2023年新课标卷理综化学试题能力结构水平研究及备考启示

王 春

(北京教育学院)

2014年国务院颁布的《关于深化考试招生制度改革的实施意见》中提出:“科学设计命题内容,增强基础性、综合性,着重考查学生独立思考和运用所学知识分析问题、解决问题的能力。”由此可见,高考试题的命题特点和试题对学生能力水平的考查对今后的复习备考具有较强的导向性,备受广大教师的关注。本文结合2023年新课标卷理综化学试题,借助SOLO分类理论分析该试题考查的能力结构,并对今后化学高考复习备考提出几点建议。

一、试题能力结构研究

(一)研究方法

鉴于传统的研究方法很难评价到学生的思维能力水平,因此本文运用SOLO分类理论,基于试卷内在复杂性的视角,尝试将高考试题按考查的学生的思维能力水平分为不同的层级,侧重研究高考试题所考查的能力结构分布特点。

SOLO分类理论是一种学习评价方法,是以等级描述为特征的定质评价方法,它来源于皮亚杰的认知发展阶段论。SOLO分类法将学生的学习结果按照思维由低级到高级分为五个不同层次,如表1所示。

表1 SOLO层次及其具体含义

(二)研究过程

依据SOLO分类标准,笔者结合自己的思考与分析,编制了一个包含SOLO层次、题号、分值、考查内容的“2023年新课标卷理综化学试题SOLO结构分析表”,根据试题所考查的能力结构,进行数据的统计与整理。

(三)研究结果与分析

1.结构分析范例

(1)单一结构层次(U)

【例1】(2023年新课标卷,7题)化学在文物的研究和修复中有重要作用。下列说法错误的是

(C)

A.竹简的成分之一纤维素属于天然高分子

B.龟甲的成分之一羟基磷灰石属于无机物

C.古陶瓷修复所用的熟石膏,其成分为Ca(OH)2

D.古壁画颜料中所用的铁红,其成分为Fe2O3

【分析】本题以化学传统文化为命题素材,考查知识内容为中学化学常见物质的分类、典型化学物质的俗名及化学成分。试题考查知识内容及学科能力为单一知识结构,因此,本题按照SOLO层次可划分为单一结构层次。

(2)多元结构层次(M)

【例2】(2023年新课标卷,9题)一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl,部分晶体结构如图所示,其中[C(NH2)3]+为平面结构。

下列说法正确的是

(A)

A.该晶体中存在N—H…O氢键

B.基态原子的第一电离能:C

C.基态原子未成对电子数:B

D.晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同

【分析】本题以可吸附甲醇的材料部分晶体结构为载体,考查的知识内容涉及氢键、第一电离能大小的判断、基态原子核外电子排布规律、原子轨道杂化类型的判断等。试题考查的能力涉及新情境素材的分析能力、基于晶体结构和原子间的作用力相关学科知识的推理能力等,需要考生将试题中包含的有关氢键、第一电离能、原子轨道的杂化类型知识信息和整体分析晶体结构内部原子间的作用力的解题思路有机地结合起来,并运用所学知识进行综合分析问题。试题考查的学科知识内容及能力多元化,因此,本题可划分为SOLO分类层次中的多元结构水平层次。

(3)关联结构层次(R)

【例3】(2023年新课标卷,12题)“肼合成酶”以其中的Fe2+配合物为催化中心,可将NH2OH与NH3转化为肼(NH2NH2),其反应历程如图所示。

下列说法错误的是

(D)

A.NH2OH、NH3和H2O均为极性分子

B.反应涉及N—H、N—O键断裂和N—N键生成

C.催化中心的Fe2+被氧化为Fe3+,后又被还原为Fe2+

D.将NH2OH替换为ND2OD,反应可得ND2ND2

【分析】本题考查知识内容涉及新情境下反应过程中化学键的断裂情况判断、极性分子和非极性分子的识别、反应历程路径的分析、同位素原子示踪反应等。试题考查的学科知识内容及能力要求呈现相互关联性,因此,本题可划分为SOLO分类层次中的关联结构水平层次。

(4)拓展抽象结构层次(Ea)

【例4】(2023年新课标卷,29题)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:

图1 能量转换关系

图2 反应机理

图3

(4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为xH2=0.75、xN2=0.25,另一种为xH2=0.675、xN2=0.225、xAr=0.10。(物质i的摩尔分数:xi=ni/n总)

①图中压强由小到大的顺序为p1

②进料组成中含有惰性气体Ar的图是图4。

图4

【分析】本题考查知识内容涉及根据反应能量变化图像计算焓变、根据化学平衡体系相关数据计算物质的转化率α和化学平衡常数Kp、根据反应机理判断反应决速步骤、根据晶胞参数进行相关计算。本题涉及的知识点较多,对学生处理图表信息的能力、推理计算能力、综合应用知识解决实际问题的能力提出了较高的要求。因此,本题按照SOLO分类层次可划分为拓展抽象结构层次。

2.统计结果与分析

2023年新课标卷理综化学试题中SOLO结构层次如表2所示,从整体上来看,试题在命题能力层次上从简单的U层次到较高思维水平的Ea层次都有所涵盖,考查的能力结构相对较完整。从每个维度进行具体分析可知,该试卷对单一结构层次和演绎推理的拓展抽象结构层次的考查相对较少,而对多元结构和关联结构层次的考查比重较高,这说明了2023年新课标卷理综化学试题不只是考查了学生的基础知识,更主要考查了学生在新的化学问题情境下所展现出来的分析解决实际问题的能力,对学生综合分析问题的能力提出了更高的要求。

表2 2023年新课标卷理综化学试题中SOLO结构层次

二、教学启示

针对2023年新课标卷理综化学试题能力结构分析,在新一轮的高考化学复习备考过程中,应重点注意以下几个方面。

(一)认真研读课程标准,重视学科基础知识和主干知识的复习

《普通高中化学课程标准》(2017年版2020年修订)是高考化学试题命制的重要依据,教师在高考化学复习备考过程中要仔细研读课程标准中所划分的化学学科素养水平和学业质量水平层次要求,整体把握复习内容的深度和广度。对于化学学科的基础知识,如:核素和同位素,氧化还原反应基本概念,离子反应及共存,电化学基础,同系物和同分异构体,有机反应类型,化学键及分子间作用力等,教师需要引导学生深入理解概念本质,并通过针对性的训练进行巩固;对于化学学科的主干知识,如:无机物性质及转化,化学反应与能量变化,化学反应速率与限度,水溶液中的离子平衡,有机物的合成与推断,化学综合实验探究等,教师需要引领学生进行专题性深度复习,不断总结提炼解题规律和方法。

(二)注重情境素材选取,重视学科素养和学科关键能力的培养

高考化学试题的命制注重以化学与生活、化学与科学技术、化学与社会发展和生态环境等方面的内容作为情境素材,以生活实际问题为测试任务考查学生的学科素养和学科关键能力。因此,教师在教学过程中应融入更多的基于实际问题的内容,密切联系实际生活及社会热点问题,引导学生认识化学对人类社会生活和可持续发展的重要价值,引导学生基于化学的视角关注与化学相关联的最新科技前沿发展,解决化学与社会生产、生活中的实际问题,注重培养学生学科素养、创新精神和运用所学知识综合解决实际问题的学科能力。

(三)加强规范性答题训练,重视化学用语表达能力的培养

近年来的全国高考化学试题注重考查学生化学用语书写能力和语言表达能力,对规范答题要求有所提高。因此,教师在教学过程中,应在课中加强规范性答题教学,课后加强规范性答题训练,对学生的错误进行及时纠正,提高学生答题的准确性。同时,在教学过程中,多给学生创造口头与书面表达和锻炼的机会,切实提高学生用化学用语表达的能力。