化學中考綜合探究題的信息邊界

汪定用

摘要：化學前沿學科或生活化的真實信息融合于化學中考綜合探究題是中考命題的趨勢。從優(yōu)化試題設計、提高考試效度和促進后續(xù)教學等方面考慮，需要探討其中的信息邊界。綜合探究題中的信息邊界包含信息的來源邊界、信息的呈現(xiàn)邊界和信息的加工邊界等三個部分。

關鍵詞：初三化學；中考綜合探究題；信息邊界；考試效度；后續(xù)教學

文章編號：1005–6629（2017）9–0073–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

化學前沿或生活化的信息融于中考綜合探究題是中考命題的趨勢，是考查學生綜合解決問題能力和創(chuàng)新思維能力的重要手段。在當前注重學科核心素養(yǎng)的形勢下，這些信息作為綜合探究題中的一個活化因素將會進一步受到重視。而就中考綜合探究題使用信息的現(xiàn)狀而言，存在兩種不良傾向：一是追求信息新穎性，而對于學生的適應性關注不夠。在緊張的考試環(huán)境中，不論信息的難度如何，信息的新穎性本身帶來的陌生感會給學生造成較大的心理壓力，且現(xiàn)行不少試題中新信息過多或過度，讓學生感到嚴重不適，影響了評價效度；二是主要追求信息加工的深度，在信息綜合運用上要求過高，而忽視了學生能力上的可行性，使得試題過難，也不利于后續(xù)教學導向。

為了深入了解中考綜合探究題中信息對學生的影響，筆者于2016年中考結束后，結合所在城市當年中考最后一道綜合探究題，集中訪談了所教兩個班的21名學優(yōu)生。結果表明，學科前沿信息融入綜合探究題有助于考查學生學科能力和發(fā)展學科認識，激發(fā)了部分學力較強學生的好奇心，但是這些信息也對學生心理上的適應性和學業(yè)能力上的可行性帶來了很大的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)，既是能力考查的空間，試題魅力之所在，又是學生考試情緒失衡，水平失常的關鍵障礙。由此，中考綜合探究題中的信息需要從學生的角度和學科啟蒙的角度尋求合適的定位，并據(jù)此界定信息介入的合理程度和合適范圍，亦即信息邊界。以下從信息來源、信息的呈現(xiàn)和信息的加工等三個方面來具體探討中考綜合探究題中的信息邊界。

2 信息邊界的內(nèi)涵及要求

2.1 信息的來源邊界

化學學科前沿或生活化的真實信息作為中考試題中的一個活化因素，其目的是考查學生的化學素養(yǎng)?；瘜W素養(yǎng)有兩個維度的取向，一是學術性化學素養(yǎng)，二是生活性化學素養(yǎng)。其中學術性化學素養(yǎng)注重學科邏輯和思維過程，注重從本體意義上理解化學，更關注化學的“內(nèi)部”，從化學本身來把握學科內(nèi)在的“發(fā)現(xiàn)的邏輯”；而生活性化學素養(yǎng)強調(diào)化學在生活中的應用，注重對結論的直接演繹，關注從工具意義上理解化學，更關注化學的“外部”[1]。由此對應，信息的來源存在兩種選擇路徑，一是指向?qū)W術性化學素養(yǎng)的學術性信息，二是指向生活性化學素養(yǎng)的生活性信息。而因初中化學基礎性、啟蒙性和發(fā)展性的特點，學術性化學素養(yǎng)和生活性化學素養(yǎng)的考查要保持總體平衡，這是試卷整體上信息來源的邊界要求。具體到中考綜合探究題，其生活性信息來源或?qū)W術性信息來源又存在相應的內(nèi)涵邊界。

2.1.1 生活性信息邊界：真切的經(jīng)驗

例1 （2016·荊州）某同學一家利用假日到郊外游玩，親近自然，在游玩活動中，遇到一些有趣的化學問題，請認真閱讀，解答下列問題（節(jié)選）。

（3）化學與工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

②他又看到一農(nóng)民欲將碳酸氫銨與草木灰混用，他趕緊制止，其原因是 （用化學方程式表示）。

（4）化學與材料

①他看到一農(nóng)民正在用電烙鐵對一破損的路燈塑料燈罩進行熱修補，他告訴這位農(nóng)民，塑料燈罩屬于 （填“鏈狀”或“網(wǎng)狀”）結構的高分子材料，一經(jīng)加熱成型，受熱不會熔化，具有熱固性。這種方法不能用于燈罩的修補。

以上題給信息屬于生活性信息，而這一生活性信息卻顯得不真切。一是該同學外出不可能連續(xù)遇見這樣的一些場景，人為編造的痕跡太明顯；二是在第二個場景中告訴該農(nóng)民“網(wǎng)狀結構的高分子材料”這個專業(yè)名詞也無必要，而且試題幾個連續(xù)性畫面都是農(nóng)民犯科學性錯誤的場景，貶低了農(nóng)民形象。

例2[2] 小黃準備利用暑期去拉薩旅游，出發(fā)前對有關問題進行了一番研究（節(jié)選）。

問題2：拉薩空氣含量比海平面小。然而，空氣各種氣體成分、比例卻基本保持不變。在其他條件不變的情況下，若在上海和拉薩分別取1L空氣進行比較，含有的氧氣分子個數(shù) 。

A.相等 B.上海的多 C.拉薩的多

由此，小黃推測，在拉薩鋼鐵的生銹比上海一定慢，他的理由是 。

問題3：他將上述結果與同學小李分享，小李卻認為小黃的推斷過于簡單，不全面。請說明小李的觀點： 。

問題4：小黃得知：進藏旅行人員常因高原低氧而發(fā)生急性高原反應等疾病。為了減小疾病的發(fā)生，進藏列車裝有GPS定位系統(tǒng)，當列車到達一定高度后，列車自動開啟增氧供氣系統(tǒng)。列車上制取氧氣的方法如圖1所示：

從示意圖可以推出，是膜隔離器（裝有微小孔徑的膜）將氧氣和氮氣分離開來，為什么膜隔離器能將這兩種氣體分離開來？你的猜想是 。

本題涉及高原地區(qū)空氣含量、進藏列車增氧供氣系統(tǒng)等信息，這些信息與學生的科學生活經(jīng)驗相連。與信息相關聯(lián)的設問如生銹快慢、膜分離猜想等雖然說學生沒有系統(tǒng)的學習經(jīng)驗，但是從有關實驗及生活經(jīng)驗上，學生有了一定的物質(zhì)濃度與化學反應速率關系，由過濾原理遷移到根據(jù)粒子大小進行分離等感性認識。這樣貼近生活（生產(chǎn)）實際的話題切入，具有時代氣息的信息介入以及關聯(lián)深層次學習經(jīng)驗的信息設問給學生以真切的心理感受。而且題中考查的“濃度對化學反應的影響”、粒子觀念等又體現(xiàn)了化學核心素養(yǎng)。

由此可見，中考綜合探究題中的生活性信息在選擇上首先要立意于真切的生活經(jīng)驗，然后再考慮對試題的藝術化和學科化加工。

2.1.2 學術性信息邊界：選好近遷移學術性信息，慎重使用遠遷移學術性信息

例3 （2016·南京）空氣中氧氣含量測定的再認識（節(jié)選，裝置圖略）。

[經(jīng)典賞析]（略）

[實驗回顧]（略）

[提出問題]用紅磷燃燒的方法為什么不能準確地測定空氣中氧氣的含量？

[進行猜想]（1）裝置漏氣；（2） ，裝置內(nèi)氧氣有剩余；……

[實驗與交流]在老師的指導下，小明分別用過量的紅磷和白磷進行該實驗，用測氧氣濃度的傳感器測得反應后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%，請從燃燒條件的角度回答產(chǎn)生上述結果的主要原因 。

[實驗探究1]小明根據(jù)鐵生銹的原理，探究用鐵能否準確測定空氣中氧氣的含量，于是進行了實驗（裝置圖略）通過7天測得的數(shù)據(jù)計算空氣中氧氣的含量為19.13%。

[交流與反思]與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優(yōu)點及原因：。

[實驗探究2]為了加快反應速率，小明通過查閱資料，利用鐵粉、炭粉、氧化鈉等物質(zhì)又進行了實驗（裝置圖略），8分鐘后測得的數(shù)據(jù)如下表：

請計算出空氣中氧氣含量 （計算結果保留一位小數(shù)）。

[結論與反思]通過上述實驗探究，選擇（填物質(zhì)名稱）進行實驗，可較為快速地完成實驗并減小實驗誤差。

[拓展延伸]銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu2（OH）2CO3]，若將裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進行實驗，請判斷能否比較準確地測定空氣中氧氣的含量，并說明理由。

本題涉及的信息涵蓋拉瓦錫汞加熱與分解的科學史、紅磷與白磷燃燒后的氧氣實驗數(shù)據(jù)、鐵生銹法測定氧氣含量的實驗設計與實驗數(shù)據(jù)以及銅銹蝕等，這些信息都是學術性信息，考查學生學術性素養(yǎng)，而這些信息所處的背景是教材中“空氣中氧氣含量的測定”這一熟悉題材，故稱這樣的信息為近遷移學術性信息。

學術性信息還有另外一種情形，即把高一級學科的知識或教材內(nèi)容作為信息下移，故稱之為遠遷移學術性信息。雖然說這兩種類型的學術性信息都可以考查學生的學術性素養(yǎng)，但是功能格調(diào)不同。其中，遠遷移學術性信息，主要是借由信息來提升能力考查的難度，而近遷移學術性信息，通過信息拓展學科認識水平。如例3中，空氣中氧氣含量測定是學生熟悉的背景素材，學生具有真切的學科經(jīng)驗，容易同化新的信息，另一方面本題中白磷與紅磷測定效果比較，以及粗鐵絲生銹法與銅生銹法測定評價等信息的介入又豐富了學科認識和發(fā)展了學術素養(yǎng)，很好地實現(xiàn)了考試過程也是學習過程的評價理念。

從現(xiàn)行各地中考試卷來看，綜合探究題的信息來源中遠遷移學術性信息占主要部分，有些試題雖然在信息呈示上給出了一些鋪墊，在邏輯上看似也講得過去，但是終究因為超出了學生的認識范圍和當前學科邏輯范圍，給僅僅學習一年化學的初中生帶來了很大困難，讓學生感覺化學難考，讓教師感到化學難教。綜合探究題中的學術性信息應盡量挖掘貼近學生學科經(jīng)驗的近遷移信息，慎重使用來自高一級學科知識下放的遠遷移信息。

2.2 信息的呈現(xiàn)邊界

綜合探究題中信息的呈現(xiàn)包括信息呈現(xiàn)方式、信息的容量以及信息組塊間的邏輯及呈示時機等，前兩者屬于信息的外在呈現(xiàn)，后兩者屬于信息的內(nèi)在呈現(xiàn)。

2.2.1 信息外在呈現(xiàn)邊界：合理的呈示形式和適切的信息容量

文本、圖像、圖表等是試題中信息呈現(xiàn)的主要方式，其中文本化信息呈示提供的信息較為直接，但是相對于圖像、圖表來說顯得比較枯燥，而圖像、圖表的信息呈示比較簡潔直觀，但是較文本而言解讀起來比較隱蔽，學生不容易提取。所以，中考綜合探究題中的信息呈現(xiàn)方式要注意文本與圖像、圖表等相結合，賦予試題清晰感和節(jié)奏感，這是信息呈現(xiàn)上的一個總體邊界。除此之外，還要推敲信息容量和具體信息的呈示細節(jié)，因為考試是一個特殊的心理活動過程，過多的信息容量或不當?shù)男畔⒊适炯毠?jié)都會給學生造成不必要的困難。如例4中的文字信息在呈示上顯得比較雜亂，而稍作調(diào)整為例5的樣式就顯得很有條理，減少了對學生的心理干擾。

例4 （2016·泰州）……[查閱資料]“84”消毒液主要成分是次氯酸鈉（NaClO）和氯化鈉，NaClO為有效成分，有腐蝕性并易與空氣中CO2反應（2NaClO+CO2+H2O=2HClO+Na2CO3）。NaClO溶液、HClO都具有漂白、殺菌、消毒功效。HClO不穩(wěn)定，受熱或光照會發(fā)生分解。

……（略）

例5 ……[查閱資料]

（1）“84”消毒液主要成分是次氯酸鈉（NaClO）和氯化鈉，NaClO為有效成分。

（2）NaClO有腐蝕性并易與空氣中CO2反應（2NaClO+CO2+H2O=2HClO+Na2CO3）。

（3）NaClO溶液、HClO都具有漂白、殺菌、消毒功效，HClO不穩(wěn)定，受熱或光照會發(fā)生分解。

……（略）

2.2.2 信息的內(nèi)在呈現(xiàn)邊界：認知的發(fā)展性和心理上的適應性

例3中，信息緊扣“經(jīng)典賞析、實驗回顧、提出問題、進行猜想、實驗與交流……”等科學探究的環(huán)節(jié)逐步介入，其步點正好應和著學生認識發(fā)展的邏輯，并不斷引領學生進入應試狀態(tài)。所以說，學生的認識發(fā)展順序內(nèi)在規(guī)約了信息呈現(xiàn)時機。

信息呈現(xiàn)的時機也要顧及學生心理上的感受。如“學生訪談記錄表”中一位學生這樣寫道：“在寫出了第1小題新的化學方程式后挺高興的，可是緊接著的第2小題卻是一道要求寫出計算過程的復雜計算題，心里像被什么阻擋了似的，有強烈的抗拒感，以致做下面第3小題材料閱讀型問題（本卷最后一小題）時沒有了心情，如果把第2題和第3題換一換順序感覺會好一些”。反映了學生的心理感受對考試的影響。因此，在信息呈示時機設計上還要關注學生的心理感受。

2.3 信息的加工邊界

信息的加工是能力考查的直接對象，是中考綜合探究題設計的關鍵環(huán)節(jié)，主要表現(xiàn)為對具體問題的設計，而問題設計的內(nèi)涵在于問題的合理性設計，它定義了信息的加工邊界。

2.3.1 合理性設計來源于學生對問題表征的水平

問題的表征有三類水平層次：第一層是字面表征，指從問題的表層特征出發(fā)，僅僅從字面上來理解問題，常見的表征形式有文字表征（用語言來描述）、化學用語表征（化學式、化學方程式等）、圖像表征等。第二層是模型表征，指在字面表征的基礎上，試圖從已有的知識中尋找與題給信息相匹配的原型，建立一個自己熟悉的問題模型，形成解題方向和思路，這一層最為關鍵。如例6所示，初中學生已有知識中的原型是選項D，雖然本題給了較為充分的化學用語信息、文字信息與圖示信息，但是這些信息因為全都是新的，而且又是綜合的，學生難以推翻原有原型而建立新的原型，不能形成正確的解題方向與思路，對初中生來說明顯超出了信息的加工邊界。第三層是化學原理表征，指根據(jù)已經(jīng)確立的問題模型具體求解問題的過程，這個階段需要的是問題解決者的綜合知識[3]。由此，針對信息的問題設計首先要充分考慮學生的問題表征水平，尤其是模型表征水平，從而把問題難度調(diào)控在合理的區(qū)間內(nèi)。

2.3.2 合理性設計來自于與學科核心素養(yǎng)的吻合程度

中考綜合探究題中控分點的設問一般都落腳在信息的深度加工上，而這樣的控分點是否立足于學科核心素養(yǎng)，對考試效度和對后續(xù)教學具有深刻影響。如例2問題4“從示意圖可以推出，是膜隔離器（裝有微小孔徑的膜）將氧氣和氮氣分離開來，為什么膜隔離器能將這兩種氣體分離開來？你的猜想是 ”，這個設問需要學生借助過濾的模型來思考并運用氮氣和氧氣分子大小的不同來解釋，評價了學生微觀思想以及運用微觀認識方式來分析問題的能力，體現(xiàn)了“宏觀辨識與微觀探析”的化學核心素養(yǎng)。再如例3“拓展延伸”中“銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu2（OH）2CO3]，若將裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進行實驗，請判斷能否比較準確地測定空氣中氧氣的含量，并說明理由”，這個設問需要學生根據(jù)空氣中二氧化碳含量很低，且化學反應中一種反應物的質(zhì)量制約其他物質(zhì)的質(zhì)量的計量思想來解釋，考查了“變化與守恒”的學科核心素養(yǎng)。

關鍵性問題設計與學科核心素養(yǎng)相吻合，要求命題中要遵“本”（遵守教材、課程標準）、“循”綱（考試說明、教學要求等），緊扣學科核心知識與能力要求[4]。這樣的吻合既有利于提高試題品質(zhì)，也有利于將中考的化學導向?qū)W科的化學，使得后續(xù)教學向?qū)W科素養(yǎng)方向發(fā)展。

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