初高中化學(xué)銜接命題研究
——以類比推理題為例

李世同，吳 林

（哈爾濱師范大學(xué)教師教育學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150025）

初、高中化學(xué)知識(shí)內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)存在差異，“初中化學(xué)是入門學(xué)科，屬于公民素質(zhì)教育。初中化學(xué)教材內(nèi)容是科學(xué)有序的，但并不追求邏輯嚴(yán)密和系統(tǒng)完整。高中化學(xué)是在義務(wù)教育基礎(chǔ)上實(shí)施的較高層次的基礎(chǔ)教學(xué)。高中化學(xué)知識(shí)的理論水平內(nèi)容、深度和難度都提高了很大的一個(gè)層次”［1］。因此在初、高中化學(xué)知識(shí)側(cè)重角度不同且難度提升較大的情況下，如何降低跨越初中與高中化學(xué)知識(shí)“臺(tái)階”難度就成了值得探討的問題。因此有必要在試題命制過程中，加入初、高中化學(xué)銜接的相關(guān)試題。

一、類比推理題簡述

初中化學(xué)學(xué)習(xí)屬于化學(xué)啟蒙階段，知識(shí)內(nèi)容相對(duì)淺顯，若知識(shí)挖掘深度不夠?qū)е轮R(shí)間的內(nèi)在脈絡(luò)不清，會(huì)給學(xué)生造成一種化學(xué)知識(shí)零散且難于記憶的假象，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣不利。同時(shí)“學(xué)生聽懂、理解化學(xué)知識(shí)，到自己會(huì)靈活運(yùn)用化學(xué)知識(shí)還有很大的差距”［2］。因此在命制習(xí)題過程中應(yīng)有一類習(xí)題可以挖掘知識(shí)脈絡(luò)，提升學(xué)生分析能力。尤其是“部分化學(xué)知識(shí)要求學(xué)生既要知其然，更要知其所以然，學(xué)生要學(xué)會(huì)遷移知識(shí)解決問題”［3］。

類比推理題以考查學(xué)生分析能力和知識(shí)遷移為主要內(nèi)容，題干通常以發(fā)掘初、高中化學(xué)知識(shí)銜接為主要內(nèi)容，試題模式通過題干展示信息，結(jié)合學(xué)生所應(yīng)具有的知識(shí)儲(chǔ)備，經(jīng)過分析、推理和知識(shí)遷移，從而得出高于學(xué)生現(xiàn)有化學(xué)知識(shí)水平的答案。類比推理題的出現(xiàn)有利于建構(gòu)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，“能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及變化規(guī)律提出可能的假設(shè)。通過分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征”［4］。將氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、金屬活動(dòng)性和元素周期律等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行模塊化整合，促進(jìn)知識(shí)脈絡(luò)建立，理清化學(xué)知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系，提升學(xué)生化學(xué)綜合能力，從而達(dá)到“拉近”初、高中化學(xué)距離的目的。例如哈爾濱市2015 年中考試題：元素的化合價(jià)高低與許多物質(zhì)的命名有關(guān)。如錳酸鉀、高錳酸鉀，其中錳元素的化合價(jià)分別為+6、+7。氯元素常見的化合價(jià)有+7、+5、+1、-1 等，由此推測鈉元素、氧元素和+7 價(jià)氯元素三種元素組成的化合物的名稱為①______，化學(xué)式為②______。（試題答案：①高氯酸鈉 ②NaClO4）評(píng)析：根據(jù)高錳酸鉀和錳酸鉀中錳元素的化合價(jià)區(qū)別而導(dǎo)致命名的差異，再結(jié)合已知氯酸鉀中氯元素的化合價(jià)為+5 價(jià)，從而推理出高氯酸鈉的名稱和化學(xué)式，學(xué)生通過該題的學(xué)習(xí)，可以加深理解化學(xué)式命名的基本原則，對(duì)于后續(xù)出現(xiàn)的未知物質(zhì)名稱能有一定的理解。

二、試題案例與分析

（一）氧化還原反應(yīng)相關(guān)類比推理題

人教版義務(wù)教育初中教科書中將氧化反應(yīng)定義為物質(zhì)與氧氣發(fā)生的反應(yīng)，還原反應(yīng)定義為含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)［5］，人教版八年級(jí)化學(xué)提出氧氣提供了氧而具有氧化性。對(duì)于其他物質(zhì)是否具有氧化性沒有提及。還原反應(yīng)相關(guān)內(nèi)容在教材中出現(xiàn)次數(shù)相對(duì)較多，在“第五章課題1 質(zhì)量守恒定律”中出現(xiàn)氫氣還原氧化銅的化學(xué)方程式，在“第六章課題1 金剛石、石墨和C60”實(shí)驗(yàn)6-2 中通過木炭還原氧化銅的反應(yīng)引出還原反應(yīng)相關(guān)定義，并提出碳具有還原性，通過碳的還原性可以應(yīng)用于冶金工業(yè)。在“課題3 二氧化碳和一氧化碳”中給出一氧化碳還原氧化銅的化學(xué)方程式，同時(shí)指出一氧化碳也具有還原性可應(yīng)用于金屬冶煉。通過總結(jié)可知人教版八年級(jí)化學(xué)提出了“具有氧化性物質(zhì)氧氣和具有還原性的物質(zhì)氫氣、碳和一氧化碳”，沒有提及氧化劑與還原劑的相關(guān)定義。

在人教版化學(xué)必修1 第一章第三節(jié)“氧化還原反應(yīng)”中，定義氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中同時(shí)發(fā)生的，并且從化合價(jià)和電子轉(zhuǎn)移角度理解在同一化學(xué)反應(yīng)中氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)有何區(qū)別，同時(shí)給出了氧化劑與還原劑的定義?？梢姵?、高中氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)無論是知識(shí)容量還是知識(shí)難題都出現(xiàn)了較大的提升，在高中學(xué)習(xí)初期學(xué)生難以理解“氧化反應(yīng)+還原反應(yīng)=氧化還原反應(yīng)”也就變得情有可原。因此通過類比推理題的練習(xí)可以預(yù)先理解氧化還原反應(yīng)在初、高中存在的差異和關(guān)聯(lián)。

（二）元素周期律相關(guān)類比推理題

人教版八年級(jí)化學(xué)第三單元課題3 元素中簡要介紹“周期”和“族”的內(nèi)容，如周期數(shù)、族數(shù)和同族元素化學(xué)性質(zhì)相似等內(nèi)容，并將元素周期表中元素分為金屬元素、非金屬元素和稀有氣體元素，并指出元素周期表中含有的內(nèi)容十分豐富，但由于初中生所學(xué)知識(shí)限制，尚不能完全掌握。學(xué)生對(duì)于元素周期表中未知元素有著很強(qiáng)的好奇心，通過已知元素推斷未知元素的性質(zhì)，可以很好地激發(fā)學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)的探索欲。在人教版化學(xué)必修1 第四章第二節(jié)“元素周期律”中講述了金屬性和非金屬性的相關(guān)內(nèi)容。

元素周期律相關(guān)內(nèi)容在初、高中教學(xué)中同樣面臨著知識(shí)容量和知識(shí)難題都出現(xiàn)了較大提升的問題?？梢越柚私贪婢拍昙?jí)化學(xué)第一單元課題2“金屬的化學(xué)性質(zhì)”中給出的金屬活動(dòng)順序與元素周期表知識(shí)相結(jié)合減少斷層問題，如通過分析“K、Ca、Na、Mg、Al……”在元素周期表中的位置判斷出金屬活動(dòng)性與元素周期律的關(guān)系。甚至可以通過金屬活動(dòng)順序在元素周期表中的位置推斷出非金屬元素的相應(yīng)性質(zhì)，這樣的思維訓(xùn)練可以在不增加學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)的基礎(chǔ)上提升化學(xué)核心素養(yǎng)。

題目1.（2019 年初中升學(xué)考試）類比金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)，某些非金屬單質(zhì)間也能發(fā)生置換反應(yīng)，如Cl2比Br2活潑，能與HBr 發(fā)生反應(yīng)：Cl2+2HBr=2HC1+Br2已知C12比N2活潑，則C12與NH3在一定條件下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。（試題答案：3Cl2+2NH3=6HC1+N2）試題分析：學(xué)生對(duì)于金屬活動(dòng)性的認(rèn)知比較深刻。在金屬活動(dòng)性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來［6］。依托于學(xué)生對(duì)于金屬活動(dòng)性的理解，順勢(shì)提出對(duì)于非金屬元素組成的物質(zhì)也具有相似的遞變規(guī)律。增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)于元素周期律的認(rèn)知，又提升了學(xué)生證據(jù)推理的能力，同時(shí)能激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。

題目2.（原創(chuàng)題）活動(dòng)性順序的歸納總結(jié)與元素周期律有密切的關(guān)系，請(qǐng)根據(jù)金屬活動(dòng)性中金屬元素的先后順序與元素周期表中金屬元素在族和周期中的位置關(guān)系進(jìn)行歸納總結(jié)，圖1 是部分元素周期表：判斷右側(cè)局部元素周期表中最活潑的金屬元素是①____（填元素符號(hào)），在同一周期中金屬元素由左至右活動(dòng)性依次②____（填“增強(qiáng)”或“減弱”）（試題答案：①Rb ②減弱）試題分析：初中階段金屬活動(dòng)性和元素周期律的相關(guān)知識(shí)彼此獨(dú)立，學(xué)生機(jī)械記憶金屬活動(dòng)順序表，對(duì)于該部分的知識(shí)認(rèn)知深度不夠。在教學(xué)的過程中，學(xué)生對(duì)于金屬活動(dòng)性的理解比較吃力，在判斷金屬與酸溶液和鹽溶液能否發(fā)生反應(yīng)時(shí)易出現(xiàn)混淆。本題通過文字描述介紹金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱與在元素周期表中的順序有關(guān)。學(xué)生建構(gòu)起在元素周期表同族中向下金屬活動(dòng)性增強(qiáng)，同周期向右金屬活動(dòng)性減弱的思想。

圖1 部分元素周期表

三、命題原則與命題知識(shí)點(diǎn)歸納

1.命題原則。類比題旨在培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移能力，命制此類試題過程中不需要做到講什么就考什么。要通過題干設(shè)置促使學(xué)生學(xué)會(huì)“舉一反三”，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和解決未知問題的能力。類比題命制需要考慮知識(shí)的完整性、連貫性，應(yīng)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，方便學(xué)生進(jìn)行類比與歸納。題干應(yīng)簡明扼要重點(diǎn)突出，立意新穎。選擇的化學(xué)知識(shí)要在初、高中教學(xué)中有一定的關(guān)聯(lián)，以呈遞進(jìn)關(guān)系或“對(duì)立”關(guān)系為宜。例如初中學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)是從“奪氧”和“失氧”角度考慮，屬于氧化還原反應(yīng)的特例，根據(jù)題干信息與高中氧化還原反應(yīng)知識(shí)相連接，學(xué)生通過合理的類比推理從而得出更深層次的氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)，符合知識(shí)從特殊到一般的認(rèn)知順序?qū)儆谥R(shí)的遞進(jìn)關(guān)系。在“對(duì)立”層面上看，化學(xué)知識(shí)中有很多類似于“對(duì)對(duì)聯(lián)”的知識(shí)，學(xué)生可以根據(jù)“上聯(lián)”知識(shí)從而推理出“下聯(lián)”知識(shí)，這樣的方法可以減輕學(xué)生記憶知識(shí)的負(fù)擔(dān)并且不容易將知識(shí)記憶混淆。如元素的金屬性與非金屬性的相關(guān)知識(shí)，類比題就可以根據(jù)初中化學(xué)的金屬活動(dòng)性順序的知識(shí)結(jié)合題干信息推理出非金屬物質(zhì)間的活動(dòng)性關(guān)系，這就屬于知識(shí)的“對(duì)立關(guān)系”。

2.命題知識(shí)歸納。除氧化還原反應(yīng)和元素周期律等相關(guān)知識(shí)外，將可能命制類比題的知識(shí)總結(jié)（見表1）。

表1 類比題知識(shí)點(diǎn)總結(jié)表

四、總結(jié)與思考

有調(diào)查表明“大多數(shù)教師對(duì)學(xué)生將要學(xué)什么或已經(jīng)學(xué)了什么了解甚少，在教學(xué)中又不考慮初高中銜接問題”［7］。如此教學(xué)會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)相對(duì)吃力，在高中階段學(xué)習(xí)遇到瓶頸。初中教師應(yīng)適當(dāng)“踮起腳尖”，儲(chǔ)備高中化學(xué)知識(shí)。目的是在教學(xué)和命題過程中將化學(xué)知識(shí)適當(dāng)延伸，注重知識(shí)的關(guān)聯(lián)性，在大概念教學(xué)的視角下培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的能力，“讓學(xué)生了解初、高中知識(shí)之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移和發(fā)展。從而使學(xué)生養(yǎng)成良好的認(rèn)知模式，促進(jìn)認(rèn)知的持續(xù)發(fā)展”。減少教學(xué)失誤的同時(shí)所命制的習(xí)題知識(shí)不至于晦澀難懂，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)難度增加。

總之，教師在命題過程中不應(yīng)思維僵化，題型一成不變，要基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的角度命制試題，培養(yǎng)學(xué)生“基于事實(shí)與邏輯進(jìn)行獨(dú)立思考和判斷，對(duì)不同信息、觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑和批判，提出創(chuàng)造性見解的能力”。