高考化學(xué)信息型方程式復(fù)習(xí)備考策略研究

申燕　解慕宗　徐俊龍

摘要： 化學(xué)方程式書寫既是高中化學(xué)核心知識(shí)，又是高考的重點(diǎn)和易失分點(diǎn)。根據(jù)信息處理方式的不同對(duì)近六年新課標(biāo)Ⅰ卷非選擇必做題中的信息型方程式進(jìn)行分類，并以2018年深圳市高三第二次模擬考試相關(guān)數(shù)據(jù)為參考依據(jù)，針對(duì)信息型方程式書寫提出有效的復(fù)習(xí)備考策略。

關(guān)鍵詞： 信息型方程式; 數(shù)據(jù)分析; 新課標(biāo)Ⅰ卷; 復(fù)習(xí)備考

文章編號(hào)： 1005-6629（2019）5-0022-06 ? ? ? ? ? ?中圖分類號(hào)： G633.8 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 ?引言

化學(xué)方程式是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，也是化學(xué)學(xué)科重要的符號(hào)語(yǔ)言，它精煉地表述了物質(zhì)的反應(yīng)過(guò)程。在高中化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，方程式的書寫占據(jù)舉足輕重的地位，學(xué)生在書寫方程式的過(guò)程中可以通過(guò)符號(hào)表征[1]的方式理解化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，分析物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，精準(zhǔn)把握其中量的關(guān)系。高考中化學(xué)方程式的考查形式多為信息型方程式（或稱為陌生方程式），此類方程式的書寫并非純粹的知識(shí)點(diǎn)再現(xiàn)，需要考生理解方程式所承載的豐富信息和學(xué)科內(nèi)涵。以信息型方程式的書寫為抓手，可以改變通過(guò)機(jī)械記憶即可得到高分的模式，促進(jìn)化學(xué)觀念的內(nèi)化和學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。然而，新情境中的符號(hào)表征對(duì)考生而言困難重重，故應(yīng)提升復(fù)習(xí)的針對(duì)性和有效性。

近年來(lái)，信息型方程式的書寫是新課標(biāo)Ⅰ卷的考查重點(diǎn)，其考查形式可分為書寫離子方程式和化學(xué)方程式，考查內(nèi)容涵蓋氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)。本文基于信息處理方式的差異對(duì)近六年新課標(biāo)Ⅰ卷中的信息型方程式進(jìn)行歸類解析，基于SOLO分類理論[2]分析書寫不同類型信息型方程式需達(dá)到的思維等級(jí)水平，并以2018年深圳市高三第二次模擬考試有關(guān)信息型方程式的數(shù)據(jù)為參考依據(jù)，比較三類不同的信息型方程式的難度系數(shù)、難度曲線圖，探索其中的變化規(guī)律與趨勢(shì)，以期為復(fù)習(xí)備考提供參考。

2 ?試題研究與數(shù)據(jù)分析

信息型方程式在教材中未出現(xiàn)，陌生度高，故考查時(shí)在題干中會(huì)給予一定的有關(guān)該反應(yīng)的信息，所給信息主要集中在兩方面： 物質(zhì)信息，即主要的反應(yīng)物、產(chǎn)物信息，與反應(yīng)相關(guān)的物質(zhì)（如催化劑）信息;環(huán)境信息，包括反應(yīng)能夠發(fā)生的條件信息（如高溫等），反應(yīng)發(fā)生的或物質(zhì)穩(wěn)定存在的酸堿性環(huán)境信息，氧化還原環(huán)境信息（如陽(yáng)極等）。

2.1 ?2013～2018年新課標(biāo)Ⅰ卷信息型方程式分析

按照對(duì)信息處理方式的不同，近六年新課標(biāo)Ⅰ卷中信息型方程式大體可分為三類：

2.1.1 ?“直接提取”類

此類題目同時(shí)給出物質(zhì)信息（或主要物質(zhì)信息）以及環(huán)境信息，信息的呈現(xiàn)以圖像、表格等非文本形式為主，考生需對(duì)信息進(jìn)行有效提取，才能正確作答。如2016年新課標(biāo)Ⅰ卷第28題（2）要求寫出制備ClO2的化學(xué)方程式，從流程圖中即可獲得反應(yīng)物為H2SO4、 SO2和NaClO3，生成物為NaHSO4和ClO2，以及反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境信息為常溫下的酸性環(huán)境。

從SOLO分類理論來(lái)看，書寫此類方程式時(shí)，需要考生從圖表中獲取物質(zhì)及環(huán)境信息，并應(yīng)用守恒思想（元素守恒、得失電子守恒、電荷守恒等）將其配平。此過(guò)程中，考生能夠通過(guò)多個(gè)未經(jīng)整合的線索解決問(wèn)題，故完成該類方程式書寫的思維層次屬于多元結(jié)構(gòu)（M）水平。

2.1.2 ?“判斷推理”類

在此類方程式題目中，發(fā)生反應(yīng)的環(huán)境信息是已知的，而部分主要反應(yīng)物或產(chǎn)物的信息卻是未知的，考生需依據(jù)化學(xué)學(xué)科知識(shí)或原理推斷出未知物質(zhì)。如2013年新課標(biāo)Ⅰ卷第27題（3），由“酸浸”時(shí)加入H2SO4和H2O2，可判斷反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境為常溫下的酸性環(huán)境;此外，考生還需基于得失電子守恒思想對(duì)部分未知產(chǎn)物進(jìn)行推斷，根據(jù)鈷的化合價(jià)從反應(yīng)物L(fēng)iCoO2中的+3價(jià)降為CoSO4中的+2價(jià)，得出H2O2中-1價(jià)氧的化合價(jià)需升高，即可判斷出另一主要產(chǎn)物為O2。

對(duì)于此類信息型方程式的書寫，考生除需從題干中獲取反應(yīng)的環(huán)境信息，還需關(guān)聯(lián)各模塊的學(xué)科知識(shí)對(duì)未知物質(zhì)進(jìn)行推斷，根據(jù)酸堿環(huán)境分析能夠與環(huán)境共存的物質(zhì)，再結(jié)合守恒思想進(jìn)行配平?？忌谖镔|(zhì)推斷的過(guò)程中使思維產(chǎn)生了邏輯關(guān)聯(lián)，因此相應(yīng)的思維層次為關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)（R）水平。

2.1.3 ?“綜合分析”類

此類題目?jī)H給出部分的主要物質(zhì)信息，而環(huán)境信息則以間接形式給出或不給出。如2015年新課標(biāo)Ⅰ卷第27題（6）要求寫出以硼酸和金屬鎂為原料制備單質(zhì)硼的化學(xué)方程式?？忌鑼?duì)硼酸的性質(zhì)進(jìn)行聯(lián)想、類比和遷移，通過(guò)類比與其同主族的鋁元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的性質(zhì)，推斷反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境應(yīng)為高溫，最終判斷金屬鎂轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物。

書寫此類信息型方程式時(shí)，考生需要根據(jù)題目中給出的部分物質(zhì)信息，推斷反應(yīng)能夠發(fā)生的環(huán)境信息和其他物質(zhì)信息。考生需超越問(wèn)題本身形成個(gè)性化的推理方式來(lái)解決問(wèn)題，思維層次應(yīng)達(dá)到拓展抽象（E）水平。

從SOLO分類理論的角度可以看出，三類信息型方程式對(duì)考生思維水平的要求逐級(jí)上升?；谝陨戏治?，筆者對(duì)近六年新課標(biāo)Ⅰ卷非選擇必做題中的信息型方程式進(jìn)行分類匯總，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

近六年新課標(biāo)Ⅰ卷出現(xiàn)的信息型方程式主要集中于“直接提取”和“判斷推理”兩種類型，而對(duì)“綜合分析”類方程式書寫考查較少，反映了新課標(biāo)Ⅰ卷重點(diǎn)考查學(xué)生必備的核心知識(shí)和關(guān)鍵能力，要求學(xué)生具備化學(xué)基本觀念、掌握化學(xué)思維方法，體現(xiàn)了試題的基礎(chǔ)性和綜合性。從思維層次看，對(duì)M水平和R水平考查的比重較大，對(duì)E水平的考查較少，這與新課標(biāo)Ⅰ卷以綜合性較強(qiáng)的試題多維度考查學(xué)生綜合能力的特點(diǎn)是一致的。E層次的試題要求考生具備很高的綜合素養(yǎng)[3]，能夠體現(xiàn)考試的選拔甄別功能。

2.2 ?對(duì)2018年深圳市高三第二次模擬考試信息型方程式的分析

2.2.1 ?信息型方程式的分類

基于上述分類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)2018年深圳市高三第二次模擬考試非選擇必做題中有關(guān)信息型方程式（共5小題）進(jìn)行歸類分析。

第（2）小題的難度系數(shù)為0.34，考生需推斷其中的氧化產(chǎn)物，因此屬于“判斷推理”類信息型方程式。第（3）小題的難度系數(shù)為0.25，考生需依據(jù)流程綜合分析參與反應(yīng)的物質(zhì)及反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境，并根據(jù)題意對(duì)反應(yīng)相關(guān)原理或路徑做出判斷，因此屬于“綜合分析”類信息型方程式。

第（1）小題的難度系數(shù)為0.54，該小題的物質(zhì)和環(huán)境信息均已給出，屬于“直接提取”類信息型方程式。第（3）小題的難度系數(shù)為0.47，該小題的物質(zhì)信息已給出，并指明為陽(yáng)極環(huán)境，屬于“直接提取”類信息型方程式。

匯總數(shù)據(jù)可知： 方程式書寫中，信息處理方式相同，難度系數(shù)也相近，且隨所給信息的減少，其相應(yīng)的難度系數(shù)逐漸減小（見表2）。說(shuō)明方程式書寫時(shí)需要考生綜合推斷的思維容量越大，其方程式書寫難度就越大，且相應(yīng)的成績(jī)表現(xiàn)就會(huì)越不理想。

2.2.2 ?三類信息型方程式難度曲線分析

一般來(lái)說(shuō)，全卷得分高的學(xué)生，在某道題目上的正答率也應(yīng)較高。故在考試數(shù)據(jù)分析中，通常會(huì)制作試卷或題目的難度曲線圖來(lái)直觀地反映試題的質(zhì)量和學(xué)生的答題情況。圖像中該曲線的理想狀態(tài)應(yīng)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，即對(duì)低分段考生而言試題偏難，對(duì)高分段考生而言試題較為容易。此次考試的全卷難度曲線（見圖1）呈現(xiàn)出了理想的上升趨勢(shì)，說(shuō)明此次考試試題整體難度適中，區(qū)分度良好。

本文通過(guò)計(jì)算各個(gè)分?jǐn)?shù)段考生在每道信息型方程式書寫考題中的難度系數(shù)值，并求得同類信息型方程式在相同分?jǐn)?shù)段難度的平均值，得到三類信息型方程式的難度曲線圖。

理想情況下，三類信息型方程式的難度曲線與全卷的難度曲線應(yīng)接近重合，兩者之間的區(qū)域面積可用于表征兩者的偏離程度。由圖可知，三類信息型方程式難度曲線圖偏離全卷難度曲線的程度從“直接提取”類到“判斷推理”類再到“綜合分析”類逐漸增大。比較三類信息型方程式難度曲線偏離程度、表2中的平均難度系數(shù)以及相應(yīng)的SOLO思維水平，三者數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出較高的契合度。從曲線整體趨勢(shì)看，40分以下的考生完成三類信息型方程式均很困難（難度系數(shù)不足0.1）;對(duì)于40分以上的考生群體，三類信息型方程式的掌握情況隨總分分?jǐn)?shù)段的提升而愈發(fā)良好。

以全卷難度曲線為參考輔助線，若實(shí)際曲線上的點(diǎn)偏離輔助線越遠(yuǎn)，則說(shuō)明該點(diǎn)對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)段的學(xué)生在學(xué)習(xí)能力范圍內(nèi)本應(yīng)得分的題目中失分越嚴(yán)重，相對(duì)應(yīng)的題型在復(fù)習(xí)過(guò)程中應(yīng)得到重點(diǎn)關(guān)注。平行于全卷難度曲線分別作另外三條曲線的切線，切點(diǎn)即為最大偏離點(diǎn)，將該偏離點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)段定義為“最大偏離分?jǐn)?shù)段”?！爸苯犹崛　鳖愋畔⑿头匠淌綄?duì)應(yīng)的“最大偏離分?jǐn)?shù)段”為30～39分，這部分學(xué)生化學(xué)成績(jī)中等偏下，約占全市考生總?cè)藬?shù)的8%;“判斷推理”類信息型方程式對(duì)應(yīng)的“最大偏離分?jǐn)?shù)段”為50～59分，約占全市考生總?cè)藬?shù)的14%，該學(xué)生群體的成績(jī)表現(xiàn)為中等水平;而對(duì)于“綜合分析”類信息型方程式的書寫，總分在60～69的學(xué)生群體偏離程度最大，此部分學(xué)生為中等偏上水平，約占全市考生總?cè)藬?shù)的18%。清晰的考生群體分?jǐn)?shù)段劃分可以為分層教學(xué)提供參考，也為處于不同分?jǐn)?shù)段的學(xué)生點(diǎn)明了復(fù)習(xí)應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)和需突破的難點(diǎn)。

以上數(shù)據(jù)亦呈現(xiàn)出三類信息型方程式對(duì)應(yīng)的“最大偏離分?jǐn)?shù)段”中的考生人數(shù)依次增加，這就說(shuō)明大部分考生通過(guò)二輪復(fù)習(xí)已經(jīng)掌握了“直接提取”類信息型方程式的書寫方法，其中總分在80分以上的學(xué)生群體（約為全市化學(xué)學(xué)科成績(jī)排名的前19%）已經(jīng)熟練掌握了此類信息型方程式的書寫方法（難度系數(shù)大于0.8，超過(guò)了全卷的難度系數(shù)），故考后應(yīng)將精力集中于另兩類方程式的強(qiáng)化鞏固，進(jìn)一步提煉兩類方程式的書寫技巧，力求實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破。特別是“綜合分析”類信息型方程式，對(duì)于分?jǐn)?shù)段為90～100分的學(xué)生（約為全市化學(xué)成績(jī)排名的前4%），此題的難度系數(shù)約為0.8，說(shuō)明大部分學(xué)優(yōu)生通過(guò)有效訓(xùn)練完全能夠駕馭此類方程式的書寫。

此外，圖中“直接提取”類和“判斷推理”類曲線出現(xiàn)了交叉。究其原因，試題的難度值隨未知物質(zhì)推斷過(guò)程的復(fù)雜程度、方程式配平的難易程度而波動(dòng)，且受控于學(xué)生對(duì)各個(gè)不同知識(shí)模塊的認(rèn)知水平的差異。

3 ?思考與建議

3.1 ?呈現(xiàn)問(wèn)題鏈，變式巧訓(xùn)練

信息型方程式的書寫往往陌生度高、信息量大，需要學(xué)生既具備較強(qiáng)的信息獲取、加工和整合能力，又能綜合各模塊知識(shí)、利用有效證據(jù)進(jìn)行推理。因此，復(fù)習(xí)備考時(shí)應(yīng)在精選習(xí)題的基礎(chǔ)上，圍繞“一題多變”開展變式訓(xùn)練，逐漸合理科學(xué)地變換題目所給信息，增大解題的思維容量。教師應(yīng)基于對(duì)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的研究，呈現(xiàn)一系列邏輯嚴(yán)密的SOLO問(wèn)題鏈，通過(guò)簡(jiǎn)約而高品質(zhì)的思維層級(jí)問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生思考內(nèi)容的彈性和靈活度[4]，促使學(xué)生多維而有序地掌握書寫各類信息型方程式的方法，在應(yīng)用方法的過(guò)程中提升不同情境下劣構(gòu)問(wèn)題的解決能力。

以“ClO2的制備”為例，設(shè)計(jì)出以下SOLO問(wèn)題鏈，如表3所示。

SOLO問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)，讓不同思維水平的學(xué)生都能找到適合自己的“最近發(fā)展區(qū)”，打破了學(xué)生凌亂存儲(chǔ)知識(shí)的狀態(tài)，使學(xué)生感受到知識(shí)間豐富的邏輯關(guān)系，建立對(duì)程序性知識(shí)的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。

3.2 ?分層次設(shè)計(jì)，進(jìn)階式學(xué)習(xí)

3.2.1 ?基礎(chǔ)為本，體現(xiàn)復(fù)習(xí)的精度

對(duì)于學(xué)習(xí)程度中等偏下的學(xué)生，建議將主要精力集中于“直接提取”類信息型方程式的突破。此類信息型方程式書寫失誤的主要原因是未能準(zhǔn)確從題目中獲取有效物質(zhì)和環(huán)境信息，或未能熟練掌握方程式的配平方法。因此，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注重對(duì)常見信息來(lái)源形式（如流程圖、反應(yīng)裝置圖等）的總結(jié)歸納，不斷培養(yǎng)學(xué)生獲取有效信息的能力;該部分學(xué)生還需進(jìn)一步鞏固方程式的配平技巧，提升對(duì)信息的加工整合能力，在不斷夯實(shí)必備知識(shí)的同時(shí)，逐漸形成清晰的物質(zhì)觀及反應(yīng)觀。總之，對(duì)于此類學(xué)生，應(yīng)立足于基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力，通過(guò)契合學(xué)生認(rèn)識(shí)水平的問(wèn)題設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維聚焦，促使知識(shí)理解的模型化，提升復(fù)習(xí)的精度，讓學(xué)生學(xué)有所獲。

3.2.2 ?能力為先，反映知識(shí)的廣度

對(duì)于學(xué)習(xí)能力中等及中等偏上的學(xué)生，則可重點(diǎn)訓(xùn)練“判斷推理”類信息型方程式的書寫。該部分學(xué)生對(duì)方程式的配平技巧駕輕就熟，對(duì)于此類信息型方程式的書寫，基于證據(jù)進(jìn)行有效推斷是關(guān)鍵，正確的推斷源于學(xué)生對(duì)各模塊主干知識(shí)的熟練掌握，需要學(xué)生運(yùn)用化學(xué)學(xué)科思想統(tǒng)攝基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理的關(guān)聯(lián)應(yīng)用。近六年新課標(biāo)Ⅰ卷中信息型方程式中物質(zhì)推斷的依據(jù)如表4所示，此類信息型方程式涉及的知識(shí)點(diǎn)眾多，而知識(shí)的機(jī)械記憶對(duì)方程式的正確書寫并無(wú)助益。因此，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)反映知識(shí)的廣度，融入典型素材，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行階梯式設(shè)計(jì)，有效化解學(xué)習(xí)過(guò)程中的思維障礙點(diǎn)，提升學(xué)生的高階思維能力?？傊?，對(duì)于此類學(xué)生，應(yīng)以高階思維能力的提升為目標(biāo)，通過(guò)豐富的素材、恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)提升知識(shí)的廣度。

3.2.3 ?素養(yǎng)為重，彰顯思維的深度

學(xué)優(yōu)生已構(gòu)建了完整的高中化學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，并具備一定的綜合分析判斷能力，能夠熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決新情境下的陌生問(wèn)題。對(duì)于此類學(xué)生，應(yīng)關(guān)注學(xué)生的深層思考和深度復(fù)習(xí)，通過(guò)“綜合分析”類方程式的書寫組織開展預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)、解釋等高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)，想方設(shè)法及時(shí)捕捉學(xué)生在課堂上展示的認(rèn)識(shí)角度，使學(xué)生的認(rèn)識(shí)思路得以外顯，偏差認(rèn)識(shí)得到糾正，認(rèn)識(shí)模型在潛移默化中得到構(gòu)建、鞏固和運(yùn)用[5]。因此，此類方程式的書寫有助于彰顯思維的深度，有效防止消極思維定勢(shì)的形成，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，提升思維品質(zhì)，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

致謝： 向?qū)Ρ菊撐慕o予悉心指導(dǎo)以及數(shù)據(jù)支持的深圳市化學(xué)教研員吳運(yùn)來(lái)老師表示衷心感謝！

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