試內(nèi)容改革從知識向能力轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵舉措。與之前的教學大綱和考試要求相比，高考開始注重對能力的考查。各學科以現(xiàn)代教育測量理論為指導，結(jié)合各學科的特點，逐步明確學科能力要求，將能力考查要求學科化、具體化。與此同時，高考化學試卷中出現(xiàn)了能力考查效果非常顯著的一種試題——信息遷移試題。此類試題要求學生將試題給予的信息進行整理后，掌握其中的本質(zhì)，同時與學過的知識組合，形成新的網(wǎng)絡(luò)知識結(jié)構(gòu)，進一步應(yīng)用到新的知識情境中，解答問題，對具有自主學習能力的人才選拔發(fā)揮了非常重要的作用。

2001年公布的《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》中明確指出“倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力?！庇纱丝梢钥闯?，新一輪課程改革更加注重對獲取信息能力的培養(yǎng)。信息遷移試題不僅能滿足高考選拔的基本要求，還可以促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，拓寬學生的視野，提高學生的科學素養(yǎng)。那么如何發(fā)揮信息遷移試題的最大功效將是近期新一輪高考內(nèi)容與形式改革的一個重要方面。本文從能力評價目標演變、信息來源及類型等方面分析此類試題的發(fā)展，以此探索適應(yīng)高考內(nèi)容與能力考查改革的要求，促進學生創(chuàng)新意識和實踐能力的提升。

1 信息遷移試題能力評價目標的演變

信息遷移試題滲透著對歸納、演繹、類比等科學方法的考查。信息的遷移在于通過綜合與分析，概括歸納出兩個事物或問題之間本質(zhì)上相同的因素，然后再根據(jù)已有的知識規(guī)律、理論，將有共同要素的新舊知識進行類比，運用已有的規(guī)律、理論和方法來解決問題。

信息遷移試題考查的能力（以下簡稱“信息遷移能力”）在《1994年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱》中，將其歸結(jié)為自學能力，其評級目標主要包括：（1）能將化學信息（含實際事物、實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和各種信息、提示、暗示），按題設(shè)情境抽象歸納，邏輯地統(tǒng)攝成規(guī)律，并能運用此規(guī)律進行推理（收斂和發(fā)散）的創(chuàng)造能力；（2）敏捷地接受試題所給出的新信息的能力；（3）將試題所給的新信息與課內(nèi)已學過的有關(guān)知識結(jié)合起來，解決問題的能力；（4）在分析評價的基礎(chǔ)上，應(yīng)用新信息的能力。對于自學能力的考查主要通過信息遷移試題來實現(xiàn)，其實質(zhì)是對學生深層次的學科思維能力的考查。有關(guān)專家采用因素分析方法對能力結(jié)構(gòu)效度進行研究，發(fā)現(xiàn)《全日制普通高中化學教學大綱》以及《普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱》中的自學能力及“信息遷移能力”屬于思維能力的一種，其提法需要進一步研究和完善。

在新一輪高中課程改革之后，《2007年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱·課程標準實驗版》對“信息遷移能力”相關(guān)的評價目標進行了調(diào)整，其內(nèi)容主要包含：（1）能夠通過對實際事物、實驗現(xiàn)象、實物、模型、圖形、圖表的觀察，以及對自然界、社會、生產(chǎn)、生活中化學現(xiàn)象的觀察，獲取有關(guān)的感性知識和印象，并進行初步加工、吸收、有序儲存的能力；（2）能夠從試題提供的新信息中，準確地提取實質(zhì)性內(nèi)容，并經(jīng)與有關(guān)知識塊整合，重組為新知識塊的能力。

2 信息來源發(fā)展

1993年至2000年的高考化學試題，注重對化學科學最新研究成果特別是諾貝爾化學獎的內(nèi)容進行考查，試題形式多將諾貝爾化學獎的研究成果提煉出來，與中學化學內(nèi)容結(jié)合加以呈現(xiàn)。例如1995年高考化學試題考查了1994年的諾貝爾化學獎“對碳正離子”的研究成果；1996年高考化學將1995年諾貝爾化學獎“氟氯代烴對平流層臭氧影響問題”編制成試題，考查學生在新情境下對化學基本理論和概念的認識；1997年高考化學試題提供1996年諾貝爾化學獎——富勒烯的基本結(jié)構(gòu)信息，考查學生提取信息、整合信息解決問題的能力。這些內(nèi)容都是化學學科的最新研究成果，有利于考查學生獲取信息、解決問題的能力，同時能讓學生了解最新的科研成就，增加學習的興趣。

1994年至2003年高考化學試題中設(shè)置了中學沒有涉及的化學知識類試題，通過試題提供的信息，讓考生歸納信息的本質(zhì)與內(nèi)涵，并與學過的知識相結(jié)合，通過演繹解決相關(guān)問題。此類試題有利于區(qū)分“死記硬背型”和“自主學習型”的學生。

化學學科與生產(chǎn)、生活以及科技的發(fā)展有著密切聯(lián)系，對社會發(fā)展、科技進步和人類生活質(zhì)量的提高有著廣泛而深刻的影響。高考化學試題遵循考試大綱和考試說明，但在討論具體問題時不拘泥于大綱，通常會密切聯(lián)系生產(chǎn)、生活以及科技的發(fā)展，考查學生掌握基礎(chǔ)知識、基本理論的程度，同時考查“信息遷移能力”和學以致用的能力。從20世紀90年代初開始使用此類試題，到2000年開始全面注重對生產(chǎn)生活中的化學知識進行考查。然而由于實際問題非常復雜且有可能超過中學化學的知識范圍，因此在試題中通常提供各種類型的信息，要求學生利用這些信息解決實際化學問題。這樣可以引導學生在平時學習期間就經(jīng)常注意生產(chǎn)生活中的化學相關(guān)問題，運用化學知識分析問題，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和社會責任感。

前兩種信息來源是“信息遷移能力”試題開發(fā)初期采用的主要方式，在使用初期對能力的考查發(fā)揮著巨大作用。但是隨著對這兩類題型的逐漸熟悉，輔導教師在考前模擬命制此類試題，從而無法真正考查學生的“信息遷移能力”，而是又回到對知識和信息的記憶和再現(xiàn)的基本能力考查上。同時教師片面擴大知識面，想盡一切辦法在考試之前將深層次的知識和信息灌輸給學生，從而增加了學生的學習負擔，對中學教學造成負面影響。解決上述矛盾的有效途徑是采用第三種呈現(xiàn)信息的方式，這也是近兩年高考化學試題“信息遷移能力”試題與生產(chǎn)生活結(jié)合逐漸成為主流的原因。

3 信息類型分析

信息不僅僅是指最新的科研成果或者深層次的化學知識，同樣可以是新型的研究方法、新的數(shù)據(jù)方式和新的應(yīng)用，同時信息類型呈現(xiàn)多元化發(fā)展的趨勢，包括文字、方程式、數(shù)據(jù)、表格以及流程圖等形式。

3.1 以文字信息呈現(xiàn)的試題

直截了當以文字敘述的形式給出物質(zhì)性質(zhì)或反應(yīng)的信息，要求學生獲取信息本質(zhì)，解決問題，例1就是此類信息呈現(xiàn)形式的典型代表。該題要求學生將用文字信息描述鋅的化學性質(zhì)轉(zhuǎn)化成化學語言信息——化學方程式，同時采用比較和類比的方法找出鋅和鋁單質(zhì)及化合物化學性質(zhì)的相同和不同，利用不同將其鹽溶液進行鑒定。

例1（2004年天津試題）：鋅和鋁都是活潑金屬，其氫氧化物既能溶于強酸，又能溶于強堿。但是氫氧化鋁不溶于氨水，而氫氧化鋅能溶于氨水，生成。回答下列問題：

（1）單質(zhì)鋁溶于氫氧化鈉溶液后，溶液中鋁元素的存在形式為_______（用化學式表示）。

（2）寫出鋅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學方程式_______。

（3）下列各組中的兩種溶液，用相互滴加的實驗方法即可鑒別的是_______。

①硫酸鋁和氫氧化鈉 ②硫酸鋁和氨水

③硫酸鋅和氫氧化鈉 ④硫酸鋅和氨水

（4）寫出可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng)的離子方程式_______，試解釋在實驗室不適宜用可溶性鋅鹽與氨水反應(yīng)制備氫氧化鋅的原因_______。

3.2 以方程式信息呈現(xiàn)的試題

此類信息形式常見于有機化學試題中。在題中給出陌生的反應(yīng)，要求學生從中提煉出反應(yīng)具體的細節(jié)，并與已有的有機化學知識相結(jié)合，組成一個可解決問題的整體知識體系。

例2（1996年全國試題）：在有機反應(yīng)中，反應(yīng)物相同而條件不同，可得到不同的主產(chǎn)物。下式中R代表烴基，副產(chǎn)物均已略去。

請寫出實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)變的各步反應(yīng)的化學方程式，特別注意要寫明反應(yīng)條件。

這是有機信息遷移試題的典型實例，要求考生提取反應(yīng)條件和產(chǎn)物對應(yīng)的關(guān)鍵信息：在過氧化物存在條件下烯烴與氫溴（鹵）酸加成，氫加在含氫較少的雙鍵碳原子上，溴（鹵）原子加在含氫較多的雙鍵碳原子上；溴代烷在強堿的醇溶液中主要發(fā)生消去反應(yīng)生成烯烴，在稀堿的水溶液中主要發(fā)生取代反應(yīng)生成醇。獲取這些信息后，隨后的問題就迎刃而解了。

3.3 以圖表信息呈現(xiàn)的試題

以圖表信息呈現(xiàn)的試題主要有兩類，一類是數(shù)據(jù)表或圖的形式，一類是以流程圖的形式呈現(xiàn)的信息。

數(shù)據(jù)表或圖呈現(xiàn)的信息試題常見于定量實驗中。反應(yīng)速率信息試題是其中一種，通常要求學生獲取反應(yīng)條件對反應(yīng)速率影響的程度及對反應(yīng)平衡的影響，從而判斷反應(yīng)是放熱還是吸熱、分子數(shù)增大還是減小、平衡到達的時間、平衡濃度和平衡常數(shù)等。解答此類試題的關(guān)鍵是觀察曲線圖，找出物理量之間的關(guān)系。例3是濃度與時間的變化曲線圖。要正確解析本題，需要充分研究題干與相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)系圖所包含的信息，仔細分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。題干中，光氣（COCl2）分解為CO和Cl2，反應(yīng)后氣體分子數(shù)增加，且熱效應(yīng)ΔH＞0。圖中給出反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度在不同條件下的變化狀況，要求考生能夠正確理解和運用平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率、平均反應(yīng)速率的概念及其計算，特別是根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)關(guān)系來正確判斷溫度、濃度等的變化對反應(yīng)速率及平衡的影響。

例3（2012年全國新課標試題）：COCl2的分解反應(yīng)為

反應(yīng)體系達到平衡后，各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖（圖1）所示（第10min到14min的COCl2濃度變化曲線未示出）：

（1）計算反應(yīng)在第8min時的平衡常數(shù)K= ___；

（2）比較第2min反應(yīng)溫度T（2）與第8min反應(yīng)溫度 T（8）的高低：T（2）_ T（8）（填“＜”、“＞”或“＝”）；

（3）若12min時反應(yīng)于溫度T（8）下重新達到平衡，則此時 c（COCl2）= ______mol?L-1；

圖1

（4）比較產(chǎn)物CO在2～3min、5～6min和12～13min時平均反應(yīng)速率[平均反應(yīng)速率分別以v（2～3）、v（5～6）、v（12～13）表示]的大小______；

（5）比較反應(yīng)物COCl2在5～6min和15～16min時平均反應(yīng)速率的大?。?/p>

v（5～6）v（15～16）（填“＜”、“＞”或“＝”），原因是

此外，質(zhì)量溫度變化曲線也是此類信息試題。例4就是用熱重分析的方法來研究CuSO4?5H2O逐步脫水的過程，從熱重曲線可以定量得到CuSO4?5H2O在不同的脫水溫度下樣品的質(zhì)量，利用失水質(zhì)量與剩余樣品質(zhì)量的比例關(guān)系推出在不同溫度下脫水后產(chǎn)物的成分。

例4（2011年全國新課標試題）：0.80 g CuSO4?5H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線（樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線）如下圖（圖2）所示。

圖2

請回答下列問題：

（1）試確定200℃時固體物質(zhì)的化學式______（要求寫出推斷過程）。

（2）取270℃所得樣品，于570℃灼燒得到的主要產(chǎn)物是黑色粉末和一種氧化性氣體，該反應(yīng)的化學方程式為_______。把該黑色粉末溶解于稀硫酸中，經(jīng)濃縮、冷卻，有晶體析出，該晶體的化學式為______，其存在的最高溫度是______。

流程圖呈現(xiàn)的信息常見于化工工藝和實驗流程圖中，要求學生分析流程圖中的物質(zhì)變化及操作，從中提取反應(yīng)條件、產(chǎn)物及操作等信息，結(jié)合已經(jīng)學過的元素知識、反應(yīng)原理等知識回答相關(guān)問題。

例5（2011年廣東試題）:由熔鹽電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁。工藝流程如下圖（圖3）所示。（注：NaCl熔點為801℃；AlCl3在181℃升華）

（1）精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì)。相關(guān)的化學方程式為①_____和②____。

（2）將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有_______；固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在_______。

（3）在用廢堿液處理氣體A的過程中，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

（5）鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是______。

圖3

3.4 以綜合形式呈現(xiàn)的信息

將文字、圖表及方程式等信息形式綜合呈現(xiàn)。例6為一例，試題提供了電池中一系列電子轉(zhuǎn)移、物質(zhì)轉(zhuǎn)換反應(yīng)以及電池結(jié)構(gòu)信息，要求學生獲取圖表中反應(yīng)及電池結(jié)構(gòu)信息，考查學生利用原電池基本原理分析和解釋光電轉(zhuǎn)化電池中電子轉(zhuǎn)移、離子遷移、化學反應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換的一系列基本問題。

例6（2010年全國卷I試題）:下圖（圖4）是一種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個電極由有機光敏染料（S）涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導電玻璃鍍鉑構(gòu)成，電池中發(fā)生的反應(yīng)為：

圖4

A.電池工作時，I-離子在鍍鉑導電玻璃電極上放電

B.電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能

D.電池中鍍鉑導電玻璃為正極

目前，高考化學試題的信息類型已經(jīng)呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，但是不論信息呈現(xiàn)的形式如何變化、考查的信息來源如何新穎，“信息遷移能力”試題離不開化學基礎(chǔ)知識、基本能力和基本的科學方法。學生只要在中學化學知識的基礎(chǔ)上，使用正確適宜的科學方法，運用基本的學科能力就能分析和解決問題。

4 思考和展望

高考化學從單科向理科綜合轉(zhuǎn)變之后，化學試題的數(shù)量大大減少，“信息遷移能力”試題的信息來源、呈現(xiàn)形式以及考查方式均發(fā)生了較大變化，為更好地體現(xiàn)新課程改革的理念，體現(xiàn)高考能力考查的目標，對“信息遷移能力”試題的命制有如下思考：

第一，信息的容量可以加大，同時還可能提供一些干擾信息，要求考生能從紛繁復雜的信息中提取有用信息，提取能有效解決問題的信息，嘗試考查批判性思維。因為在實際研究的文獻調(diào)研過程中，需要查閱的大量文獻資料，而在實際使用過程中只有部分信息可以利用，因此獲取信息的能力在當今信息化時代非常重要。第二，信息包含的學科內(nèi)容應(yīng)更加綜合。第三，信息應(yīng)來源于真實的生產(chǎn)資料或科研數(shù)據(jù)。第四，信息呈現(xiàn)形式應(yīng)更加多樣化。

目前，高考化學試題在滿足選拔要求的基礎(chǔ)上，更加符合時代發(fā)展的需要。在經(jīng)過新一輪高中課程改革后，高考化學“信息遷移能力”試題不再只是化學知識的遷移，而是更加注重對化學知識與技能、化學探究的過程與方法、科學態(tài)度與價值觀以及化學與其他科學技術(shù)之間關(guān)系的綜合考查。這些考查點是新課程改革的基本理念和目標，也是今后高考化學內(nèi)容與形式改革的基本方向。

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