数据赋能 探寻解决教学短板的有效路径——以一次高考选考化学模拟考试的复盘研究为例

浙江 赵旭初

精准教学，是基于斯金纳的行为主义学习理论而提出的，要求教师根据学科必备知识、关键能力、核心素养和学生发展的实际情况，聚焦课堂教学价值，准确把握教学目标和教学内容，追求教学目标与结果的高度吻合，最大限度地促进学生在学习上取得真正意义上的收获和进步。

高三化学的复习教学实质就是精准备考。本文正是基于精准教学理念，结合学生在选考模拟考试中的答题情况，从大数据中发现实际问题，开展研究，提出对策，并形成解决教学短板的有效路径和范式。

一、精准分析，发现问题

考试中出现的典型错题能够准确地反映学生在化学课程学习中的薄弱点，对错题进行专门分析，可展示学生的知识漏洞和能力的不足，发挥其潜在独有的价值。对典型错题进行成因分析，有助于今后教学备考过程中教师和学生共同努力避免出现类似情况，以提高教师的教学水平和学生的学习效率。

若是方向错了，做再多努力也是无用功。如何精准的确定典型错题，既是解决问题的开端，又是解决问题的关键。笔者认为，所谓典型错题，尤其对于高三备考而言，至少要满足以下几个特征：

第一，试题所考查的必须是主干知识。高三备考的重心是高频考点，也就是高中阶段化学学科的主干知识，这些重点的知识点或知识块就好比一棵树的树干，对学生的整个化学学科知识系统能起到基础支撑和触类旁通的作用；

第二，错误率特别高，即得分率特别低，这点不做赘述；

第三，涉及的学生层次分布比较广。一道题，较高、中等和较低水平的学生均有相当数量的答错情况，属于共性问题，产生这种现象可能是由于教师的原因，也可能是由于试题本身的原因；

第四，学生错误的频率特别高，也就是同类型的题目在多次考试中反复出现，而学生却反复答错，可称之为高频错题。说明学生对这类试题存在知识上的不完备，或是能力上的缺失，或是学科素养的欠缺以及缺乏答题技巧等问题，当然也有可能是教师自身存在对教学内容的认识不足、传授的方法技巧不到位等软肋。

浙江省普通高校招生选考科目考试自2020年1月开始实行学考、选考分卷考试，如表1所示化学学科试题的主观题题型和题量变化较大。其中最值得关注的是第26题，从考查“简单的有机推断”改为考查“物质的结构和性质”。结构决定性质，是化学学科的大概念，也是高中化学学科的思想方法和主干知识。

表1 浙江省化学学科选考试题的主观题考查变化

笔者研究了近几次浙江省选考以及温州市选考模拟考试，第26题的考试结果并不乐观，学生普遍破题乏术。其中第(3)小题更是成为区域的短板，本区县的整卷及26题得分率均低于温州全市的得分率(见表2、表3)，本区县学校的第26题第(3)小问得分率均低于同类校的得分率(见表4、表5)。(说明：表2～5均为同一次温州市选考化学模拟考试的实际测试情况统计)

表2 整卷得分率增值比较(区域层面)

表3 第26题得分率比较(区域层面)

表4 第26题得分率比较(学校层面)Ⅰ

表5 第26题得分率比较(学校层面)Ⅱ

二、精准诊断，开展研究

影响学生解题的主观因素主要有学生的知识总量、知识的储存方式以及认知策略等。关于知识总量，莫斯科大学教授C.A.亚若夫斯认为，解题就是意味着把所要解决的问题转化为已经解过的问题；波利亚也说，“解题者所作的脑力工作就在于回忆他的经验中能用得上的东西”。可见解题就是运用有关经验的过程，当与问题有关的知识储备越多，那么解决当前问题的可能性就越大。关于知识储存方式，有学者提出：解决某一问题，“脑中一定储存有解决并组织问题的相应图式”。我国研究者也认为“学生要正确解题，总是要认出某种熟悉的东西(即模式)”“问题解决的实质就是模式的识别”，“模式识别过程就是感觉信息与长时记忆中的项目有着最佳匹配的过程”。

因此，采用老师上课讲评、学生订正和做错题集等做法，实际上是从老师的视角来看问题，学生仍是以识记、机械练习等低阶思维方式来学习，思维实质上是被动的。笔者尝试从影响学生解题的主观因素入手，从学生的视角来看问题，通过对错题“复盘”的形式，引导学生主动反思，寻找和研究解题错误的原因。

限于篇幅，本文仅以某一次温州市选考化学模拟考试第26题第(3)小题：“常压下，水晶的硬度比晶体硅的硬度大，其主要原因是________。”为例进行阐述。

1.学生复盘

复盘，是围棋术语，指对局完毕后，棋手复演该盘棋的记录，以检查对局中的招法优劣与得失关键。本文中的“复盘”是指在一次考试结束后，教师针对学生错误率较高的题目，发放如表6所示的解题思路复盘表，引导学生复述解题思路，梳理问题解决过程，使思维过程可视化。

表6 解题思路复盘表

2.归因分析

教师汇总学生的复盘内容如下：

学生1：最初第一反应是分子间作用力，然后立刻想到是原子晶体，但没有考虑是Si—O键与Si—Si键的关系，最后错了。

学生2：最初，发现SiO2与Si均为原子晶体，然后，联想到SiO2的结构与金刚石类似，最后，从晶体结构入手，认为SiO2硬度大，类似于金刚石。

学生3：最初只想到SiO2与Si是原子晶体，然后忘记考虑内部的键能，最后找不到方向。

学生4：看到都是原子晶体就懵了，没有想到共价键不同的差异。

学生5：最初未立刻想到，然后未写，最后没时间写(过后还是会的)。

学生6：硬度为物理性质，与化学键无关，那就不写键能了。

学生7：水晶是SiO2，晶体硅是Si，都是原子晶体，不能说分子，硬度大是物理性质，就不用写键能了吧，好，就只写原子间作用力好了，水晶原子间作用力大，所以硬度大。

学生8：水晶和晶体硅都是原子晶体，不知道怎么比较。

学生9：认为晶体硬度与晶体几何结构有关，而键能与稳定性关系较大，而且水晶晶体结构和Si的不一样。

学生10：最初：硬度——物理性质——排除化学键，然后：晶胞的种类没发现区别，再然后：想到键长结合晶胞，O原子小，在Si原子之间，结合更加紧密，故硬度大，最后错了。

学生11：硬度——分子间作用力——水晶分子间作用力强于晶体硅。

学生12：起初认为SiO2和Si都是原子晶体，但Si有点模糊，既然要比较，就猜测Si可能不是，最后只写了SiO2是原子晶体，通过共价键连接，作用力大。

学生13：最初，认为物理性质与化学键无关，然后，考虑与晶体空间结构有关，最后，认为SiO2的空间结构更稳定导致SiO2硬度更大。

学生14：最初，硬度大小，先看是什么晶体，然后，发现两个都是原子晶体，再然后，想起课本上“硅单质很脆”，再然后，应该是与键有关，不确定，想到“分子键”，但发现不是分子，最后，由于放弃了“键”的想法，错了。

学生15：硅是分子晶体，水晶是原子晶体，原子晶体比分子晶体硬。

学生16：SiO2是原子晶体，晶体硅是分子晶体，原子晶体硬度大。

学生17：原子晶体和分子晶体判断(判断错误)——共价键与分子间作用力大小比较——得出结论。

学生18：根本没想到要比较键。

学生19：由S、P联想，认为晶体硅是分子晶体，然后错了。

……

综上可将学生错误的原因进行如下归类：

①晶体类型判断错误。学生认为晶体硅是分子晶体，极少部分学生认为SiO2也是分子晶体；

②作用力类型判断错误。学生不清楚应该从什么角度去比较不同物质的原子晶体的硬度。错误认定硬度属于物理性质，不能用化学键强弱或键能大小来分析；

③共价键强弱比较的方法没有掌握；

④思考方向错误。极少部分学生试图从晶体空间结构去解释。

教师可通过分析学生的思维断点在哪，剖析学生思维断点背后更深层次的原因，以期后续精准施策。学生通过对错题的“复盘”，能逐步养成主动反思、自觉反思的良好学习习惯。

三、精准指导，提出对策

通过上面的复盘以及归因的诊断和研究可以发现，第一，学生对问题的表征能力不足，不能将问题与已有的知识经验联系起来，无法揭示问题的本质，致使问题得不到顺利解决。第二，学生的知识认知结构存在缺陷，没有把孤立的知识点联系起来构建成体系。加涅认为，学生能否解决问题，既取决于是否掌握有关规则，也取决于学生控制自己内部思维过程的策略。教师进行问题解决研究的目的之一就是教会学生解题，以及如何教会学生解题。为此，笔者提出两点对策供教师们参考：

1.构建思维模型

《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》指出，化学教学内容的组织，应有利于促进学生从化学学科知识向化学学科核心素养的转化，而内容的结构化则是实现这种转化的关键。其中非常重要的一种形式就是基于认识思路的结构化，它是从学科本原对物质及其变化的认识过程的一种概括。

建模，就是以知识的结构化和思维的程序化为目的，按一定的逻辑形成认知或方法的模型，具体表现形式有思维模型、解题范式、答题清单等。建构思维模型，是需要教师从认识层面上对学生进行指导。笔者提出第26题(3)小题的思维模型(见图1)，指向三个问题的解决：1.如何快速且准确的确定物质的晶体类型？2.不同类型的晶体，怎样比较熔沸点？同种类型的晶体又应该怎样比较熔沸点？3.晶体的状态变化跟物质的化学稳定性所破坏的作用力是否相同？

图1 解决晶体结构问题的思维模型

这既是一种思维程序化的方法模型，又是知识结构化的认知模型。借助这样的模型，学生既能从物质的微观结构说明同类物质的共性，又能解释同类的不同物质的性质变化规律。

2.跟进题组训练

跟进题组训练，则是需教师从操作层面上对学生进行指导。一种好的思维模型需要通过题目训练去检验效果和完善提升，更重要的是对题目进行有意义的梳理和整编。这里提出以下两种训练方式：

①模仿练习

教师可仿照选考真题词条式的考查形式，重视知识的涵盖面，汇编对题训练，并形成高效、有序的解题范式。例如，教师可在课上或课后选择以下试题进行练习和对比。

①(2020·1月选考)在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(-19 ℃)高。主要原因是________。

②(2020·4月模拟)在常压下，乙醇的沸点(78 ℃)比甲醚(-23 ℃)高。主要原因是________。

③(2020·3月模拟)在常压下，固态水的密度小于液态水。主要原因是________。

④(2020·4月模拟)在常压下，乙醇在水中的溶解度比溴乙烷在水中的溶解度大，主要原因是________。

⑤邻羟基苯甲醛比对羟基苯甲醛溶、沸点低的原因是________。

⑥(2020·3月模拟)在常压下，甲苯的沸点(111 ℃)比苯的(80 ℃)高，解释原因________。

⑦SiO2、SiCl4、SiF4的熔点依次为1 610 ℃、-69 ℃、-90 ℃，解释熔点差异的原因________。

⑧(2020·3月模拟)已知金刚石中C—C键小于C60中C—C键能，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为此说法是否正确________，并阐述理由________。

该题组突显了对“结构”决定“性质”的考查，主要涵盖了晶体类别、微粒作用力类型、熔沸点、密度、溶解度等主要知识。

②变式练习

高考备考，教师既要立足于备“一万”，深耕现有真题，更需要有一些前瞻性，有足够的提前量去备“万一”。这种前瞻性，可以体现在考查内容和角度上，也可以体现在考查方式上，还可以体现在理答方式上。教师在充分研究历年各省市高考真题及地市模拟试题的基础上，对试题进行深度挖掘，变换形式，也可形成相应的题组。

①(2020·3月模拟)醋酸可通过分子间氢键双聚形成八元环，画出该结构________。(以O…H—O表示氢键)

②韩国首尔大学的科学家将水置于一不足够强的电场中，在20 ℃时，水瞬间凝固形成“暖冰”，解释原因________。

③(2020·3月模拟)乙酸汽化时，测定气体的相对分子量，有数据表明其摩尔质量变为120 g·mol-1，从结构上分析其可能的原因是________。

④分别量取0.5 mol CHCl3、(CH3)2CO、C2H5OH及H2O，并测量其温度。然后分别混合CHCl3和(CH3)2CO，C2H5OH和H2O，搅拌并测量溶液温度所能达到的最高值。其实验结果是：前者升温9～11 ℃，后者升温4～5 ℃。请解释原因________。

⑤已知冰的熔化热为6.0 kJ·mol-1，假设每摩尔冰中有2 mol氢键，且熔化热完全用于打破冰的氢键，最多只能硬坏冰中15%的氢键，计算冰中氢键能为________。

题组中的⑤，就是由2011年浙江高考理综考试的一道选择题改编而来，对“物质的结构与性质”的考查从定性转向定量，全面检验学生的信息获取和整合的能力和计算能力，考验学生知识体系的耐震性。

四、反思改进，寻找“新”起点

2个月后，又一次温州市选考模拟考试成绩揭晓，考情如表7、表8所示。本文中作为研究样本的第26题(3)小题的区域得分率实现正增值。这说明，基于精准教学理念，利用数据赋能解决教学短板的路径的探寻已初见成效。

表7 整卷得分率增值比较(区域层面)

表8 第26题得分率增值比较(区域层面)

但是，笔者也有了更多的思考：

1.如何让缄默知识显性化？

教师进行试题讲评时，把知识点及其联系讲深讲透的同时，如何能进一步详尽的展示思维过程？让学生从核心知识、题目结构、解题步骤、解题格式等角度进行说题，这种方式适用于课内。或者让学生通过“复盘”的形式展示思维过程，这种方式适用于课外。“说题”和“复盘”都能暴露学生的思维过程。

2.如何找到“建模”与“脱模”效能最佳的平衡点？

建模相当于是围棋中的定式，有助于学生更全面的分析、解答问题，当然也需要学生来灵活运用。教师要帮助学生既能“进得去”，对问题有深入细致的分析，又能“出得来”，对问题有较高的站位，从全局去把握分析。

有的时候，模型的完善度与实际操作性或应用的实际效果并不一定正相关。脱模，恰恰是指不拘泥于模型定式，是对模型定式的灵活运用。如何在建模与脱模之间找到效能最佳的平衡点，值得教师去思考。

再比如，数据一定是问题的全部体现吗？学生的得分率高，一定就没有问题吗？得分率高是否还有其他原因(比如试题更适合学生)？教师如何以大数据为支撑，关注过程评价，通过即时监测和快速反馈，优化学生个性化学习和教学供给，实现最优发展？