科学素养理念下2013年全国高考化学氧化还原反应试题的分析与启示

2014-04-20 10:23:16张世勇朱水东
教育测量与评价 2014年4期
关键词:方程式考点科学素养

张世勇 朱水东

科学素养是当今国际科学教育的中心议题,我国第八次基础教育化学课程改革将科学素养引入化学课程,将提高和发展学生的科学素养作为化学新课程的宗旨,具体涉及知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度。[1]氧化还原反应的学习是建立在初中四大基本化学反应(化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应)基础上的,这一内容的学习可以帮助学生更好地理解物质化学变化的本质,为后续化学学习奠定基础;另外,氧化还原反应作为化学学科的核心概念,在社会生产实践中也有着重要应用,如电池和电解等工业生产中。氧化还原反应作为高中化学知识结构的重要组成部分,具体涉及到物质的氧化和还原性、氧化性强弱比较、还原性强弱比较、氧化还原反应方程式、离子方程式、电子得失或转移的表示、电化学、综合应用(如计算)等。[2]本文对2013年全国各省市高考化学卷中的氧化还原反应试题进行了统计研究,从试题的特点与规律中为高中化学教学提供一些改进建议。

一、2013年全国各省市高考化学氧化还原反应试题统计

笔者对2013年全国各省市高考化学卷中的氧化还原反应试题进行统计,具体如表1所示。

从全国15套高考化学卷(大部分包含在理综卷中)可见,每套试卷都考查了氧化还原反应知识,且考查分值在10~23分之间,最低分不少于10分。除了高考化学山东卷总分为78分、江苏卷总分为120分,其他省市化学卷的总分一般为100分,上海卷是单独命题的的一套试题,总分值为150分。从表1可知,氧化还原反应试题在整套化学卷分值中的比例大致在14%~17%之间,考查形式主要为选择题、填空题,考查的知识点一般以小分值形式出现在选择、填空题中,也有和其他知识点综合进行考查,以整个大题单独考查氧化还原反应知识的概率较小。考查内容也十分广泛,有涉及到氧化还原反应的基本概念和理论性知识,如氧化性、还原性、反应产物、氧化性、还原性比较等;有电化学上的应用,如电解池、原电池、电极反应;还有氧化还原反应方程式和离子方程式的书写以及计算。

从各省市高考化学卷的横向比较来看,氧化还原反应试题考查的分值和比重都较大,说明这一部分内容的重要性;从考查形式来看,有几套试卷在选考部分的填空题中考查了氧化还原反应试题,但选考题的分值较低,如山东卷选考部

分的填空题(4分)就要求考生写出氧化还原反应方程式。大部分针对氧化还原反应知识的考查都在必考题中,出现在选考题中的概率较低,也不可能在选考题中以整个大题来考查,多以个别小题考查,从表1可知,每套化学试题的必考题都有氧化还原反应知识的相关考点,且比例较选考题高,如海南卷选考题涉及氧化还原反应考点的分值只有2分,但必考题占了15分。

表1 2013 年全国各省市高考化学氧化还原反应试题的情况

二、2013年全国各省市高考化学氧化还原反应试题的分析

下文从氧化还原反应各类考点的出现频数、题型的选材、考查的方法三方面进行了分析。

1.氧化还原反应中各类考点出现频数不一,电化学上的应用考查得最多

笔者对2013年全国各省市高考化学氧化还原反应试题各类考点的出现频数进行了统计,结果见表2。氧化还原反应各类考点大致可分为五个部分:概念与基础性知识、电化学上的应用、氧化还原的反应方程式或离子方程式的书写、氧化还原反应的计算、化学实验性知识。“概念与基础性知识”涉及到氧化还原反应概念、氧化性、还原性判断和比较、离子共存、元素化合物性质、氧化还原反应电子转移表示方法等。“电化学上的应用”主要包括将氧化还原反应与原电池和电解池结合考查,涉及到电极反应式的书写、氧化产物、还原产物的判定。“反应方程式或离子方程式的书写”主要包括如何正确书写出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,并在相应的条件下进行配平。“氧化还原反应的计算”包括电子转移数目、反应物和产物摩尔数计算或反应物与产物的质量计算。“化学实验性知识”主要包括通过实验探究的方式来考查氧化还原反应,如探究物质氧化性强弱、金属的冶炼、除尾气等,通过实验的方式考查化学综合知识与氧化还原反应。

表2 2013 年全国各省市高考化学对氧化还原反应试题考点统计

从表2的统计结果来看,电化学上的应用和氧化还原反应方程式或离子方程式的书写等氧化还原反应内容出现的频数较大,几乎每套试卷都会出现电化学、氧化还原反应方程式书写或离子方程式书写等考点。这是因为,电化学所涉及到的化学反应几乎都是氧化还原反应,且氧化还原反应又与原电池、电解池原理应用、物理化学现象结合紧密,综合性强,能较好地考查学生综合分析问题和解决问题的能力;与此同时,氧化还原反应方程式或离子方程式的书写又是化学学习中最基础的知识技能,且反应方程式或离子方程式也是学生应用表达化学知识、阐述结论的一种有效方法,能够比较好地考查学生的科学素养,于是,这两个考点自然成为各省市高考化学试卷中的热点。然而,就化学实验性知识和氧化还原反应的计算等内容来看,2013年各省市高考化学卷出现的频数相对较低。

2.氧化还原反应题型的选材贴近生活,综合应用性强

从上文分析可知,将氧化还原反应与电化学相结合进行考查的次数较高,这样命题的意图在于考查学生是否具备较强的综合应用能力,因此,化学卷氧化还原反应试题多从电化学角度出发,结合当前化学领域的新发现、新发明来选材。如新课标Ⅰ卷中的第28题,选用了二甲醚燃料电池作为背景知识来考查氧化还原反应;浙江卷第26题以氢能源这种新型环保节能能源为背景知识来考查;江苏卷第9题以Mg-H2O2电池用于驱动无人驾驶的潜航器为考查的知识背景。由于氧化还原反应与电化学相结合的独特性,命题者易从与社会生活生产相关的产品或日常生活用品中选取素材,这能很好地体现化学学科的积极价值,有利于考查学生应用化学知识解决问题的能力。如新课标Ⅱ卷中的选考题第36题就是以我们日常生活中常用的锌锰干电池为知识背景,安徽卷第10题以Pb—Li电池为考查内容等。由此可见,氧化还原反应题型的选材一般出自新能源、新科技、日常科技产品、化工生产等贴近生活实际的内容,且以电池为知识背景的题型较多。

3.氧化还原反应知识点的考查方法多样、灵活

(1)与化学实验相结合

实验是化学学科的基础,是学生认识物质世界千奇百态现象、获取化学知识与方法的重要手段。作为高考的必考点,化学实验所涉及的知识并不仅是实验操作和仪器方面等基础性知识,而且涉及了化学理论知识的考查,突出了“理论来源于实践,理论用于检验实践”的教学理念。以四川卷第9题为例,该题要求考生实验探究AgNO3的氧化性和热稳定性,然而,与氧化还原反应相关的内容在实验题中的考查分值则相对较少。

(2)与电化学结合紧密

自然界中的燃烧、呼吸作用、光合作用、生产生活中的化学电池、金属冶炼、火箭发射等都与氧化还原反应息息相关,研究氧化还原反应,对人类的进步具有极其重要的意义。电化学自18世纪中叶诞生以来,其相关理论知识逐步丰富、成熟,也涉及到工业多方面的应用。因此,将电化学与氧化还原反应考点相结合,既可以考查学生综合能力,又与人类的发展问题息息相关。与此同时,关注科学素养的另一维度——学生的情感、态度与价值观是化学考查的重要意图,也十分符合考查目标全面化的课程评价。

(3)与元素化合物知识相结合

元素化合物是认识化学和物质结构的基础,是化学学科的基础知识。元素及其化合物的推断题是高考的热点,其学科特点明显,是以元素化合物性质和相互转化为载体,集基本概念、基础理论为一题的综合性题目。[3]氧化性和还原性是物质的基本性质,因此,氧化还原反应知识的考查易与元素化合物等内容相结合。如大纲全国卷第29题,该题不仅涉及了元素化合物的推断及相关知识的考查,也充分结合了氧化还原反应知识进行设计。

三、高中化学教学策略

科学素养指的是运用科学知识,确定问题和作出具有证据的结论,以便对自然世界的改变进行理解和有所决定的能力。科学知识、科学方法和科学对社会的作用构成科学素养的三个部分。科学素养的高低关乎人的综合素质,化学学科的学习提高学生科学素养重要途径,如何在化学教学中养成学生的科学素养,我们可以从以下三个方面着力。

1.注重基础,把握概念,构筑体系

氧化还原反应属于化学理论性知识,是化学学科的重要概念,高中化学教学应根据化学课程标准和考试大纲的要求,把握氧化还原反应内容的主题脉络和层次,在此基础上对教学活动进行合理设计。我们应从教育心理学角度的概念教学出发,教授氧化还原反应的定义、特征、正例、反例、本质属性,把握氧化还原反应概念。[4]化学教师可从氧化还原反应得失的电子本质为中心辐射其相关的元素化合价、氧化性、还原性、氧化反应、还原反应、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物等概念性知识,帮助学生把主次性和关联性分清楚,构筑一个化学知识的网络体系。

无论是化学学科还是其他学科的学习,基础知识与基本技能是影响学生下一阶段学习可持续性发展的关键。高中化学学科的很多知识之间是相互联系的,以氧化还原反应和原电池为例,原电池产生的原理正是由于物质间发生氧化还原反应,从而发生电子转移,最终产生电流,与此同时,原电池在发生电子转移后,有一部分物质被氧化,还有一部分物质被还原,因此,原电池在产生电子转移的过程中还伴随着氧化还原反应的发生,这个学习的过程依托各种基础知识的支持,学生只有在夯实基础知识后才能更好地理解化学实验各环节的活动和反应。那么,高中化学教学与复习不能只注重难点,盲目进行题海战术,相反的是,我们应更加注重对基础知识的复习与巩固,只有基础牢固,学生才能对难点问题的解决有所突破。

2.注重实践,联系生活

氧化还原反应知识点中有关金属的电化学腐蚀、电池、电解冶炼金属等内容与社会生活、生产密不可分,因此,将社会实践中的化学引入相关高中教学,可以激发学生对化学学习的热情,引导学生将相应知识应用于实践,突出化学学科的积极价值,促进学生科学素养的全面发展。注重实践、密切联系生活的新理念对高中化学教学的指引是至关重要的,比如,学生通过自主设计原电池过程,可以在学以致用的过程中感受到化学学习的成就感。

高中化学对相关学科知识的记忆要求更高,如元素符号、化学式、元素化合物等主要化学性质和内容都是化学学习的基础,这些都离不开学生基本的记忆。科学的学习方法不仅能让学生的学习事半功倍,而且有利于学生学习兴趣的养成。学习化学的科学方法有很多,基本可分为感性认知方法、理性认知方法、认知实践方法三大类,化学教师可依据学科的特点引导学生重点掌握逻辑思维方法,如分析与综合法、对比与分类法、类比法、归纳与演绎法、证明与证伪法、假说法、判断法等方法。[5]以氧化还原反应内容的学习为例,按照族与族之间元素化合物的氧化性、还原性进行归纳、分析、对比,学生可以得出哪些物质易进行氧化还原反应,再将相关的电化学知识结合,进行对比分析,从而构成氧化还原反应知识的框架,再提取知识时轻而易举。

3.重联系,延伸广度,拓展视野

由考查知识转化为考查能力是化学新课程高考命题的价值取向,[6]化学高考试题综合了多个知识点进行命题,注重考查学生综合应用知识解决问题的能力。就近年来的氧化还原反应高考试题来说,其选题与社会生产、生活、科技息息相关,试题选材多以当前新型能源、电池、材料为背景,那么,化学教学应根据学生的学习情况,合理延伸知识的广度。将氧化还原反应与其他知识点相联系,开放思维,把知识间关系与现实中的生产、生活、科技贯穿起来,把当前最新、最热的相关科技成果科学引入课堂,这不但能活跃学生思维的新鲜度,提高他们知识迁移的相关度,还可以激发学生从事科技活动的兴趣,同时扩大学生的知识面,在拓展师生视野中丰富化学课堂。

注释:

①应用新课标Ⅰ卷的地区包括河南、河北、山西、陕西、江西、湖南、湖北。

②应用新课标Ⅱ卷的地区包括青海、西藏、甘肃、贵州、黑龙江、吉林、宁夏、内蒙古、新疆、辽宁、云南。

③应用大纲全国卷的地区仅为广西壮族自治区。

[1]wei,B.Science curriculum reform in post—compulsory education in the people’s Republic of China:The case of senior secondary school chemistry curriculum[J].Science Educationinternational,2005(4):294.

[2]张世勇.新课程高考化学氧化还原反应试题分析及启示[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2012(10):94~98.

[3]于淑儿,王存宽.元素及其化合物推断题的命题趋势与教学策略[J].化学教育,2008(12):33~36.

[4]刘知新.化学教学论[M].北京:高等教育出版社,2009.251~257.

[5]濮江,樊敏.高中化学科学方法教育的内容现状及实施建议[J].教育科学研究,2011(1):58~61.

[6]张世勇,胡乔生,钟蕾.新课程背景下高考化学实验题特点分析与启示[J].教育理论与实践,2010(7):15~17.

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