基于“化歸”思想的化學(xué)審題能力訓(xùn)練例析

陳建明，吳新建，張賢金

（1.龍海市第一中學(xué)，福建 漳州 363100；2.福建教育學(xué)院化學(xué)教育研究所，福建 福州 350025）

一、問題的提出

解題過程一般可分為四個階段，即弄清問題、擬定計劃、實(shí)現(xiàn)計劃、回顧反思[1]，其中“弄清問題”即審題，是正確解題的前提和關(guān)鍵。研究表明，學(xué)生因?qū)忣}不當(dāng)而導(dǎo)致失分的比率高達(dá)20%。由此可見，“弄不清問題”是造成學(xué)生解題障礙和錯誤的主因之一，也是高考復(fù)習(xí)教學(xué)中必須突破的重點(diǎn)。有關(guān)該問題解決的行動研究雖然較多，但多是基于本學(xué)科思想下的探討。[2-3]利用高中生已具有的跨學(xué)科思想方法進(jìn)行有效遷移，來幫助化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中的審題障礙訓(xùn)練的研究尚鮮有報道。本文基于數(shù)學(xué)學(xué)科“化歸”的基本思想，對化學(xué)高三復(fù)習(xí)中的審題訓(xùn)練進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐探索。

二、“化歸法”審題的基本思想及其核心要素

“化歸”是數(shù)學(xué)的一種基本思想、思維策略和思維方式，即通過某種轉(zhuǎn)化過程，將待解決或難以解決的問題，歸結(jié)到一類已經(jīng)解決或比較容易解決的問題中去并最終使原問題獲得解決的方法策略。可見，運(yùn)用“化歸法”審題的基本思想是揭示聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)等價轉(zhuǎn)換——化陌生為熟悉、化繁為簡、化難為易、化隱為顯。其運(yùn)用框架圖如圖1所示。

指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“化歸法”進(jìn)行審題，需要抓住四個核心要素：

1.聯(lián)想。人的思維有很強(qiáng)的歸因傾向，在解決問題之前，人們總是習(xí)慣于先聯(lián)想自己以前曾經(jīng)處理或解決過的類似問題的方法和手段。

例1.一定條件下，溶液的酸堿性對TiO2光催化燃料R降解反應(yīng)的影響如圖2所示。下列判斷正確的是：

A.在0-50min之間，pH=2和pH=7時R的降解百分率相等

B.溶液酸性越強(qiáng)，R的降解速率越小

C.R的起始濃度越小，降解速率越大

D.在20-25min之間，pH=10時R的平均降解速率為0.04mol·L-1·min-1

試題表面上看新信息多，考查學(xué)生能力全面，尤其是讀圖能力要求較高，解題有一定難度。但若從“聯(lián)想自己以前曾經(jīng)處理或解決過的類似問題的方法和手段”的角度審題，這道題與平時解過的類型題所涉及的知識還原出來后并沒有什么兩樣，同屬于圖像試題，審題的焦點(diǎn)同樣都要落在圖像辨析上。而一般看圖像，差不多圍繞五個方面來看：一看面，即橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的意義，如本題中橫坐標(biāo)對應(yīng)于Δt，縱坐標(biāo)對應(yīng)于Δc(R)，二者關(guān)系為物質(zhì)R降解速率，說明本題考查的是反應(yīng)速率計算及外界條件對速率的影響；二看線，即線的走向和變化趨勢，如本題中三條曲線均為不同pH環(huán)境下物質(zhì)R濃度隨時間的變化，同的是三條曲線均為單調(diào)遞減，異的是pH不同，下降的幅度有別，而比較不同pH環(huán)境下物質(zhì)R的降解速率正是本題考查的重點(diǎn)，把這一點(diǎn)抓住，也就抓住了本題的“題脈”；三看點(diǎn)，即起點(diǎn)、拐點(diǎn)、交點(diǎn)、終點(diǎn)等，如本題中三條曲線的起點(diǎn)均不同，但pH=2和pH=7對應(yīng)的兩條曲線終點(diǎn)卻一樣，均為完全降解；四看輔助線，即分別平行于橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)的等時線、等溫線、等壓線、平衡線等；五看量的變化，如Δt、Δc、Δn等。從中可以清晰地看到一個“新問題”是如何被逐步化歸的，在整個化歸過程中，“聯(lián)想”起到了極其重要的作用，補(bǔ)上了從條件到結(jié)論、從已知到未知之間缺失的鏈環(huán)，從而將一個“新問題”歸結(jié)到一類已經(jīng)解決的問題中去。因此，聯(lián)想是運(yùn)用“化歸法”審題的第一要素。

2.模板。模板即參照系，是聯(lián)想的落腳點(diǎn)。一個泛化的問題往往因?yàn)闂l件泛化而具有很強(qiáng)的“不確定性”，這種“不確定性”會成為思維的障礙。因此，倘若能夠找到一個類似的題目建立起已知與未知之間的橋梁，就能在不斷試錯的過程中窺探試題的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而尋找到正確的思維方向。從這個意義上說，化歸法與類比法有異曲同工之處，二者都十分強(qiáng)調(diào)模板的重要性。

例2.鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。

（1）圖3是實(shí)驗(yàn)室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。

①該電化腐蝕稱為______。

②圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是_______（填字母）。

（2）用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖，如圖4所示。

①步驟Ⅰ若溫度過高，將導(dǎo)致硝酸分解。硝酸分解的化學(xué)方程式為______。

②步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)：4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3，反應(yīng)產(chǎn)生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe(NO3)2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

圖1 運(yùn)用“化歸法”審題框架圖

圖2 溶液的酸堿性對TiO2光催化燃料R降解反應(yīng)的影響

圖3 海水對鐵閘不同部位腐蝕情況

③上述生產(chǎn)流程中，能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是___（任寫一項(xiàng)）。

(3)已知t℃時，反應(yīng)FeO(s)+CO(g)?Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=0.25。

①t℃時，反應(yīng)達(dá)到平衡時n(CO)∶n(CO2)=___。

②若在1L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t℃時反應(yīng)達(dá)到平衡。此時FeO(s)轉(zhuǎn)化率為50%，則x=_____。

這是一道融合了多種能力、屬中等難度的綜合題。解題時關(guān)鍵在于聯(lián)系電化學(xué)腐蝕、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡等化學(xué)反應(yīng)原理知識在試題中的一般呈現(xiàn)方式，即“模板”。學(xué)生若能抓住析氫腐蝕與吸氧腐蝕的本質(zhì)區(qū)別及其發(fā)生條件，硝酸的不穩(wěn)定性、與鐵反應(yīng)時可能的幾種還原產(chǎn)物（NO、NO2、N2、NH4NO3等），綠色化學(xué)的內(nèi)涵，平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的表達(dá)式及一般計算方法等，把這些模板知識提取出來，明確了化歸的對象，也就明白了要考的是什么，在此基礎(chǔ)上解題，情形一定大為改觀。

3.問題意識。問題意識是試題化歸的方向標(biāo)。要把問題永遠(yuǎn)擺在第一位，審題時要時刻不忘所要解決的問題“是什么”，把“是什么”的問題時刻放在注意力層面上，只有這樣，注意力才能夠敏銳地捕捉住有用的信息，否則即使關(guān)鍵的信息凸顯出來了也不會意識到，更談不上化歸。

4.共性知識與關(guān)聯(lián)知識。知識是試題的載體，就一道試題而言，知識有共性知識與關(guān)聯(lián)知識之分，同屬于運(yùn)用“化歸法”審題的核心范疇。其中，共性知識是試題的基本載體，與題設(shè)情境無關(guān)。而關(guān)聯(lián)知識，則是共性知識與試題提供的全部信息間產(chǎn)生“交集”的部分，這部分知識與題設(shè)情境有關(guān)，也是實(shí)現(xiàn)化歸的“題眼”所在。

例3.固體硝酸鹽加熱易分解且產(chǎn)物復(fù)雜。某學(xué)習(xí)小組以Mg(NO3)2為研究對象，擬通過實(shí)驗(yàn)探究其熱分解的產(chǎn)物，提出如下4種猜想：

甲：Mg(NO2)2、NO2、O2乙：MgO、NO2、O2

丙：Mg3N2、O2?。篗gO、NO2、N2

(1)實(shí)驗(yàn)前，小組成員經(jīng)討論認(rèn)定猜想丁不成立，理由是_____。

查閱資料得知：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

針對甲、乙、丙猜想，設(shè)計如圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置（圖中加熱、夾持儀器等均省略）。

(2)實(shí)驗(yàn)過程

①儀器連接后，放入固體試劑之前，關(guān)閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管(A)，觀察到E中有氣泡連續(xù)放出，表明____。

②稱取Mg(NO3)2固體3.7g置于A中，加熱前通入N2以驅(qū)盡裝置內(nèi)的空氣，其目的是_____；關(guān)閉K，用酒精燈加熱時，正確操作是先_____然后固定在管中固體部位下加熱。

③觀察到A中有紅棕色氣體出現(xiàn)，C、D中未見明顯變化。

④待樣品完全分解，A裝置冷卻至室溫、稱量，測得剩余固體的質(zhì)量為1.0g。

⑤取少量剩余固體于試管中，加入適量水，未見明顯現(xiàn)象。

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論

①根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和剩余固體的質(zhì)量經(jīng)分析可初步確認(rèn)猜想___是正確的。

圖4 用廢鐵皮制取鐵紅（Fe2O3）的部分流程示意圖

圖5 例3的實(shí)驗(yàn)裝置圖

②根據(jù)D中無明顯現(xiàn)象，一位同學(xué)認(rèn)為不能確認(rèn)分解產(chǎn)物中有O2，因?yàn)槿粲蠴2，D中將發(fā)生氧化還原反應(yīng)：_____（填寫化學(xué)方程式），溶液顏色會褪去；小組討論認(rèn)定分解產(chǎn)物中有O2存在，未檢測到的原因是____。

③小組討論后達(dá)成的共識是上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計仍不完善，須改進(jìn)裝置進(jìn)一步研究。

這是一道定量與定性相結(jié)合的探究實(shí)驗(yàn)題，考查了探究的基本方法、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、氧化還原反應(yīng)等相關(guān)知識及簡單的化學(xué)計算，屬中等難度題。由于實(shí)驗(yàn)題一直以來就是學(xué)生普遍比較怵的題型，加之試題有一定的開放性，且承載試題的物質(zhì)對象學(xué)生知之甚少，這就無形中增大了解題難度，能否審題到位就顯得至關(guān)重要。試題表面上看包羅萬象，實(shí)質(zhì)上零零碎碎的居多，“關(guān)聯(lián)知識”也就那么幾點(diǎn)，而且都比較淺顯，如氧化還原反應(yīng)化合價升降關(guān)系、裝置氣密性檢查方法、加熱儀器注意事項(xiàng)、避免干擾的手段、依據(jù)反應(yīng)關(guān)系的計算、NO2性質(zhì)、O2性質(zhì)等，可以說，撇開試題情境單就這些知識點(diǎn)來提問學(xué)生，很少有學(xué)生答不上來的，因此，學(xué)生只要懂得這個道理，就不會那么輕易為試題表象所困，也就不會總覺得實(shí)驗(yàn)題不好對付。

三、“化歸法”審題訓(xùn)練教學(xué)應(yīng)注意的問題

審題訓(xùn)練教學(xué)作為課堂教學(xué)中不可或缺的重要一環(huán)，旨在訓(xùn)練學(xué)生把好審題關(guān)，在高考復(fù)習(xí)沖刺階段是一件極細(xì)微而又至關(guān)重要的教學(xué)工作。教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用“化歸法”審題時，除了要訓(xùn)練學(xué)生領(lǐng)會“化歸法”的基本思想及其運(yùn)用要領(lǐng)外，還應(yīng)注意訓(xùn)練學(xué)生以下幾個方面，以提升審題素養(yǎng)。

1.滲透認(rèn)真審題的思想，做到“三心”（耐心、素心和細(xì)心）齊備。審題要有耐心，不急不躁，靜心而為；要有素心，處變不驚，取舍自如；要有細(xì)心，洞察入微，層層把關(guān)，對題目文字、注解和圖表的關(guān)鍵之處，要多角度、多層次、無遺漏地捕捉解題信息，挖掘解題關(guān)鍵和線索，而對題目給出的諸如“不正確、錯誤”“由小到大、由大到小”“稀、濃、過量、少量、適量、足量、最多、至少”“所有、全部、恰好、完全反應(yīng)、充分反應(yīng)、反應(yīng)前、反應(yīng)后”“短周期、同周期”“主族、同主族”“等體積、等質(zhì)量”“強(qiáng)酸性、弱酸性、強(qiáng)堿性、弱堿性、中性”“無色、透明、澄清、渾濁”“加熱、微熱、強(qiáng)熱、高溫、烘干、焙燒、干燥、冷卻、冷凝”“固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)”“標(biāo)準(zhǔn)狀況下、常溫常壓下、室溫時、120℃時”“恒溫、恒壓、恒容”“加入、通入、滴加”“先、后”等等詞語要仔細(xì)推敲，結(jié)合題設(shè)情境剖析題意，充分加以利用。

2.增強(qiáng)提煉真實(shí)、可靠、有用關(guān)聯(lián)知識的意識和能力。關(guān)于這一點(diǎn)，《考試說明》在提到“對化學(xué)學(xué)習(xí)能力的要求”時有類似表述：“能夠從試題提供的新信息中，準(zhǔn)確地提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，并經(jīng)與已有知識塊整合，重組為新知識塊的能力?！盵4]這里講的“實(shí)質(zhì)性內(nèi)容”實(shí)際上就是關(guān)聯(lián)知識。因此，訓(xùn)練學(xué)生學(xué)會提煉關(guān)聯(lián)知識，不僅有利于指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用“化歸法”審題，也有利于幫助學(xué)生提高化學(xué)學(xué)習(xí)能力。

3.注意把握試題化歸的方向。學(xué)生要養(yǎng)成在動手解題前再次就知識的內(nèi)在邏輯關(guān)系重新做一番梳理、審視和論證的好習(xí)慣，克服定式思維，盡量避免“歸因偏差”。主要圍繞兩點(diǎn)展開：一是“共性知識”“關(guān)聯(lián)知識”在提取、提煉過程中是否出現(xiàn)遺漏、混搭？二是思維在發(fā)散收斂、求同求異過程中是否存在盲區(qū)、誤區(qū)？

4.要認(rèn)真研究《考試說明》和近幾年高考試題，把握考試動態(tài)，關(guān)注試題走向。比如越來越多的試題不再拘泥于知識內(nèi)容的層次要求，對于支撐學(xué)科體系、揭示學(xué)科本質(zhì)的知識點(diǎn)，盡管要求的層次可能不高，但試題往往會通過在“已知條件”與“求解答案”之間設(shè)置多重關(guān)聯(lián)來增強(qiáng)新穎性和挑戰(zhàn)性，表面上“風(fēng)平浪靜，一馬平川”，實(shí)則是一套“組合拳”，于不經(jīng)意間奇峰突起，于平淡中考驗(yàn)“真功夫”，凸顯試題的選拔性功能。要讓學(xué)生充分認(rèn)識到這一點(diǎn)，平時有意識地多接觸、多適應(yīng)此類題型，以減少不必要的審題障礙。

5.收集、整理“審題錯題集”。所謂“解鈴還須系鈴人”，對于平時經(jīng)常犯的審題毛病，學(xué)生自己很清楚，只是不夠重視。學(xué)生都有從眾心理，“錯題集”基本上人人都有，而且要重視，要利用這一點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生在“錯題集”的基礎(chǔ)上補(bǔ)上“審題錯題集”，一集兩用，一舉兩得。

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