真题结构化分析 命题创新性传承

周曼文

广东

高考备考复习中的命题，是高考复习进程中非常重要的常规工作，是高三教师必备的一种素质。如何编制一套能够全面客观考查学生能力(或一定范围内的能力)的试题，是教育工作者需要直面的问题。本文以“3维度×3层级”结构化模型研究高考真题并指导原创命题，与各位同仁分享,以期有抛砖引玉之效。

一、真题结构剖析

1.高考命题理念的剖析

2017年高考《考试大纲》强调：“为了有利于选拔具有学习潜能和创新精神的考生，以能力测试为主导，在测试考生进一步学习所必需的知识、技能和方法的基础上，全面检测考生的学科核心素养”。由此构建了“一核四层四翼”的高考评价体系，形成了如下命题的基本框架：

图1 高考化学试题命题框架

2.具体操作程序的剖析

高考化学试题基于对知识点考查的需要，创设真实的试题情境，逐层递进地设置有价值的实际问题。“真实情境”服务于“实际问题”的提出，“化学知识”服务于“实际问题”的解决，考查学生在解决“实际问题”过程中的理解能力、推理论证能力、实验探究能力和综合分析能力，实现对化学学科核心素养的测试。

3.结构化分析与解读

化学学科核心素养的载体是学科知识，学科方法是化学核心素养的实质，学科能力是学生发展化学核心素养的保障，学生在学习化学基础知识的进程中，掌握学科思维方法，提升学习能力，促进化学学科核心素养不断发展。如图2所示：

图2 学科核心素养形成模型

能力本身属于心理学范畴，我们无法直接观察学生的认知操作，但可以通过解决不同水平测试所需经历的思维过程而外显。这样，我们可以从三个维度分析能力的考查，即内容维度、过程维度以及情境维度。如图3所示:

图3 中学化学学科能力考查的层级模型

为考查不同能力水平，我们进一步将能力划分层级，不同层级的能力测试试题，对解题者来说所要具备的能力层次也将不同。如内容维度用“C”(Content)表示，在对中学化学知识进行具体分类和归纳的基础上，依据SOLO分类理论，将内容维度划分出三个层级。如表1所示。过程维度用“P”(Process)表示，依据每一能力的心理操作构成，对其进行层级划分，每一种能力都包含有三个层级，如表2所示。情境维度用“S”表示(Situation)，依据情境的复杂程度、新颖程度以及呈现方式，也划分为三个层级。如表3所示。

表1 内容维度的层级描述

续表

表2 过程维度的层级描述

表3 情境维度的层级描述

二、原创命题

1.“3维度×3层级”结构化模型指导下的原创试题命制程序

“3维度×3层级”结构化模型，不仅可以对高考真题进行结构化分析，也是原创命题的理论指导。原创命题的一般程序：

图4 能力考查试题编制的一般程序

2.真题中的创新性传承

(1)内容维度——同一考点“不同命题视角”的进阶

如：倒吸现象

年份2015·广东2016·全国Ⅰ2017·全国Ⅰ2018·全国Ⅰ装置备注反应后倒吸现象的判断反应后倒吸现象的判断利用倒吸清洗反应装置、吸收装置利用装置c中压强的增加,将溶液压入装置d

又如：甲烷与氯气在光照下反应的实验

年份2016·全国Ⅰ2017·全国Ⅱ2018·全国Ⅰ2018·全国Ⅱ装置甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红,生成的氯甲烷具有酸性1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为 1.0NA正确反映实验现象的是备注通过现象,推测反应物和生成物某种生成物质的性质有机取代反应过程为分步反应图示法正确表达实验现象的描述

(2)情境维度——素材本身“科技含量”的进阶与同一素材“问题设置”的进阶

ⅰ素材本身“科技含量”的进阶

年份素材2017·全国ⅠLiFePO4锂离子电池的电极材料的制备2018·全国Ⅰ湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属正极片 碱溶NaAlO2滤液→含磷酸亚铁锂滤渣→ H2SO4/HNO3炭黑等滤渣→含Li、P、Fe等滤液→ 碱液沉淀→滤液→碳酸钠含Li沉淀→备注从LiFePO4电极材料的制备到正极片中金属资源回收利用,突出展示化学科学的应用价值和对社会可持续发展的作用,激发学生的科学精神和社会责任

ⅱ 同一素材“问题设置”的进阶

年份素材2017·全国Ⅰ通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为、,制得等量H2所需能量较少的是。2018·北京(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。ⅰ.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2Oⅱ.I2+2H2O+++2I-(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)

续表

ⅲ 同一素材“呈现方式”的进阶

年份素材2018·江苏(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO-3、SO2-3随pH的分布如题19图-2所示,Na2SO3的溶解度曲线如题19图-3所示) 题19图-2 题19图-3①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为 。②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案: ,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。2018·天津LiH2PO4是制备电池的重要原料。室温下,LiH2PO4溶液的pH随c初始(H2PO-4)的变化如图1所示,H3PO4溶液中H2PO-4的分布分数δ随pH的变化如图2所示,[δ=c(H2PO-4)c总(含P元素的粒子)]。下列有关LiH2PO4溶液的叙述正确的是( )A.溶液中存在3个平衡B.含P元素的粒子有H2PO-4、HPO2-4和PO3-4C.随c初始(H2PO-4)增大,溶液的pH明显变小D.用浓度大于1 mol·L-1的H3PO4溶液溶解Li2CO3,当pH达到4.66时,H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4备注两题呈现不同的“分布分数随pH变化图”,体现命题的灵活性和创新性,考题形式的变化,考出学生核心知识的掌握程度和应变能力

(3)过程维度

纸笔测验中化学学科能力包含三方面：获取、吸收、整合信息的能力，分析和解决化学问题的能力，化学实验和科学探究能力。三种能力的层级细分如下：

过程维度(Process)获取、吸收和整合信息能力分析、解决化学问题的能力实验和科学探究能力P1复述、再现、辨别的能力发现及表征问题的能力收集相关素材的能力P2通过观察,初步加工、吸收、有序存储的能力分析综合问题的能力设计实验方案的能力P3提取实质性内容,并经与已有知识块整合,重组为新知识块的能力解决问题的能力进行实验与探究的能力

以“获取、吸收、整合信息能力的进阶”为例

年份素材2017·全国Ⅰ常温下将NaOH溶液添加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是A.Ka2(H2X)的数量级为10-6B.曲线N表示pH与lgc(HX-)c(H2X)的变化关系C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)2018·全国Ⅰ最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时,下列叙述错误的是A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2SCO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe2+/Fe3+取代EDTA-Fe2+/EDTA-Fe3+,溶液需为酸性备注1.分析两题的D项时,所需的信息能力要求———复述、再现、辨别的能力2.计算K2数量级;书写阴极反应———通过观察,初步加工、吸收、有序存储的能力3.利用K常数表达式及数据,判断曲线Ⅰ、Ⅱ的意义;利用电解原理判断阴、阳极进而确定电势的高低———提取实质性内容,并经与已有知识块整合,重组为新知识块的能力4.NaHX溶液中离子浓度的判断;协同转化总反应的书写———提取实质性内容,并经与已有知识块整合,重组为新知识块的能力

3.原创命题技巧简介

原创命题时，选择什么材料作为命题素材？题干中包含哪些信息？这些信息通过何种方式来呈现?考生如何捕获到信息?捕获的信息要经历什么样的心理过程，才能与已知知识进行有效整合？整合后生成的新知识，能否解决新情境中的设问？这些问题是命题者必须认真思考的核心问题，也是命题的核心技术所在。

(1)以化学学科最新科研成果和社会热点问题为背景，创设客观、真实的试题情境

情境维度是能力考查模型中一个不可忽略的重要维度，任何一项考查学科能力的试题，都需要一个载体来呈现，而这一载体就是情境。情境不仅能作为能力考查的承载体，其本身的设计也会影响能力考查的水平。对真实问题情境的创设要求有4点：一是情境应当具有前沿性。如选择最新科技进展作为情境，反映化学学科目前发展状况;二是情境应当具有时代性。如关注目前存在的雾霾、水污染、温室效应、能源、电池等社会热点问题，反映化学在解决社会核心问题上特有的价值;三是情境应当具有应用性。如积极反映化学在生活、生产当中不可替代的作用，反映化学在提升人类生活质量中的特殊作用;四是情境应当具有教育性。如从化学史、优秀著作等各种途径挖掘素材，体现立德树人的育人价值。

(2)围绕科学思想核心任务，注重科学知识和科学方法有机整合的知识内容

内容维度即能力考查的知识内容。任何能力的考查都不是孤立的，都是以知识内容为基础。为突显学科特点，同时将学科知识系统化、逻辑化。中学化学学科内容划分为以下几类：化学基本概念、化学基本理论和原理、元素化合物知识以及化学实验。中学化学学科方法的内容有：物质运动思想，即物质是运动的、物质运动是有规律的；物质分类思想，即树状分类、交叉分类；物质守恒思想，即质量守恒、电荷守恒、电子得失守恒、能量守恒；动态平衡思想，即化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡；唯物辩证思想，即对立统一、量变与质变、现象与本质、一般与特殊；绿色化学思想，即绿色发展、环境友好。

(3)命题宗旨——培养学科关键能力，发展学科核心素养

过程维度是三维模型的核心，之所以采用“过程”二字，缘于学生完成作答的过程中需要经历一系列心理过程。化学学科核心素养的发展实质就落实在化学学习过程中，使用“宏观——微观——符号”来认识物质及其变化，帮助学生树立正确的世界观，形成科学的方法论。对学科关键能力的测查内容有：理解能力、推理论证能力、实验探究能力和综合分析能力，其中理解能力是发展化学核心素养5个要素的基础，推理论证能力的高低决定“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”的发展水平，实验探究能力和综合分析能力的层次决定“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”的发展水平。

三、案例鉴赏

【例题】“隐形飞机”是飞机表面涂一层特殊的磁性材料——吸波材料。

(1)亚铁磁性氧化物是较为成熟的吸波材料，下列外围电子排布图表示的状态中，可能是亚铁离子吸波后电子排布图的是________。(填标号)

①基态N原子中，核外电子占据最高能级的符号是________，占据该能级电子的电子云有________个伸展方向。

(3)NaN3是离子晶体,叠氮化物的born - Haber循环计算如下：

(4)某铁氧体晶胞如图Ⅰ所示，由A、B…H八方块组成，每个方块氧离子的堆积如图Ⅱ,Fe2+、Fe3+分别填充在由氧离子围成的正四面体空隙(3、5、7、8号氧离子围成)和正八面体空隙(5、6、7、8、9、14号氧离子围成)中。

Ⅰ Ⅱ

①铁氧体晶胞中，正四面体空隙和正八面体空隙数目比________。在图Ⅰ中标出正八面体空隙的位置。

②如果Fe3+填充正四面体空隙和一半的正八面体空隙，该晶体的化学式________。

③已知M(Fe)=56 g/mol，M(O)=16 g/mol，且铁氧体晶胞边长为xpm,该晶胞的密度为________g/cm3。(用含x和NA的代数式表示)

【参考答案】

(1)C

(2)①2p 3

②CO2sp

(3)954 —21.3 kJ·mol-1

(4)①1∶2

②Fe3O4

【解析】

(1)A项为Fe2+离子的基态外围电子排布图，吸收能量后，为激发态电子排布图。所以，C项正确。

(2)①基态碳原子的最高能级为2p，p能级电子云有x、y、z3个伸展方向。

(4)①铁氧体晶胞中，正四面体空隙8个，正八面体空隙16个，数目比1∶2。位置如图：

②铁氧体晶胞中含氧离子32个；Fe3+填充正四面体空隙(8个)和一半的正八面体空隙(16个)，有16个；Fe2+有 8个。该晶体的化学式：Fe3O4。

【命题意图】