基于多重建模的高考化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題解題策略研究

李琳 葉成興

摘 要：高考化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)是化學(xué)高考的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。這類(lèi)試題往往存在知識(shí)陌生、綜合性強(qiáng)、思維量大的特點(diǎn)。學(xué)生在解題過(guò)程中難入手、難得分。通過(guò)多重思維模型的構(gòu)建，讓學(xué)生形成一套科學(xué)理性，有邏輯地分析題干、回答問(wèn)題的模型，讓學(xué)生在解答綜合實(shí)驗(yàn)題中達(dá)到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：高考復(fù)習(xí)；綜合實(shí)驗(yàn)；思維建模；解題策略

對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查一直以來(lái)都是化學(xué)高考的“重頭戲”，也是學(xué)生又恨又怕、失分嚴(yán)重的“攔路虎”。在高三復(fù)習(xí)的過(guò)程中，教師如何能夠舉重若輕地在教學(xué)中攻克這個(gè)難點(diǎn)，突破這個(gè)重點(diǎn)，學(xué)生如何能夠在考試中輕松高效地解讀實(shí)驗(yàn)題，準(zhǔn)確有效地回答實(shí)驗(yàn)題，是所有高三的化學(xué)教師和學(xué)生共同關(guān)心的話題。

一、高考考情分析

2016年10月，教育部考試中心主任姜鋼在《探索構(gòu)建高考評(píng)價(jià)體系，全方位推進(jìn)高考內(nèi)容改革》一文中強(qiáng)調(diào)了高考的評(píng)價(jià)系統(tǒng)為“一體四層四翼”[1]。彰顯出考試改革的目的是想利用高考這根杠桿撬動(dòng)中學(xué)基礎(chǔ)教育教學(xué)改革。2017年全國(guó)高考中的化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題一一展現(xiàn)著這樣思想。

1.基礎(chǔ)但不簡(jiǎn)單

考查基礎(chǔ)，并不等同于只考查最簡(jiǎn)單的內(nèi)容、最基礎(chǔ)的知識(shí)、最基本的技能，而要求學(xué)生具有全面合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)、扎實(shí)靈活的應(yīng)用能力和轉(zhuǎn)化、歸納、辯證的基本思想。例如在2017年理綜Ⅰ卷26題中出現(xiàn)了陌生的反應(yīng)裝置，就要求學(xué)生有知識(shí)遷移能力，將其與所學(xué)過(guò)的常見(jiàn)儀器進(jìn)行對(duì)比并明確新儀器的用途。

2.綜合不忘細(xì)節(jié)

在2017年的化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題里，考查到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、裝置、操作、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、結(jié)論分析等各個(gè)模塊的不同方面。要求學(xué)生綜合應(yīng)用不同的思想方法，從定性、定量的不同角度觀察分析實(shí)驗(yàn)。

3.真實(shí)兼具應(yīng)用

“化學(xué)考試的實(shí)驗(yàn)題，總是在真實(shí)的化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)情境中考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)踐能力”[2]。全國(guó)Ⅰ卷考查凱氏定氮法，很容易讓人聯(lián)想到2008年的三鹿三聚氰胺毒奶粉風(fēng)波。全國(guó)Ⅱ卷考查水中溶氧量測(cè)定，更是會(huì)讓學(xué)生將其與水體富營(yíng)養(yǎng)化，水中缺氧，藻類(lèi)大量繁殖，魚(yú)類(lèi)大量死亡的生活情境聯(lián)系起來(lái)。題目中展現(xiàn)真實(shí)的生活情境，再以化學(xué)的學(xué)科語(yǔ)言來(lái)呈現(xiàn)“真實(shí)”的化學(xué)。

4.多重角度創(chuàng)新

以2017年全國(guó)Ⅰ卷26題化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題為例，第一眼，學(xué)生會(huì)感受到強(qiáng)烈的陌生感。內(nèi)容新——選取的實(shí)驗(yàn)材料為大學(xué)階段的生物實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置學(xué)生不熟悉。形式新——提問(wèn)的方式與之前的考試有較大的區(qū)別，不去問(wèn)“怎么做”，而是去問(wèn)“為什么要這樣做”。方法新——實(shí)驗(yàn)原理、裝置原理、操作原理上大多是新知識(shí)，要求學(xué)生在考試期間認(rèn)真閱讀理解新信息并加以應(yīng)用。從中，我們能明顯體會(huì)到，考題“提供形式豐富的信息，考查自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考能力”[3]。

在核心素養(yǎng)的要求下，對(duì)學(xué)生理解、加工、運(yùn)用新知識(shí)、新信息，并結(jié)合舊知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力提出了更高的要求。因此，這就要求我們?cè)诟呷慕虒W(xué)與復(fù)習(xí)備考工作中必須要考慮到高考實(shí)驗(yàn)題的考查要求，做出有針對(duì)性的調(diào)整與應(yīng)對(duì)。

二、學(xué)生學(xué)情分析

大多數(shù)的高考復(fù)習(xí)用書(shū)或?qū)W校安排的復(fù)習(xí)進(jìn)度將高考綜合實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)安排到了二輪復(fù)習(xí)，總以為到了一輪復(fù)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)中學(xué)的化學(xué)有了完整理性的認(rèn)識(shí)，這時(shí)候才適合來(lái)解答這些綜合性較強(qiáng)的題目?？墒沁@往往導(dǎo)致了學(xué)生在進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)復(fù)習(xí)之前，每每遇到這類(lèi)綜合性實(shí)驗(yàn)題時(shí)，處于一種“野蠻解題”“盲目做題”的渾渾噩噩的狀態(tài)。有部分基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)因?yàn)閼峙滦睦?，甚至連題目都未讀全或者未讀懂，就忙著尋找那些簡(jiǎn)單的顯而易見(jiàn)的問(wèn)題答案，然后草草填上了事。能否將綜合實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)提前？在學(xué)生完成元素化合物性質(zhì)的復(fù)習(xí)后，可以試著安排兩到三節(jié)課進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，讓學(xué)生在之后的解題過(guò)程中可以將學(xué)到的解題策略不斷熟悉和應(yīng)用，應(yīng)該會(huì)達(dá)到更好的效果。

三、思維建模分析

模型，原意是規(guī)范，通俗說(shuō)法是“套路”。思維模型的建構(gòu)（簡(jiǎn)稱(chēng)“思維建?！保┦峭ㄟ^(guò)抽象概括，將研究的問(wèn)題轉(zhuǎn)化歸納為普遍的規(guī)律方法，從而再利用這個(gè)規(guī)律方法解決更多類(lèi)似的問(wèn)題的思維方法。其中最為重要的是要從實(shí)踐中歸納出一種規(guī)范分析和有序思維的方法，在理論的指導(dǎo)下，又將模型方法用于指導(dǎo)實(shí)踐的應(yīng)用。因此，思維建模通常包括分析、建模和解模三個(gè)過(guò)程。

高考的綜合實(shí)驗(yàn)題具有情境真實(shí)、設(shè)問(wèn)巧妙、知識(shí)新穎、思路縝密的特點(diǎn)。由于題目求新求變，信息陌生兼之容量大，綜合性強(qiáng)，對(duì)能力的要求比較高?？墒墙獯鸫祟?lèi)的試題，必須以不變應(yīng)萬(wàn)變，將紛繁復(fù)雜的各類(lèi)信息碎片進(jìn)行系統(tǒng)高效的整理，建立起高效的解題模型來(lái)進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的分析與解答。這樣才能讓學(xué)生做到心中有方法，下筆不慌張。

在化學(xué)的學(xué)科核心素養(yǎng)中，證據(jù)推理與模型認(rèn)知是非常重要的一個(gè)維度。要求學(xué)生能對(duì)不同信息加以分析推理，建立觀點(diǎn)和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，建立模型，并運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，并能揭示現(xiàn)象背后的本質(zhì)與原理。這種能力并非只在高一高二基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理概念學(xué)習(xí)的過(guò)程中涉及和滲透，在高三的綜合性復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題的解題過(guò)程中更是非常需要學(xué)生擁有這方面的能力。

四、教學(xué)案例分析

為了解決高考綜合實(shí)驗(yàn)題學(xué)生的解題困境，筆者在一輪復(fù)習(xí)期間，應(yīng)用了兩節(jié)課時(shí)間，從四個(gè)環(huán)節(jié)多層次多角度引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)建模的方法逐步建立化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的解題模型，為學(xué)生下一階段的高效思維有效解題奠定基礎(chǔ)。

1.環(huán)節(jié)一：考點(diǎn)建模——?dú)w納法明確考點(diǎn)

在應(yīng)對(duì)“怎么考”之前，先要讓學(xué)生對(duì)“考什么”有基本的認(rèn)識(shí)，做到心中有數(shù)。在這個(gè)環(huán)節(jié)，筆者采用了歸納法引導(dǎo)學(xué)生從不同層面對(duì)考點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納。（1）先是請(qǐng)學(xué)生分析歸納2017年全國(guó)Ⅰ卷26題化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題每一個(gè)問(wèn)題的考點(diǎn)。學(xué)生通過(guò)歸納發(fā)現(xiàn)26題的9個(gè)小問(wèn)題中，有3個(gè)考查實(shí)驗(yàn)儀器（名稱(chēng)、用途），3個(gè)考查實(shí)驗(yàn)操作（原因、目的），1個(gè)考查實(shí)驗(yàn)原理（離子方程式書(shū)寫(xiě)），2個(gè)考查實(shí)驗(yàn)結(jié)論（定量計(jì)算）。幫助學(xué)生了解高考中最新最熱的考點(diǎn)及其考查方式。（2）接著教師向?qū)W生展示歸納出的表1，向?qū)W生解釋2013-2017年高考新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)試題各類(lèi)考點(diǎn)出現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)。幫助學(xué)生更深刻明確此類(lèi)題目中的高頻次考點(diǎn)。

（3）最后請(qǐng)學(xué)生歸納2017年高考考綱綜合實(shí)驗(yàn)考查要點(diǎn)。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)高考中對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)分兩部分：學(xué)習(xí)能力的要求和知識(shí)內(nèi)容的要求。對(duì)其進(jìn)行歸納后發(fā)現(xiàn)，考綱對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)的要求本質(zhì)上是要求理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析處理數(shù)據(jù)、得出合理結(jié)論（定性與定量來(lái)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果）、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案。讓學(xué)生了解到高考綜合實(shí)驗(yàn)的要求從來(lái)都不是考查一個(gè)一個(gè)分裂的考點(diǎn)，而是要把重心放在實(shí)驗(yàn)課題的全局把握上。

2.環(huán)節(jié)二：解題建?！?lèi)比法構(gòu)建模型

在建立解題模型的過(guò)程中，如果學(xué)生已有類(lèi)似的思考模型和解題策略，那么可以借鑒相似的方法，讓學(xué)生掌握和應(yīng)用起來(lái)更加得心應(yīng)手。通過(guò)不同學(xué)科間的比較，筆者發(fā)現(xiàn)，化學(xué)綜合的實(shí)驗(yàn)題與英語(yǔ)閱讀理解題有著驚人的相似，都是閱讀給定的信息，猜測(cè)分析，得出結(jié)論，再用對(duì)應(yīng)的學(xué)科語(yǔ)言表達(dá)。那么根據(jù)學(xué)生熟悉的英語(yǔ)閱讀的四段式解題策略：泛讀—精讀—猜測(cè)—結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，總結(jié)歸納出化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題三步思維模型。①一步粗讀，快速判斷：要求學(xué)生快速瀏覽整體的題干與問(wèn)題，明確實(shí)驗(yàn)的目的與原理。針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)有所不同，性質(zhì)實(shí)驗(yàn)要求操作簡(jiǎn)單現(xiàn)象明顯；制備實(shí)驗(yàn)要求轉(zhuǎn)化程度高、副產(chǎn)物少；定量檢驗(yàn)要求操作規(guī)范、結(jié)果準(zhǔn)確等。在實(shí)驗(yàn)原理解讀上要根據(jù)題目所給物質(zhì)回顧相關(guān)舊知識(shí)，同時(shí)理解題干中所給的新信息的內(nèi)涵。對(duì)于原理較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，可以借助物質(zhì)轉(zhuǎn)化流程圖體現(xiàn)出物質(zhì)變化情況。例如2017年全國(guó)Ⅰ卷26題就可將原理梳理成如下的核心物質(zhì)變化流程圖：有機(jī)氮—NH4+—NH3—NH3·H3BO4—NH4Cl。如此一來(lái)，反應(yīng)中N元素的去向一目了然。 ②二步細(xì)讀，理清思路：再次讀題必須要關(guān)注細(xì)節(jié)，弄懂實(shí)驗(yàn)裝置與操作的每一個(gè)環(huán)節(jié)。復(fù)雜的操作過(guò)程同樣可以用流程圖形式幫助理解。同樣2017年全國(guó)Ⅰ卷26題就可將操作歸納為如下的流程圖：儀器連接—清洗儀器—加料—加熱反應(yīng)—滴定操作。反應(yīng)的過(guò)程立刻清晰明了起來(lái)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)的裝置，若題目給的是整套的裝置，務(wù)必要弄懂每一個(gè)儀器的作用是什么，對(duì)于不熟悉的儀器可以大膽假設(shè)小心驗(yàn)證；若題目給的是零散的儀器，要在明確每個(gè)儀器的作用后，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理將儀器連接成完整裝置。③三步再讀，規(guī)范答題：最后的讀題要把目光聚焦在每小題的問(wèn)題上，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或?qū)?shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。答題過(guò)程中注意措辭的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性、準(zhǔn)確性。采用類(lèi)比法建模讓學(xué)生感受到了熟悉的套路，他們?cè)械慕獯鹉吧鷨?wèn)題的恐懼感消失了，同時(shí)幫助學(xué)生在研究問(wèn)題時(shí)，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣——明確主題，關(guān)注細(xì)節(jié)，回答縝密。在課堂環(huán)節(jié)，在明確三步思維模型后，仍然以2017年全國(guó)Ⅰ卷26題化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題為例題，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用新學(xué)習(xí)的模型來(lái)重新分析解構(gòu)該題。從類(lèi)比到歸納再到應(yīng)用，充分幫助學(xué)生掌握解題模型。

3.環(huán)節(jié)三：命題建模——逆向法強(qiáng)化認(rèn)知

如何再次強(qiáng)化解題模型，筆者沒(méi)有采用傳統(tǒng)的模式，重復(fù)析題解題做題過(guò)程。而是給出了一份資料——《水中溶解氧的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告》，要求學(xué)生應(yīng)用三步思維模型分析該段材料，并結(jié)合考點(diǎn)來(lái)嘗試出一道完整的綜合實(shí)驗(yàn)題。筆者執(zhí)教的高三一個(gè)班50人的出題情況統(tǒng)計(jì)如表2所示。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，學(xué)生已經(jīng)對(duì)常見(jiàn)考點(diǎn)了然于心，并且能熟練應(yīng)用三步思維模型進(jìn)行分析，在實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑淼娜纸y(tǒng)攝下，重視了實(shí)驗(yàn)裝置操作的每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。在對(duì)學(xué)生的命題進(jìn)行分析解讀后，再讓學(xué)生比對(duì)完成兩道同樣利用水中溶解氧測(cè)定為背景設(shè)計(jì)的高考題——2017年全國(guó)Ⅱ卷化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題和2016年天津高考綜合實(shí)驗(yàn)題。絕大部分的學(xué)生在解這兩道題目時(shí)既興趣盎然又胸有成竹，起到了很好的鞏固思維模型的效果。

4.環(huán)節(jié)四：答題建?！诸?lèi)法幫助記憶

學(xué)生在回答簡(jiǎn)答題時(shí)，常常存在心知肚明卻有口難言的情況，就算回答也經(jīng)常廢話連篇毫無(wú)重點(diǎn)。為了幫助學(xué)生更加科學(xué)準(zhǔn)確地答題，筆者讓學(xué)生采用分類(lèi)法將簡(jiǎn)答題分為了四大類(lèi)。分別找到了對(duì)應(yīng)的規(guī)范答題模板。①實(shí)驗(yàn)操作類(lèi)（例如氣密性檢驗(yàn)、試紙的操作等）：操作方法—現(xiàn)象描述—得出結(jié)論。②現(xiàn)象描述類(lèi)：“?！保ㄈ芤海瓣憽保ü腆w）—“空”（氣體）。③實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類(lèi)：假設(shè)情境—觀察現(xiàn)象—得出結(jié)論。④原理解釋類(lèi)：原理說(shuō)明—得出結(jié)論。運(yùn)用模板答題，學(xué)生輕松做到條理清晰，邏輯分明。

五、體會(huì)與反思

高考考查的四層目標(biāo)是“必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值”。在過(guò)去的高三教學(xué)過(guò)程中，教師往往只重視必備知識(shí)的掌握，而忽略了后面三個(gè)更高層次的目標(biāo)。近年高考命題的改革起到了“風(fēng)向標(biāo)”的作用，提醒教師要以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為根本追求，把幫助學(xué)生發(fā)展獨(dú)立思考和科學(xué)思維放在首位，這樣才能確保為高等院校輸送出更多有創(chuàng)新意識(shí)的高素質(zhì)的人才。

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