2020年全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題評(píng)析及能力結(jié)構(gòu)研究

◇ 北京 王 春

(作者單位:北京教育學(xué)院)

最新頒布的《關(guān)于深化考試招生制度改革的實(shí)施意見》中提出:“科學(xué)設(shè)計(jì)命題內(nèi)容,增強(qiáng)基礎(chǔ)性、綜合性,著重考查學(xué)生獨(dú)立思考和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力.”由此可見,高考試題的命題特點(diǎn)和試題形式對(duì)今后的復(fù)習(xí)備考具有較強(qiáng)的導(dǎo)向性,備受廣大教師的關(guān)注.本文結(jié)合2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題進(jìn)行命題特點(diǎn)分析,借助SOLO 分類理論分析試題考查的能力結(jié)構(gòu),并對(duì)今后化學(xué)高考復(fù)習(xí)備考提出幾點(diǎn)建議.

1 試題命題特點(diǎn)評(píng)析

2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題以《中國高考評(píng)價(jià)體系》提出的“一核四層四翼”基本內(nèi)涵作為命題指南,以《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》提出的課程目標(biāo)學(xué)業(yè)水平考試命題建議為命題依據(jù),試題整體難度適中,傳承中有發(fā)展、平穩(wěn)中蘊(yùn)新意.試題注重對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和核心內(nèi)容的考查,注重依托情境素材對(duì)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)和學(xué)科關(guān)鍵能力的考查,試題凸顯化學(xué)與社會(huì)、生產(chǎn)生活實(shí)際的緊密聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生切身感受化學(xué)學(xué)科發(fā)展對(duì)人類的重要作用.試題命制呈現(xiàn)如下特點(diǎn).

1.1 試題凸顯育人價(jià)值,突出立德樹人,注重發(fā)展學(xué)生化學(xué)綜合素質(zhì)

2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際問題,關(guān)注化學(xué)學(xué)科在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,體現(xiàn)化學(xué)與生活的和諧發(fā)展,體現(xiàn)科技創(chuàng)新對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)或推動(dòng)作用,體現(xiàn)了核心素養(yǎng)中的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任.試題中多處融入綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展理念,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注環(huán)境問題,促進(jìn)學(xué)生關(guān)注化學(xué)發(fā)展、關(guān)注社會(huì),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情,增強(qiáng)民族自豪感.例如,第7題以國家衛(wèi)健委公布的新型冠狀病毒肺炎疫情診療方案提出的一些與化學(xué)相關(guān)的常用滅活病毒藥品為素材,融入新冠肺炎疫情防控知識(shí),展示化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值;第8題以中藥材提取的前列胡醇為命題素材考查有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),弘揚(yáng)我國中醫(yī)藥文化,展現(xiàn)中醫(yī)藥的神奇魅力和作用;第12題以我國科學(xué)家發(fā)明的一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池,將溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等為命題素材,考查了電化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)和開發(fā)新能源的責(zé)任感、民族自信心和自豪感.

1.2 試題凸顯素養(yǎng)導(dǎo)向,突出知識(shí)遷移,注重對(duì)學(xué)生學(xué)科關(guān)鍵能力的考查

2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題在突出對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)考查的同時(shí),更加重視對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的考查.試題在信息設(shè)置時(shí)除了文字表述之外,側(cè)重于對(duì)數(shù)據(jù)、表格、圖象等非文字信息的處理,考查學(xué)生的信息獲取和加工能力以及分析和解決化學(xué)問題的能力.例如,第10題通過文獻(xiàn)報(bào)道的銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－催化甲醇羰基化的反應(yīng)歷程圖考查學(xué)生根據(jù)循環(huán)反應(yīng)歷程圖結(jié)合圖示箭頭方向準(zhǔn)確判斷反應(yīng)物、中間體、產(chǎn)物以及催化劑等,全面考查了學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知學(xué)科核心素養(yǎng)及理解與辨析的學(xué)科關(guān)鍵能力;第13題以NaOH 溶液滴定二元酸H2A 相關(guān)知識(shí)為命題背景,將酸堿中和滴定曲線圖與分布系數(shù)圖融合成新的圖表曲線,考查學(xué)生依據(jù)水溶液中離子平衡的原理推理滴定過程與溶液pH 間的關(guān)系及弱電解質(zhì)電離平衡體系中微粒濃度及電離常數(shù)Ka的定量計(jì)算,全面考查了學(xué)生的變化觀念與平衡思想學(xué)科核心素養(yǎng)及歸納與論證的學(xué)科關(guān)鍵能力.

1.3 試題凸顯學(xué)科價(jià)值,突出素材情境,注重對(duì)學(xué)生實(shí)際問題解決能力的考查

2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題中融入了大量生產(chǎn)生活和科技發(fā)展中的實(shí)際情境,旨在向?qū)W生傳達(dá)化學(xué)在人類發(fā)展過程中的重要性,展現(xiàn)化學(xué)在不同領(lǐng)域的重要作用,充分體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值,綜合考查了學(xué)生在復(fù)雜情境中運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和品質(zhì).例如,第26題以黏土釩礦制備NH4VO3的工藝流程為情境載體,考查工藝流程圖的分析、物質(zhì)的分離和提純、化學(xué)反應(yīng)條件的控制、陌生情境中氧化還原反應(yīng)方程式的書寫等知識(shí)內(nèi)容和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工藝生產(chǎn)問題的能力;第35題以2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者在鋰離子電池及鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻(xiàn)為命題情境素材,綜合考查了基態(tài)原子電子排布規(guī)律、第一電離能的周期性變化規(guī)律、分子或離子空間構(gòu)型判斷、通過陌生晶胞的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖判斷晶胞組成及相關(guān)計(jì)算等知識(shí)內(nèi)容和學(xué)科能力.

2 試題能力結(jié)構(gòu)研究

2.1 研究方法

傳統(tǒng)的研究方法很難評(píng)價(jià)到學(xué)生的思維層次,因此本文運(yùn)用SOLO 分類理論,基于試卷內(nèi)在復(fù)雜性的視角,嘗試按考查學(xué)生的思維能力水平將高考試題分為不同的層級(jí),側(cè)重研究高考試題所考查的能力結(jié)構(gòu)分布特點(diǎn).

SOLO 分類理論是一種學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方法,是以等級(jí)描述為特征的定質(zhì)評(píng)價(jià)方法,它來源于皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段論.SOLO 分類法將學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果按照思維由低級(jí)到高級(jí)分為5個(gè)不同層次,如表1所示.

表1 SOLO 層次及其具體含義

2.2 研究過程

依據(jù)SOLO 分類標(biāo)準(zhǔn),筆者結(jié)合自己的思考與分析,編制了一個(gè)包含SOLO 層次、題號(hào)、分值、考查內(nèi)容的“2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題SOLO 結(jié)構(gòu)分析表”,根據(jù)試題所考查的能力結(jié)構(gòu),進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與整理.

2.3 研究結(jié)果與分析

1)結(jié)構(gòu)分析范例

筆者以2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題部分題目為例,按照SOLO 各層次劃分的方法和依據(jù),對(duì)試題分析如下:

a)單一結(jié)構(gòu)水平(U)

示例(第9題)下列氣體去除雜質(zhì)的方法中,不能實(shí)現(xiàn)目的的是( )._______________________

______________氣體(雜質(zhì)) 方法____A__________SO2(H2S) 通過酸性高錳酸鉀溶液________________BCl2(HCl) 通過飽和的食鹽水______________________C N2(O2) 通過灼熱的銅絲網(wǎng)______________________DNO(NO2) 通過氫氧化鈉溶液_______

分析本題考查知識(shí)內(nèi)容為中學(xué)化學(xué)常見的氣體混合物除雜凈化的知識(shí),只要運(yùn)用除雜操作過程中遵循避免引入新雜質(zhì)、除雜方法簡(jiǎn)單且避免產(chǎn)品損失的原則即可順利對(duì)本試題進(jìn)行作答,試題考查的知識(shí)內(nèi)容及學(xué)科能力為單一知識(shí)結(jié)構(gòu).因此,本題按照SOLO 分類層次中的水平可劃分為單一結(jié)構(gòu)水平.

b)多元結(jié)構(gòu)水平(M)

示例(第10題)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化,反應(yīng)過程如圖1所示.下列敘述錯(cuò)誤的是( ).

A.CH3COI是反應(yīng)中間體

B.甲醇羰基化反應(yīng)為

C.反應(yīng)過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變

D.存在反應(yīng)CH3OH＋HI＝CH3I＋H2O

圖1

分析本題考查的知識(shí)內(nèi)容涉及根據(jù)反應(yīng)機(jī)理圖示推斷反應(yīng)中間體、反應(yīng)歷程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、典型物質(zhì)的成鍵數(shù)目.配體種類變化情況.試題考查考生對(duì)新情境素材的分析能力、對(duì)復(fù)雜反應(yīng)歷程的歸納推理能力和化學(xué)學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用能力等.因此,本題按照SOLO分類層次中的水平劃分可劃分為多元結(jié)構(gòu)水平.

c)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平(R)

示例(第 13 題) 以 酚 酞 為 指 示 劑,用0.1000mol·L－1的 NaOH 溶液滴定20.00mL 未知濃度的二元酸H2A 溶液.溶液中,pH、分布系數(shù)δ 隨滴加NaOH 溶液體積V(NaOH)的變化關(guān)系如圖2所示.下列敘述正確的是( ).[比如 A2－的分布系數(shù):

圖2

A.曲線①代表δ(H2A),曲線② 代表δ(HA－)

B.H2A 溶液的濃度為0.2000mol·L－1

C.HA－的電離常數(shù)Ka＝1.0×10－2

D.滴定終點(diǎn)時(shí),溶液中c(Na＋)＜2c(A2－)＋c(HA－)

分析本題考查的知識(shí)內(nèi)容涉及微粒曲線的識(shí)別、H2A 的電離情況推斷、二元弱酸的濃度及微粒的Ka的計(jì)算,微粒的濃度大小比較等知識(shí).試題考查的能力有根據(jù)粒子分布分?jǐn)?shù)δ 與溶液pH 隨V(NaOH)的變化關(guān)系識(shí)別微粒對(duì)應(yīng)的曲線變化能力、根據(jù)酸堿中和滴定知識(shí)及曲線信息推算二元弱酸的濃度及微粒的Ka能力及根據(jù)酸堿中和滴定知識(shí)判斷滴定終點(diǎn)溶液微粒濃度大小的能力.試題考查的學(xué)科能力相互關(guān)聯(lián).因此,本題按照SOLO 分類層次中的水平劃分可劃分為關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平.

d)拓展抽象結(jié)構(gòu)水平(Ea)

示例(第28題)硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品,接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化－98kJ·mol－1.回答下列問題:

(1)釩催化劑參與反應(yīng)的能量變化如圖3所示,V2O5(s)與SO2(g)反應(yīng)生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學(xué)方程式為________.

(2)當(dāng)SO2(g)、O2(g)和 N2(g)起始的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為7.5%、10.5%和82%時(shí),在壓強(qiáng)分別為0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa下,SO2平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖4所示.反應(yīng)在5.0 MPa、550 ℃時(shí)的α＝________,判斷的依據(jù)是________.影響α 的因素有________.

圖3

圖4

(3)將組成(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))為2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的氣體通入反應(yīng)器,在溫度t、壓強(qiáng)p 條件下進(jìn)行反應(yīng).平衡時(shí),若SO2轉(zhuǎn)化率為α,則SO3壓強(qiáng)為________,平衡常數(shù) Kp＝________(以分壓表示,分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)).

(4)研究表明,SO2催化氧化的反應(yīng)速率方程為

式中k 為反應(yīng)速率常數(shù),隨溫度t 升高而增大;α 為SO2平衡轉(zhuǎn)化率,α′為某時(shí)刻SO2轉(zhuǎn)化率;n 為常數(shù).在α′＝0.90時(shí),將一系列溫度下的k、α 值代入上述速率方程,得到v-t曲線,如圖5所示.

圖5

曲線上v 最大值所對(duì)應(yīng)溫度稱為該α′下反應(yīng)的最適宜溫度tmt.＜tm時(shí),v 逐漸提高;t＞tm后,v 逐漸下降.原因是________.

分析本題考查的知識(shí)內(nèi)容涉及根據(jù)反應(yīng)能量變化圖象書寫熱化學(xué)方程式、根據(jù)化學(xué)平衡體系相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率α 及化學(xué)平衡常數(shù)Kp、根據(jù)反應(yīng)速率方程分析圖象曲線變化的原因.本題涉及的知識(shí)點(diǎn)雖然不多,但該題對(duì)學(xué)生處理圖表信息的能力、推理計(jì)算能力、綜合應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力提出了較高的要求.因此,本題按照SOLO 分類層次中的水平劃分可劃分為拓展抽象結(jié)構(gòu)水平.

2)統(tǒng)計(jì)結(jié)果與分析

2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題中SOLO 結(jié)構(gòu)層次如表2所示,從整體上看,試題在命題能力層次上從簡(jiǎn)單的U 層次到較高思維水平的E 層次都有所涵蓋,考查的能力結(jié)構(gòu)相對(duì)較完整.從每個(gè)維度進(jìn)行具體分析可知,該試卷對(duì)單一結(jié)構(gòu)水平和演繹推理的拓展抽象層次的考查相對(duì)較少,而對(duì)多元結(jié)構(gòu)水平和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的考查比重較高,這說明了2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題不只是考查了學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí),更主要考查了學(xué)生在新的化學(xué)問題情境下所展現(xiàn)出來的解決實(shí)際問題的能力,對(duì)學(xué)生的綜合分析問題能力提出了更高的要求.

表2 2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題中SOLO 結(jié)構(gòu)層次

3 教學(xué)啟示

針對(duì)2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題的命題特點(diǎn)及能力結(jié)構(gòu)分析,在新一輪的高考化學(xué)復(fù)習(xí)備考過程中,應(yīng)重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面.

3.1 認(rèn)真研讀《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017 年版)》,重視學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和主干知識(shí)的復(fù)習(xí)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》是高考化學(xué)試題命制的重要依據(jù),教師在高考化學(xué)復(fù)習(xí)備考過程中要仔細(xì)研讀化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中所劃分的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)水平和學(xué)業(yè)質(zhì)量水平層次要求,整體把握復(fù)習(xí)內(nèi)容的深廣度.對(duì)于化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí),如:核素和同位素、氧化還原反應(yīng)基本概念、離子反應(yīng)及共存、電化學(xué)基礎(chǔ)、同系物和同分異構(gòu)體、有機(jī)反應(yīng)類型、化學(xué)鍵及分子間作用力等知識(shí)內(nèi)容,教師需要引導(dǎo)學(xué)生深入理解概念本質(zhì),通過針對(duì)性的訓(xùn)練進(jìn)行鞏固;對(duì)于化學(xué)學(xué)科的主干知識(shí),如:無機(jī)物性質(zhì)及轉(zhuǎn)化,化學(xué)反應(yīng)與能量變化,化學(xué)反應(yīng)速率與限度,水溶液中的離子平衡,有機(jī)物的合成與推斷,化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)探究等知識(shí)內(nèi)容,教師需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行專題性深度復(fù)習(xí),不斷總結(jié)提煉解題的規(guī)律和方法.

3.2 注重情境素材選取,重視學(xué)科素養(yǎng)和學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)

高考化學(xué)試題的命制注重以化學(xué)與生活、化學(xué)科學(xué)技術(shù)、化學(xué)與社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境等方面的內(nèi)容作為情境素材,以生活實(shí)際問題為測(cè)試任務(wù)考查學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和學(xué)科關(guān)鍵能力.因此,教師在教學(xué)過程中應(yīng)融入更多的基于解決實(shí)際問題的內(nèi)容,密切聯(lián)系實(shí)際生活及社會(huì)熱點(diǎn)問題,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)人類社會(huì)生活和可持續(xù)發(fā)展的重要價(jià)值,引導(dǎo)學(xué)生基于化學(xué)的視角關(guān)注與化學(xué)相關(guān)聯(lián)的最新科技前沿發(fā)展,解決化學(xué)與社會(huì)生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題,注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合解決實(shí)際問題的學(xué)科能力.

3.3 加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),重視實(shí)驗(yàn)探究能力和實(shí)驗(yàn)操作能力的培養(yǎng)

近年來的全國高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題加大了對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合探究性實(shí)驗(yàn)的考查力度,旨在引導(dǎo)教師在教學(xué)過程中重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),重視對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng),激發(fā)學(xué)生開展化學(xué)探究性學(xué)習(xí)的興趣.因此,教師在教學(xué)過程中既要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題進(jìn)行分類練習(xí),提煉解題方法策略,又要積極引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生切實(shí)熟練掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作,熟悉各種化學(xué)儀器的基本功能,逐步提升學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化能力,提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和實(shí)驗(yàn)操作能力.

3.4 加強(qiáng)規(guī)范性答題訓(xùn)練,重視化學(xué)用語表達(dá)能力的培養(yǎng)

近年來的全國高考化學(xué)試題注重考查學(xué)生化學(xué)用語的書寫能力和語言表達(dá)能力,對(duì)規(guī)范答題要求有所提高.因此,教師在教學(xué)過程中,應(yīng)在課中加強(qiáng)規(guī)范性答題教學(xué),課后加強(qiáng)規(guī)范性答題訓(xùn)練,對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行糾正,提高學(xué)生答題的準(zhǔn)確性.同時(shí),在教學(xué)過程中,多給學(xué)生創(chuàng)造口頭與書面表達(dá)和鍛煉的機(jī)會(huì),切實(shí)提高學(xué)生用化學(xué)用語表達(dá)的能力.

總之,2020年高考全國卷Ⅰ理綜化學(xué)試題凸顯立德樹人、價(jià)值引領(lǐng)、引導(dǎo)教學(xué)的高考目標(biāo),聚焦學(xué)科主干內(nèi)容,著力考查學(xué)生必備知識(shí)、關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng),凸顯化學(xué)學(xué)科特點(diǎn),對(duì)新課程改革方案下的教學(xué)有良好的導(dǎo)向作用.