近年来高考化学图表类试题命题特点与教学策略

严文法 孙婷婷 李毓婷

图表信息题是指通过图形、表格等形式呈现试题信息及问题情境的一类试题，该类试题具有新颖活泼、简明直观、角度广泛、信息隐蔽、能力要求高等特点，能较好地考查学生的综合能力和学科核心素养。《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称新课标）提出学生“能收集证据，基于现象和数据进行分析并得出结论”“能用数据、图表、符号等处理实验信息”。可以看出，化学图表信息题借助真实的情境素材将相关的化学知识隐含在图表中，需要学生能挖掘隐藏的解题知识、方法和思路，考查学生的信息整理能力、数据处理能力、证据推理能力等，提升在文字、图表之间的思维转换，评价学科核心素养的达成情况。

在新课程理念的指導下，高考也体现从“知识立意”“能力立意”向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的转变，考查学生运用学科知识解决不同陌生度、复杂度真实情境下实际问题的能力。2020年教育部考试中心颁布的《中国高考评价体系》从高考的核心功能、考查内容、考查要求三个方面回答了“为什么考、考什么、怎么考”的考试本原性问题，从而给出了“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这一教育根本问题在高考领域的答案。《中国高考评价体系》的内容包括“一核四层四翼”，其中“四层”为考查内容，包括“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”，其中在关键能力中明确要求学生具备符号理解能力、信息整理能力、数据处理能力、演绎推理能力等。因此，对新课标发布后的历年高考化学卷中图表信息题的命题特点进行研究，在教学评一体化的背景之下对教与学具有启示意义。

一、高考化学图表信息题命题特点

基于新课程和中国高考评价体系的理念，高考评价逐渐从“知识立意”“能力立意”向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”转变，因此，高考试题不仅要注重基础的考查，更要突出以真实的问题情境为载体，将必备核心知识转化为驱动性问题，考查学科关键能力的形成与发展现状，在考查学科关键能力的过程中达成对学科核心素养的培育，而化学图表信息题是一类能将知识转化为能力的试题，着重培养学生的证据推理与模型认知、科学探究和创新意识的核心素养。

2018年1月教育部颁布了修订后的新课标，新课标的课程理念会影响到高考试题的评价导向。因此，在本研究中将2018年- 2021年的高考理综化学试题作为研究对象，试题的题量和分值在一定程度上能反映命题的侧重和取向。对近几年图表信息试题的题量和分值进行统计，统计结果表明近年来高考理综化学图表信息试题题量比较稳定，分值比重大，侧面反映出图表信息题在高考试题中的重要地位，因此，有必要分析高考化学图表信息题的命题特点，了解命题的趋势，为高考复习提供可行性的建议和策略。

1.图表类型和内容丰富多样，呈现稳定和综合趋势

分析2018年- 2021年的高考理综化学试题可以发现，图表信息题考查的知识点内容丰富，包括STSE、速率平衡、电化学、实验探究、有机合成等内容，从呈现方式来看多以图片和表格形式来呈现关联信息，直观地叙述事物的形态和变化规律。研究者根据图表数量、功能等特点对图表信息题进行了类别划分。刘家涛基于图表数量将图表信息题分为单一型和综合型两大类：王后雄等人则依据图表信息题的功能具体划分为信息记录表、实验样品图、实验装置图、数据曲线图、物质结构图、理解示意图、工艺流程图、转化关系图等七类。借鉴已有研究，本文将图表信息题划分为单一型和综合型两类，其中单一型具体划分为信息记录表、实验装置图、数据曲线图、物质结构图、理解示意图、工艺流程图、转化关系图七类，而综合型则包含了两种或两种以上的类别。分析2018年- 2021年全国理综化学卷图表信息题类型的分布情况，表明全国理综化学卷图表信息题的题量趋于稳定，其中信息记录表、数据曲线图、物质结构图、理解示意图和转化关系图是使用最多的图类和表类，实验装置图和工艺流程图题量基本保持稳定。各类图表题型和涉及的知识点较为固定，如物质结构图通常出现在第35题，作为选修物质结构与性质的考查内容，通过展示物质的空间结构帮助学生深入了解物质性质，深化“结构决定性质”的化学观念：再如工艺流程图多出现在第26或第27题，以框图和箭头的形式表示工业生产的过程，解决与社会、技术、环境紧密联系的实际问题，增强学生的社会责任感。在统计分析过程中还发现图表信息题有从单一型逐渐向综合型转变的趋势，即一道题会用多种图表组合来呈现问题情境，如2020年全国卷Ⅱ第35题就包含了信息记录表、物质结构图和理解示意图三种类型，而2021年全国乙卷第26题也包含了信息记录表与工艺流程图两种类型，着重考查学生的综合能力，对学生的思维水平要求较高。

2.精选问题情境素材，突出试题综合性和创新性

新课标在命题原则中提出“以真实情境为测试载体”“试题情境素材应紧密联系学生学习和生活实际”，而《中国高考评价体系》也规定了“高考的考查载体一情境，以此承载考查内容，实现考查要求”，都强调情境作为试题命制的载体。分析近年来高考全国理综化学图表信息题，选取的情境素材类型丰富，包括学科前沿情境、化学史情境、化学实验情境、工业生产情境、模型模拟情境等，体现高考不仅重视学生教材熟悉的情境，还关注学术前沿的热点问题。2019年国务院办公厅发布的《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》在“深化考试命题改革”部分提出要“创新试题形式，加强情境设计，注重联系社会生活实际，增加综合性、开放性、应用性、探究性试题”。江合佩等人提出化学学科创新性的内涵包括内容创新、形式创新、方法创新、思维创新四个方面，并阐述了各个方面划分的具体内容，以2021年实施新高考“3+1+2”方案8省市学业水平等级适应性考试的化学试题为例，探索高考化学创新性考查的实施路径。分析2018年- 2021年全国高考理综化学图表信息题，试题的命制能够体现出以情境为载体的要求，精选问题情境素材，不同程度突出试题的综合性和创新性。

以2020年全国卷I第12题为例，该题以中科院福建物构所王要兵等人发表在Angew上的可逆水系Zn - CO2电池全新体系为背景，属于学科前沿情境，侧重内容创新。必备知识涉及物质转化、氧化还原反应以及原电池、电解池，要求学生能综合运用所学知识解决问题，发展证据推理与模型认知的核心素养，温室气体CO2的合理转化又能培养学生的社会责任感。利用建构的电化学一般模型，先明确放电和充电两个过程，再通过物质转化过程中元素化合价的变化判断正负极和阴阳极，在此基础上，根据电极、电池方程式书写原则和氧化还原反应中电子守恒的思想就能正确解题。虽然以教材基础知识为出发点，但并未直接考查电化学知识点，而是以电化学知识为工具，以学科前沿情境为考查载体，考查了学生运用学科知识和学科思维解决真实情境下实际问题的能力。

类似的还有2019年全国卷I第10题，以模拟HCI分子在冰表面吸附和溶解的过程为情境载体，属于形式创新。必备知识涉及物质微粒间的相互作用、分子的空间结构、电离平衡等，要求学生从微观层面理解分子的吸附和溶解过程，再用化学方程式表示，构建“宏一微一符”三重表征。本题先识别图中不同分子结构代表的物质，明确每一层中分子的种类和微粒的存在形式以及微粒间的相互作用力，在此基础上用化学用语表示电离过程。除此之外，图中还给出分子的个数比，根据所给数量比并运用物质的量浓度计算公式可求解H+浓度。以微观示意图的形式将难以观察的化学过程显现化，加强学生对化学变化微观层面的理解，从宏观与微观结合的视角分析解决问题。

3.以评价化学核心素养为宗旨，侧重考查学科关键能力

《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》提出“要促进学生系统掌握各学科基础知识、基本技能，基本方法，培养适应终身发展和社会发展需要的正确价值观念、必备品格和关键能力”。而《中国高考评价体系》提出的“四层”考查内容，本质是通过核心价值的考查实现引领作用、学科素养的考查实现导向作用，凸出关键能力为重点考查内容，促进核心素养落地。显而易见，政策文件都强调发展和评价学生的关键能力。关键能力具有直观外显化等特性，能具体体现在学生解题过程中。王后雄等人通过对24名专家进行问卷调查确定高中化学关键能力的构成要素，包括化学信息处理能力、实验与探究能力、化学计量与计算能力等，近年来全国理综化学图表信息题从多角度考查学科关键能力，切合新课程理念和高考命题的趋势。

比如2021年全国乙卷第28题。本题涉及的必备知识包括化学热、化学平衡常数及移动、转化率的计算，属于抽象理论性知识，通过示意图将较为抽象的能量变化和平衡移动变化形象化，加深学生对化学变化本质的认识。判断反应能量变化示意图，首先要观察曲线图，依据题目给出提示①是慢反应以及隐含的信息总反应是放热反应，体现在图上是反应物与第一个过渡态能量峰值的能量差大以及生成物能量低。第2小题呈现甲醇的物质的量分数随温度、压强变化的坐标图，根据总反应是放热反应以及平衡移动知识，判断曲线a和b代表的含义，对于反应条件只需要在图中找出对应的点即可。本题借助数据曲线图，突出对化学信息处理能力、证据推理与论证能力和模型认知能力等关键能力的考查，外显学生的思维方式。

类似的再如2019年全国卷Ⅲ第26题，该题来源于教材实验，但又高于教材，将制备氯酸钾和次氯酸钠的实验一体化，探究物质氧化还原性质，属于化学实验探究题。涉及的必备知识包括物质的检验、分离、提纯、氧化还原反应、离子反应，考查实验与探究能力、化学表征能力、证据推理与论证能力等关键能力的综合运用。本题采用教材氯气发生装置，将收集的氯气除杂后作为原料，再巧妙地控制不同的实验条件制备所得产物，这也是解题的关键点，探究氧化性强弱则需要依据实验现象和氧化还原反应规律来解题。不同类型的图表信息题虽然侧重考查的学科关键能力有所区别，但是都不局限于考查单一能力，而是趋向发展学生的综合应用能力，评价证据推理与模型认知等核心素养的达成水平，更利于选拔全面发展的人才。

二、化学图表类试题教学策略

1.深入挖掘教材图表，培养学生分析图表的综合能力

图表是储存和传递化学信息的载体，与文字一起形成一个整体，需要学生挖掘隐蔽的信息，在分析图表的过程中能体现学生整理和分析信息的能力、信息转化的能力、演绎推理能力等综合能力。教材中的图表可以作为教学载体，教师深入挖掘图表信息，培养学生分析图表的综合能力。新鲁科版必修教材在“联想·质疑”“观察·思考”“交流·研讨”等多个栏目中都涉及到了不同类型的图表信息，而新人教版教材的图表信息主要体现在“实验”“探究”“科学·技术·社会”“思考与讨论”等栏目中，新苏教版教材则在“观察思考”“实验探究”“拓展视野”等栏目中穿插图表信息，三个版本的教材都从不同方面体现出图表的重要性。在教学过程中，教师充分借助图表内容，通过观察发现学生在图表学习过程中暴露出的能力不足，进一步提升学生认真分析图表、观察提取信息等综合能力。

2.重视创设学科前沿和模型模拟情境，发展学生真实情境下实际问题的解决能力

新课标在教学与评价建议中提出“教师在教学中应重视创设真实且富有价值的问题情境”，命题原则中则是强调不同陌生度和复杂度的真实情境，上述分析命题特点也体现出高考化学图表信息题情境类型丰富，尤其是学科前沿和模型模拟情境对学生来说陌生且难度较大，教师在教学中可以结合学科最新科研成果和微观化学反应过程，以学科必备知识为考查基础，发展与提高学生解决陌生、复杂问题的能力，促进学生科学探究與创新意识的核心素养形成与发展。相应地，在这个过程中教师通过阅读大量的文献、关注学科前沿等能够提升自身的教学能力和素养，提高在教学中融人不同情境素材有针对性地培养学生的能力与学科思维。

3.重视信息的图表表征，构建“四重表征”模型

一般而言，化学上的“三重表征”指“宏观一微观一符号”三重表征，钱扬义基于手持实验即时收集数据和自动生成曲线的技术背景，首次提出“宏观表征一微观表征一符号表征一曲线表征”的四重表征模型，用于定量实验研究，提高学生基于数据从定量角度来认识化学反应并进行预测和计算的能力。对于较为复杂的化学实验过程，利用手持实验能将抽象的微观反应过程以具体的数字曲线表示，如pH曲线、透光率曲线、电导率曲线和气压曲线等。近年来高考化学图表信息题的数据曲线图一般出现在选择题最后一题以及综合题中，主要考查选修化学反应原理内容，侧重化学反应速率、方向和限度、水溶液中的离子反应与平衡等，难度较大。在实际教学中，教师宜重视信息的图表表征，充分发挥学生的主动性，引导学生从曲线的走势分析宏观现象变化、微观的微粒变化以及用化学符号表征变化过程，使学生建立分析曲线的四重表征模型，培养学生的定量思维和数据处理分析能力，形成解数据曲线图的一般方法。

基金项目：本文系2020年度教师教育研究项目“基于核心素养发展的化学公费师范生专业必修课《化学教学技能训练》课程内容构建与教学模式研究”（项目编号：JSJY2020012）和陕西师范大学基础教育改革2019年度项目“核心素养视域下中学教师素养为本的教学设计能力提升策略与实践”（项目编号：JCJY021）阶段性研究成果。

（收稿日期：2022 -02 - 18）