新高考背景下化學模塊間融合試題研究

福建 張紅娟

《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》優(yōu)化了課程結構，將《物質結構與性質》和《有機化學基礎》模塊由“選修”變?yōu)椤斑x擇性必修”，即所有選考化學學生的必考模塊。教材也加強了模塊間的關聯(lián)，這樣有利于學生進行學科知識的融會貫通及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。試題中含有選做試題版塊時，必考試題一般不涉及選修模塊的內容且兩個選修模塊之間也不交叉。2021年前實行新高考的省份中浙江、上海、天津、山東、海南、福建、遼寧、江蘇、湖北取消了物質結構與性質和有機化學基礎的選考，將兩個模塊均作為必考內容，在試題的呈現(xiàn)形式上會帶來一個新的變化——物質結構與性質和有機化學基礎與其他模塊之間的融合考查。

《中國高考評價體系》主要由“一核”“四層”“四翼”三部分內容組成，其中“四翼”為考查要求，即“基礎性、綜合性、應用性、創(chuàng)新性”?！吨袊呖荚u價體系》對高考考查要求中的綜合性做出如下解讀：“基礎知識內容之間、模塊內容之間、學科內容之間也應相互關聯(lián)、交織成網(wǎng)。在命制試題時，要從研究對象或事物的整體性、完整性出發(fā)，不僅要從學科內容上進行融合，凸顯對復合能力的要求，也要在試題呈現(xiàn)形式上豐富多樣”。新高考更注重試題的綜合性，包含模塊間融合的綜合性試題。2020年實行新高考的天津、山東、海南高考卷中就呈現(xiàn)了模塊間融合考查的試題。2021年進入新高考的八省舉行了適應性考試，其中，遼寧、江蘇和湖北三省的化學試題未考查物質結構類的大題，而是將物質結構知識融合到其他模塊中考查。因此，研究物質結構與性質和有機化學基礎與不同模塊間融合，對新高考的復習備考有著重要的意義。文章以近三年高考題和2021年八省新高考適應性考試題為研究對象，研究物質結構與性質和有機化學基礎模塊間融合及它們與其他必修模塊融合的考查方式，為新高考的復習備考提供教學建議。

一、物質結構與性質和其他模塊融合

1.物質結構與性質和元素周期律融合

物質結構與性質和元素周期律融合試題列于表1，物質結構與性質和元素周期律的內容是有關聯(lián)的，此類融合考查的概率最大。在復習備考時，要打破教材中必修和選修的界限，將知識歸納整理?！拔弧睘樵卦谠刂芷诒碇械奈恢茫ㄔ有驍?shù)，族和周期?！皹嫛睘樵咏Y構和物質結構，原子結構既包含必修二的最外層電子數(shù)、電子層數(shù)、核電荷數(shù)，也包含物質結構與性質的核外電子(或價電子)排布式或軌道表達式?！靶浴睘樵匦再|和物質性質，元素性質包括定性的金屬性、非金屬性和定量的第一電離能、電負性。從原子結構、元素在元素周期表中的位置、元素的性質這3個角度認識元素，從元素在元素周期表中的位置、元素的化合價、物質類別這3個角度認識含某元素的物質的化學性質。引導學生建立原子結構—元素位置—元素性質—物質性質—物質用途之間的關聯(lián)，促進學生對元素化合物系統(tǒng)認識方式的形成。

表1 物質結構與性質和元素周期律融合試題

2.物質結構與性質和反應原理融合

(1)在物質結構類試題中考查反應原理知識

2020年全國Ⅱ卷第35題以我國科學家2019年發(fā)表在《科學》期刊的新型鈣鈦礦電池為情境，不僅考查鈣鈦礦的結構，還考查反應機理。在物質結構類大題中也可以融合考查物質的催化機理，如2020年全國Ⅰ卷第10題銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]-催化甲醇羰基化的反應機理和2020年全國Ⅱ卷第11題Fe(CO)5催化某反應的機理都可以在物質結構類試題中融合考查。反應過程中伴隨著能量的變化，若給出催化過程中的能壘圖，則可考查活化能或反應熱的計算。物質結構類試題常以新材料或功能材料為情境，不僅可以考查材料的結構特點及其性質，還可以考查其在催化或其他領域的作用機理。

(2)在反應原理題中考查物質結構類相關知識

2020年天津卷第16(5)題在離子濃度計算中融合考查碳酸根離子的空間構型，2021年遼寧適應性試卷第18題反應原理題中融合考查乙二醇易溶于水的原因。在反應原理題中，不僅可以考查微粒的空間構型，還可以融合考查微粒中心原子的雜化類型、共價鍵類型、σ鍵的數(shù)目、大π鍵的表示、從結構角度解釋物質性質等。若涉及配合物，也可以考查配合物的結構及性質。

3.物質結構與性質和物質轉化融合

2020年天津卷第13題將物質結構與性質結合了元素周期律，同時涉及一些基本概念的考查，形式較為新穎，對學生的基礎知識提出了更高的要求。此題用元素將物質結構和物質轉化串起來，前兩個小題考查元素周期律和物質結構與性質的常規(guī)考點，后兩個小題考查這三種元素組成的物質的性質。這兩部分雖然融合在一道大題里，但考查的知識相對獨立，可以用已有的知識體系和解題模型解答此類融合試題。

4.物質結構與性質和實驗融合

2020年海南卷第7題以CuSO4溶液中滴加氨水至過量的實驗為情境，2021年江蘇適應性試卷第10題以葡萄糖的銀鏡反應實驗為情境，融合考查實驗原理、現(xiàn)象和物質結構特點；2021年遼寧適應性試卷第17題實驗題考查基態(tài)Cr原子的電子排布式。配合物的制備是教材里學生必做的實驗，要求掌握實驗過程、原理、應用及配合物的結構特點。實驗題中有涉及物質的均可考查物質的結構特點。因此復習時要引導學生從宏觀辨識(實驗現(xiàn)象)與微觀探析(物質結構變化)角度去理解實驗中的變化。

二、有機化學基礎和其他模塊融合

1.有機化學基礎和物質轉化融合

2018年天津卷第7題物質轉化流程題中以格氏反應為信息考查有機反應機理，這種考查方式比較新穎。有機合成類試題常根據(jù)已知信息推斷產物或反應物進行考查，要求學生掌握反應機理的推斷與應用，并考查信息獲取與加工能力和證據(jù)識別與推理能力。

2.有機化學基礎和電化學融合

有機化學基礎和電化學融合的試題列于表2。電化學中常以有機物為背景，由于復雜有機物中元素化合價不易判斷，導致電極上的有機反應類型判斷和得失電子數(shù)計算不準確?？赏ㄟ^有機反應中“多氫少氧”為還原反應，“多氧少氫”為氧化反應來判斷電極上的反應類型?；蛘咄ㄟ^一極較簡單的電極反應幫助判斷，如燃料電池中氧氣在正極反應，燃料在負極被氧化，有機物的失電子數(shù)可通過總反應中氧氣的消耗量來間接計算。

表2 有機化學基礎和電化學融合試題

3.有機化學基礎和反應原理融合

有機化學基礎和反應原理融合試題列于表3。在化學反應原理題中，常以有機物為研究對象，考查反應原理的相關知識。在有機題中不僅可以考查反應條件對產率的影響，還可以考查合成路線中某一步反應機理的探究、反應中的能量變化或反應平衡的限度等。

表3 有機化學基礎和反應原理融合試題

續(xù)表

4.有機化學基礎和實驗融合

有機化學基礎和實驗融合以有機實驗題的形式出現(xiàn)，列于表4。聚合物制備的實驗比較少見，學生對有機聚合反應中反應物和生成物的性質比較陌生，重點考查學生的信息獲取與加工能力。有機實驗題在信息設置時除了文字表述之外，側重于對數(shù)據(jù)、圖表、圖示等非文字信息的處理，考查學生獲取和加工信息的能力，以及分析和解決化學問題的能力。

表4 有機化學基礎和實驗融合試題

三、物質結構與性質和有機化學基礎融合

物質結構與性質和有機化學基礎融合分為兩類，一類是物質結構類試題中以有機物為素材，另一類是有機題中考查物質的結構特點，列于表5。教材中這兩部分知識已存在交叉融合，如《有機化學基礎》介紹有機化合物的分子結構時，碳原子之間的σ鍵和π鍵，氫鍵與DNA、氫鍵與醇類性質等；《物質結構與性質》深入分析和研究“甲烷”“乙烯”“苯”“蛋白質”等有機化合物的結構。有機化合物大多是分子晶體，原子間通過共價鍵形成分子，分子之間通過范德華力或者氫鍵形成晶體，試題?？疾橛袡C物結構中σ鍵和π鍵的個數(shù)、碳原子的雜化方式、共價鍵的極性、結構對有機物性質的影響等。

表5 物質結構與性質和有機化學基礎融合試題

四、教學思考

1.重視基礎必備知識的掌握

高考化學試題注重考查學科主干內容，同時探索知識內容的綜合性考查。從前面的研究來看，目前模塊間的融合只是考查形式的融合，考查內容并沒有交叉融合，依然是考綱要求的必備知識。知識積累是能力提升的前提和保障，只有扎實掌握基礎核心主干知識才能以不變應萬變。學生在備考時要緊緊圍繞核心主干的知識展開復習，增強復習的針對性，提升學習效率。

2.加強學科核心素養(yǎng)和關鍵能力的培養(yǎng)

隨著新高考改革的深入，模塊間的融合將更為廣泛，交叉更為深入。模塊間的深度融合考查學生高階思維和問題解決能力，需要具備學科核心素養(yǎng)和關鍵能力。融合型實驗題考查學生實驗操作與探究能力，需具備科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。其他模塊間深度融合的試題則考查學生信息獲取與加工能力和證據(jù)識別與推理能力，需具備的化學核心素養(yǎng)有宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知。在高三復習備考中，教師應授之以漁，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)和關鍵能力。