培養(yǎng)信息獲取與加工能力的意義及路徑

浙江 陳群超

新一輪高考綜合改革的主要指導(dǎo)思想之一就是要實(shí)現(xiàn)考核學(xué)生“知識”向考核“能力”的轉(zhuǎn)化，在高中教學(xué)中，教師的主要教學(xué)目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，使學(xué)生具備適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展的必備品格和關(guān)鍵能力。筆者作為一名普通化學(xué)教師，在平時(shí)教學(xué)中也始終把培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)關(guān)鍵能力作為一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。有許多專家提出化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力主要包括：信息獲取與加工能力、證據(jù)識別與推理能力、模型建構(gòu)與認(rèn)知能力、實(shí)驗(yàn)操作與探究能力。其中學(xué)生的信息獲取與加工能力是學(xué)習(xí)新知識、分析解決問題不可或缺的基本能力，也是學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的重要體現(xiàn)，其主要內(nèi)涵是指學(xué)生通過觀察自然界、社會、生活和生產(chǎn)中的化學(xué)現(xiàn)象，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)物和模型，包括閱讀圖形圖表等，來獲取的感性認(rèn)知，進(jìn)行初步的加工和吸收。簡單來說，是學(xué)生針對化學(xué)問題，從信息中去提取價(jià)值性的內(nèi)容，經(jīng)過自己的加工整合所形成的解決問題的能力。學(xué)生只有具備全面的信息獲取與加工能力，才會有其他能力的發(fā)展與提升，而且信息獲取與加工能力歷來是浙江化學(xué)選考中命題的重點(diǎn)，在2021年浙江1月選考試題公布后，有許多老師反映選擇題第24題和第29題的第5小問超出了中學(xué)的范圍，筆者經(jīng)過研究認(rèn)為這正是對學(xué)生信息獲取及加工能力的考查，學(xué)生需要具備一定的信息獲取和加工能力才能解決問題。

A

B

C

D

【答案】B

【分析】此題考查的知識點(diǎn)是化學(xué)反應(yīng)原理中的能量問題，考查的化學(xué)關(guān)鍵能力就是信息獲取與加工能力。首先是仔細(xì)審題，抓關(guān)鍵詞獲取信息，一是選項(xiàng)中的能量隨溫度變化的圖像信息；二是熱化學(xué)方程式中焓變信息；三是題干中的關(guān)鍵信息——N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比熱容。然后是對獲取的信息進(jìn)行分析，用類比、歸納等方法進(jìn)行加工。由圖像信息分析得出本題的關(guān)鍵是要解決能量與溫度之間的關(guān)系，由焓變信息ΔH<0，可知反應(yīng)物能量大于生成物能量，從而排除答案C和D。依據(jù)關(guān)鍵信息比熱容，學(xué)生在初中物理中學(xué)習(xí)過水的比熱容，在蘇教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第7頁里也有比熱容的概念，即單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1 ℃所吸收的熱量稱為比熱容，單位是J·K-1·g-1。學(xué)生對此信息進(jìn)行加工：①課本中比熱容的單位是J·K-1·g-1，題中是J·K-1·mol-1，單位質(zhì)量轉(zhuǎn)化為單位物質(zhì)的量，難度不大。②比熱容是單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1 ℃所吸收的熱量，那么當(dāng)溫度升高時(shí)，這種物質(zhì)就會吸收一定的熱量，就會使得物質(zhì)本身能量升高，例如對冷水加熱，水的溫度升高，其實(shí)也是相當(dāng)于這部分水儲存的能量變多。學(xué)生只有對上面的信息進(jìn)行加工處理才能得出：當(dāng)溫度升高1 K時(shí)，1 mol N2能量上升29.1 J，3 mol H2能量上升3×28.9=86.7 J，反應(yīng)物[N2(g)+3H2(g)]升高總能量為115.8 J，2 mol NH3能量升高2×35.6=71.2 J，因此反應(yīng)物升高能量大于生成物，而ΔH=生成物總能量-反應(yīng)物總能量，溫度升高，|ΔH|更大，故答案為B。

【例2】(2021·浙江1月選考·29節(jié)選)(5)在一定溫度下，以I2為催化劑，氯苯和Cl2在CS2中發(fā)生平行反應(yīng)，分別生成鄰二氯苯和對二氯苯，兩產(chǎn)物濃度之比與反應(yīng)時(shí)間無關(guān)。反應(yīng)物起始濃度均為0.5 mol·L-1，反應(yīng)30 min測得氯苯15%轉(zhuǎn)化為鄰二氯苯，25%轉(zhuǎn)化為對二氯苯。保持其他條件不變，若要提高產(chǎn)物中鄰二氯苯的比例，可采用的措施是________。

A.適當(dāng)提高反應(yīng)溫度

B.改變催化劑

C.適當(dāng)降低反應(yīng)溫度

D.改變反應(yīng)物濃度

【答案】AB

【分析】此題出現(xiàn)了平行反應(yīng)，它是指反應(yīng)物能同時(shí)平行地進(jìn)行兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同反應(yīng)，得出不同的產(chǎn)物。其中反應(yīng)較快或產(chǎn)物在混合物中所占比率較高的稱為主反應(yīng)，其余反應(yīng)稱為副反應(yīng)。對于級數(shù)相同的平行反應(yīng)，其產(chǎn)物濃度之比等于速率常數(shù)之比，而與反應(yīng)物的初始濃度和反應(yīng)時(shí)間無關(guān)。中學(xué)生對于平行反應(yīng)接觸很少，以上知識課本里沒有涉及，但只要利用好題干信息，并加以整理加工依然可以解決此題。

首先獲取題干信息，氯苯和Cl2反應(yīng)生成鄰二氯苯和對二氯苯的濃度之比與反應(yīng)時(shí)間無關(guān)，學(xué)生對此信息進(jìn)行分析處理可知，隨著反應(yīng)時(shí)間的推移，能改變的就是物質(zhì)的濃度，所以得到鄰二氯苯和對二氯苯的濃度之比與反應(yīng)物濃度無關(guān)，D選項(xiàng)排除；但改變催化劑可以改變生成物的選擇性，故B選項(xiàng)是合理的。在解題中要獲取題中的重要信息：反應(yīng)30 min，即相同時(shí)間時(shí)，生成對二氯苯的量比較多，生成鄰二氯苯的量少，說明對二氯苯反應(yīng)的反應(yīng)速率比較快，即其活化能Ea1小于生成鄰二氯苯反應(yīng)的活化能Ea2。但無法判斷溫度升高有利于活化能大的反應(yīng)還是有利于活化能小的反應(yīng)，此時(shí)需要結(jié)合學(xué)生所學(xué)的知識進(jìn)行類比加工處理?；仡櫹旅鎯蓚€(gè)學(xué)生非常熟悉的圖：

圖2是放熱反應(yīng)的能量隨反應(yīng)歷程的示意圖，正反應(yīng)的活化能Ea正小于逆反應(yīng)的活化能Ea逆，圖3表明當(dāng)溫度升高時(shí)，放熱反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率都增大，但活化能較大的逆反應(yīng)的速率增大程度大于活化能較小的正反應(yīng)。經(jīng)分析可得：溫度升高，活化能大的反應(yīng)速率增大的幅度更大，即更有利于發(fā)生活化能大的反應(yīng)。

圖2

圖3

師生也可以類比參照蘇教版選修5《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》第69頁乙醇制乙烯時(shí)發(fā)生的反應(yīng)，其副反應(yīng)生成乙醚：

從斷鍵情況分析反應(yīng)的難易程度和活化能大小如表1所示：

表1

當(dāng)溫度升高(140～170℃)時(shí)，有利于生成乙烯，其反應(yīng)的活化能大，推得溫度升高有利于活化能大的反應(yīng)。故本題答案為A、B。

由上述內(nèi)容可知對學(xué)生進(jìn)行信息獲取與加工能力的培養(yǎng)是非常重要的，信息可能在題干或選項(xiàng)中，可能以文字形式或圖表等形式存在，獲取信息的關(guān)鍵是仔細(xì)審題，注重細(xì)節(jié)抓關(guān)鍵字，而對信息加工處理的主要方法有分析、比較、分類、歸納、概括等，這些能力的提升肯定不是一蹴而就的，要真正使學(xué)生能“從可見的東西中看出不平常的東西來”，需要教師在平時(shí)教學(xué)中傳授給學(xué)生更多獲取化學(xué)知識和化學(xué)信息的方法和渠道，正確指導(dǎo)學(xué)生使用化學(xué)工具書，查閱化學(xué)文獻(xiàn)，查找化學(xué)網(wǎng)絡(luò)資料；引導(dǎo)學(xué)生從提供的繁雜信息中抓住關(guān)鍵特征信息，篩除干擾信息，分析重組信息，確定解決相關(guān)化學(xué)問題所需的有用信息。要對學(xué)生進(jìn)行必要的解題方法指導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會尋找解題的突破口或切入點(diǎn)，幫助學(xué)生樹立審題、解題的信心，提升信息處理、遷移能力。具體的方法途徑筆者認(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面：

1.注重文本閱讀，培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確獲取信息的能力

學(xué)生獲取化學(xué)信息的主要方式是通過閱讀化學(xué)教材、化學(xué)相關(guān)資料等文本來獲得的。文本閱讀是獲取信息的一種基本方式，它是以準(zhǔn)確、具體、完整獲取文本旨意為目的的思維活動。閱讀學(xué)習(xí)的過程，是一個(gè)自主構(gòu)建知識體系的過程，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)信息的獲取與加工過程。在文本閱讀中，只有準(zhǔn)確地獲取信息，合理地過濾、篩選信息，才能有效地比較、歸納、概括信息，不斷認(rèn)識理解新知識及新舊知識間的邏輯關(guān)系，構(gòu)建知識框架。因此，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)有意識地加強(qiáng)閱讀指導(dǎo)，使學(xué)生在閱讀中學(xué)會信息的處理，區(qū)分知識的不同層面、概念的內(nèi)涵與外延，以培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確獲取和加工信息的能力，提高學(xué)生閱讀水平。

2.創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生全面獲取信息的能力

真實(shí)、具體的問題情境是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識，提升學(xué)生化學(xué)關(guān)鍵能力的重要平臺，近年來的高考，利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化工生產(chǎn)、化學(xué)環(huán)境保護(hù)等問題情境，考查學(xué)生對實(shí)際問題中各種信息的處理能力已成熱點(diǎn)。這既是新課程的要求，也是提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力的要求。因此，教學(xué)中注重引導(dǎo)學(xué)生在問題情境中獲取、應(yīng)用信息，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的細(xì)致觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的嚴(yán)密分析中挖掘不同信息的內(nèi)涵和外延，培養(yǎng)學(xué)生全面獲取信息的能力。

3.精選習(xí)題練評，培養(yǎng)學(xué)生敏捷整合信息的能力

近年來，高考命題者為了提高試題的信度和區(qū)分度，在設(shè)計(jì)題目時(shí)，往往將解題所需要的信息隱含在題目的文字?jǐn)⑹?、圖表或選擇題的供選答案中。學(xué)生在解題時(shí)，需要對題干或供選答案中的內(nèi)容加以分析，才能獲得解題必要的、全面的信息。因此，教師需要在平時(shí)教學(xué)中精選、精編這類題目，引導(dǎo)學(xué)生通過找準(zhǔn)關(guān)鍵詞、比較供選答案、進(jìn)行圖表轉(zhuǎn)換等方式對題目加以分析，并聯(lián)系所學(xué)知識找出隱含的解題信息，培養(yǎng)學(xué)生對信息的敏感度和挖掘隱含信息的能力。

4.借助項(xiàng)目式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生多元獲取信息的能力