新高考背景下高考化学试题分析与命题研究——水溶液主题_蒋涛.pdf

*北京市教育科学“十三五”规划一般课题“新高考背景下学生学业诊断模式和成绩分析方式的探索”(C D D B 1 9 2 3 6)*通信联系人,E-m a i l:j i a n g t a o b n d s.c n新高考背景下高考化学试题分析与命题研究*水溶液主题蒋 涛*(北京市十一学校 北京 1 0 0 0 3 9)摘要 通过建立模型分析了近6年来的北京市高考试题。从试题水平来看,学生需要建立水溶液问题的基本认识角度和分析思路;从能力要求来看,部分试题实现了对关键能力的融合考查。在此基础上进行试题命制和施测,发现学生不能自主调用多个认识角度形成思路,提出了比较不同问题情境中的共同认识角度与建立“水溶液 平衡”二元分析模型的教学改进策略。关键词 高考化学 试题分析 认识角度 水溶液D O I:1 0.1 3 8 8 4/j.1 0 0 3-3 8 0 7 h x j y.2 0 2 2 0 2 0 0 9 8 国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见明确提出深化高考考试内容改革,科学设计命题内容,增强基础性、综合性,着重考查学生独立思考和运用所学知识分析问题、解决问题的能力1。具体到化学学科的命题,如何体现上述要求?本文通过构建试题分析模型,对近6年北京市高考题进行分析,以“水溶液”主题为例命制试题,根据答题情况对教学提出改进策略。1 试题分析模型要分析高考试题如何探查学生的学科素养和核心能力,首先需要对试题进行系统化地分析。本文从关键能力、核心概念、认识角度和水平层级等4个维度建立试题的分析模型。1.1 关键能力单旭峰依据 普通高中化学课程标准(2 0 1 7年版)(以下简称 课程标准)的学业要求和学业质量水平,梳理能力要求等关键词,将化学学科的关键能力归结为如图1所示的理解与辨析、分析与推测、归纳与论证、探究与创新等4个维度。一方面,关键能力是高考评价体系设定的关键能力群的学科化体现,另一方面,这些关键能力是学业要求的综合化表现,是学科素养在特定形势下的具体内涵和技能表现2。本文也采取上述方法来对试题所考查的能力进行分类。1.2 核心概念化学学科的核心概念主要包括必修课程和选择性必修课程的相关内容。核心概念全面反映了基础教育层面的化学知识体系,掌握核心概念是具有学F i g.1 C o n n o t a t i o n o f k e y c h e m i c a l a b i l i t y图1 化学关键能力内涵科能力的基础。参考 课程标准与王晓军等人的已有研究3,本研究界定的水溶液主题的核心概念如图2所示。物质在水溶液中的行为主要包含电解质的电离及微粒间的相互作用,由于微粒间的反应促进平衡移动,从而导致微粒种类与数量的进一步变化。因此电离、化学平衡、离子反应与溶液的酸碱性是水溶液主题的核心概念。F i g.2 C o r e c o n c e p t s o f a q u e o u s s o l u t i o n图2 水溶液主题核心概念1.3 认识角度学科的核心概念具有重要的认识方式功能,能312 0 2 3年第4 4卷第5期 化 学 教 育(中英文)(h t t p:/w w w.h x j y.c h e m s o c.o r g.c n)够提供核心的认识角度,从而形成重要的认识思路和推理路径4。认识角度的有和无、多与少,以及认识角度之间的关联都会形成认识思路,只有形成认识思路,方可具备学科能力,才能分析和解决具体的学科问题。经过对 课程标准与近6年北京市高考题的梳理,水溶液主题的认识角度如图3所示。包括宏观现象、物质组成等2个宏观角度与微粒种类、微粒间相互作用、微粒数量等3个微观角度,一般的问题解决思路都是经历从宏观到微观再到宏观的过程。F i g.3 C o g n i t i v e a n g l e s o f a q u e o u s s o l u t i o n图3 水溶液主题认识角度1.4 水平层级现有试题评价标准的问题在于,水平划分仍过于精炼,涵盖的能力要素之间存在交叉关系。而前述关键能力之间并不存在简单的层级关系,不能单纯以能力的不同作为水平层级的界定。结合之前所确立的认识角度与核心概念,依据关键能力,本文构建的试题水平层级如表1所示。表1 试题水平层级T a b l e 1 L e v e l m o d e l o f t e s t q u e s t i o n s水平角度思路A不需认识角度事实性概念或知识间的简单关联B给定认识角度直接调用所给角度下的知识解决问题C自主选取单一或多个认识角度调用角度对应的知识,或角度间进行简单关联,形成思路D自主选取多个认识角度调用各角度对应的知识,并将角度进行关联,经过复杂推理,形成比较复杂的思路 综上,水溶液主题的试题分析模型如图4所示。F i g.4 A n a l y s i s m o d e l o f t e s t q u e s t i o n s c o n c e r n i n g a q u e o u s s o l u t i o n图4 水溶液主题的试题分析模型2 水溶液主题高考试题分析基于前述模型,对2 0 1 62 0 2 1年北京市高考题中水溶液部分试题的每个设问(主观题以空为单位)进行编码,统计出试题的水平层级和考查的关键能力在水溶液试题部分的占比。以A水平为例,各年份的计算方法是,A水平编码频次比上该年水溶液试题设问数之和,总计则是将近6年的A水平编码频次之和比上近6年水溶液试题设问数之和,结果如图5和图6所示。(关键能力的统计中,若试题涉及2项能力,则进行双重编码)F i g.5 L e v e l d i s t r i b u t i o n o f a q u e o u s s o l u t i o n t e s t q u e s t i o n s o f c o l l e g e e n t r a n c e e x a m i n a t i o n i n r e c e n t 6 y e a r s图5 近6年高考水溶液试题水平层级分布F i g.6 K e y a b i l i t i e s d i s t r i b u t i o n o f a q u e o u s s o l u t i o n t e s t q u e s t i o n s o f c o l l e g e e n t r a n c e e x a m i n a t i o n i n r e c e n t 6 y e a r s图6 近6年高考水溶液试题关键能力分布从图5数据可见,每年的试题水平层级分布存在差异,但总体来说B、C水平所占比重大。试题要求学生能建立起认识水溶液问题的基本认识角度和分析思路,能从题目情境中准确找到相关认识角度,熟练运用基础知识分析解决基于真实情境和生产生活中的问题。从图6数据来看,近5年的试题中关键能力分布均超过了1 0 0%,说明有一部分试题同时考查了2个或多个关键能力,实现了对能力的融合考查。进一步分析试题可知,试题主要是将“归纳论证”能力、“分析推测”能力与“探究创新”能力融合考查,在试题中则具体表现为在真实的探究实验或具体的工业生产情境下,基于情境中的宏观现象和物质种类,通过微粒间的相互作用,来分析微粒数量、种类的变化情况,对情境中的现象、操作结论进行分析推测或归纳论证。41化 学 教 育(中英文)(h t t p:/w w w.h x j y.c h e m s o c.o r g.c n)2 0 2 3年第4 4卷第5期3 试题命制研究在对试题的分析基础上,可以对命题方向有更深入的认识与理解。下面从命题蓝图、情境选择、问题设置和评分标准等来进行试题命制。3.1 命题蓝图命题蓝图包含了核心概念、关键能力和水平层级等3个维度。首先要确保命制的试题覆盖水溶液主题下所有的核心概念,涉及各个水平层级,考查到全部关键能力。试题所考查的关键能力与试题水平层级的比例分布主要参考前述对近6年高考试题的分析统计结果,水平层级以B、C水平为主,重点考查分析推测能力和归纳论证能力。水溶液试题的命题蓝图如表2所示。表2 命题蓝图T a b l e 2 B l u e p r i n t o f t e s t q u e s t i o n s核心概念关键能力及水平层级理解辨析分析推测归纳论证探究创新A B C D A B C D A B C D A B C D电离平衡 离子反应 溶液酸碱性3.2 情境选择情境的选择需要考虑其真实性、包容性和适用性;情境的呈现要有梯度4。课程标准中建议,结合生活问题解决和生产实际应用来促进学生认识水溶液中的离子反应与平衡对生产、生活和社会发展的作用5。本文选取了“微电解 化学沉淀法处理高浓度含铜废水”这一生产中用于处理企业电路板冲洗废水工艺的真实研究6。包容性是指一个情境,尽可能包容多个核心概念,承载多水平的检测。选取了该研究中“化学沉淀处理微电解出水p H的确定”部分的研究内容,因为这部分情境涉及了水溶液主题中离子反应、沉淀的生成和转化、溶液酸碱性等核心概念,同时可以转化成不同水平层级的问题,将探究创新能力与理解辨析、分析推测和归纳论证能力融合考查,满足试题的情境呈现有梯度这一要求。适用性要求情境中蕴含的化学问题,与命题蓝图的指标具有较好的一致性,这一点我们将在接下来的问题设置和评标设定中进行阐述。3.3 问题设置3.3.1 试题呈现为研究某企业电路板冲洗废水(p H=1.0)中铜元素处理的最佳p H,取5份等量的废水,分别用3 0%的N a OH溶液调节p H至8.5,9,9.5,1 0,1 1,静置后,分析上层清液中铜元素的含量,实验结果如图7所示。F i g.7 C o n t e n t o f C u i n s u p e r n a t a n t a t d i f f e r e n t p H图7 不同p H下上清液中铜元素含量资料:C u2+在溶液中完全沉淀的p H=6.7;废水在调节p H的过程中存在如下2个平衡:I:C u(O H)2+4 N H3C u(N H3)42+2 O H-I I:C u(O H)2+2 O H-C u(O H)42-(1)处理该含铜废水的最适p H是。(2)该废水中含有的污染环境的微粒除了H+,还有。(3)加入N a OH溶液使铜元素转化为沉淀的离子方程式是。(4)从平衡原理分析,随着p H增大,ab段上清液中铜元素含量下降的原因是。(5)结合cd段上清液中铜元素含量变化情况,分析bc段铜元素含量变化的可能原因是。(6)实际在加入N a OH溶液调节p H除去铜元素过程中,从环境友好角度考虑,还需要进行的操作是。3.3.2 试题解读第(1)问,从实验数据中获取有关信息,考查学生对溶液酸碱性基础知识的理解辨析能力,属于A水平。初版的题目设置中,为了让学生全面分析废水中污染环境的微粒,设置了计算p H=1的废水中氢离子浓度这一问题作为铺垫,但从设置的命题蓝图看,这将与现在的第(1)问考查的核心概念与水平重复,故删去了这一问,改为在第(2)问的题干中直接给出氢离子。第(2)问,从给定的宏观物质角度出发,基于电离的概念,分析微粒种类,找到铜离子这个答案,考查学生获取有关信息的理解辨析能力,属于B水平;自主选取微粒相互作用角度,结合溶液的酸碱性和离子反应,找到铵根离子这个答案,考查学生识别有效证据的归纳论证能力与推断反应结果的分析推测能力,属于C水平。第(3)问,从给定的宏观物质角度出发,分析微粒种类,考查学生书写离子方程512 0 2 3年第4 4卷第5期 化 学 教 育(中英文)(h t t p:/w w w.h x j y.c h e m s o c.o r g.c n)式的分析推测能力,属于B水平。第(4)问,从给定的宏观现象和微粒作用角度,选择合适的平衡论证实验数据,考查学生识别有效证据的归纳论证能力,属于B水平。第(5)问,综合给定的宏观