高考化学开放性试题分析及教学建议

张世仙，罗宿星，伍远辉，朱万强，金 茜

（遵义师范学院化学系，贵州遵义563002）

随着教育改革的推进，教育的核心朝着素质教育和创新教育迈进。我国新课程标准已经明确了化学开放性试题在化学教育中的重要地位，它对化学教学综合研究实践的开展和学生思维能力的培养起积极的导向作用，是考查学生创新与能力的一种较好形式。一些具有情景真实、条件不完备、结论不确定、过程体现探究性、知识呈现综合性、思维方式发散性等特征的开放性试题不断在高考试题中出现，开放性试题逐渐成为我国高考命题改革的一个方向。

本文主要对2010－2011年高考化学试题中的开放性试题进行了统计，例析了高考部分典型化学开放性试题的特点，希望能对新课程教育时期的化学教学有所帮助。

一、2010－2011年高考化学开放性试题统计

作者收集了2010年高考化学试题共15套，除江苏、上海、北京是化学单科卷外，其它12套化学试题包含在理科综合中。2011年的高考化学试题全国Ⅰ卷（大纲卷）改为新课标卷，高考化学试题共有14套，江苏、上海、北京仍然是化学单科卷，其它11套化学试题包含在理科综合中。各地高考化学开放性试题数量及分值分布见表l。

从表l可知：

（1）2010年高考涉及化学开放性试题的有12套，而2011年有13套。天津、重庆的开放性试题题数、分值比例，两年中无变化。广东的开放性试题题数减少，但小题内涉及2个分题，且分值比例有所增加。除四川、浙江、江苏卷开放性试题的题数及分值比例比2010年下降外，其它省份的分值比例均增加，2010年开放性试题总数为30个、分值比例为8．1%，2011年开放性试题总数为44个、分值比例为11．4%。可见，高考开放性试题的开放度在增大。

表1 2010－2011各地高考化学开放性试题统计

（2）所有的开放性试题以2～3个小问题，以填空题的形式出现在试卷的第II卷的大题中，这样的出现形式及分布趋向有利于考生充分发挥发散思维的空间，有利于考查考生在答题情景中自主设定或寻找解决问题的能力。

二、化学开放性试题特征

深入分析表1中的化学开放性试题，大致有如下特点或类型。从知识表现看，有理论开放型、元素化合物知识开放型、有机开放型、实验开放型、计算开放型；从题形看，有条件开放型、方法开放型、过程开放型、策略开放型、结论开放型等；从解题方法看，有回忆型、类比型、代入型、归纳型、假定型、综合型等。本文就常见的化学开放试题特征例析如下。

1．条件开放型

条件开放型试题的特征是：给定条件要么多余，要么需要补充，学生可以设定不同的条件得出结论。

例如（2011年全国卷第II卷30题）

金刚烷是一种重要的化工原料，工业上可通过下列途径（见图1）制备：

图1 环戊二烯制备金刚烷图

请回答下列问题：

（1）～（4）略。

（5）A是二聚环戊二烯的同分异构体，能使溴的四氯化碳溶液褪色，A经高锰酸钾酸性溶液加热氧化可以得到对苯二甲酸［提示：苯环上的烷基（-CH3，-CH2R，-CHR2）或烯基侧链经高锰酸钾酸性溶液氧化得羧基］，A所有可能的结构简式（不考虑立体异构）：____。

分析：这是一道有机推断题，其中（5）从题设条件知A的主体必须是苯环，侧链可以是－CH3与CH3CH＝CH－、CH2＝CH（CH3）－、CH2＝CHCH2-、▷－ 或－CH2CH3与CH2＝CH－的组合，即符合题目结果的条件不止一种，学生可以设定不同的条件得出结论，因此，（5）从知识表现看是有机开放型，从呈现形式看，为条件开放型。

2．策略开放型

策略开放型试题的特征是：解题方法不唯一，或解题路径不明确，或解题策略上要进行多方分析综合的一类试题。

例如（2012年全国卷第II卷28题）

现拟用图2装置（尾气处理部分略）来制取一氧化碳，并用以测定某铜粉样品（混有CuO粉末）中金属铜的含量。

图2 一氧化碳的制备及还原氧化铜图

回答下列问题：

（1）～（4）略。

（5）从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂，设计一个测定样品中金属铜质量分数的方案：

1）设计方案的主要步骤是（不必描述操作过程的细节）____；

2）写出有关反应的化学方程式____。

分析：这是一道实验题，其中（5）的解决方案多种多样。如：方案一，将浓硫酸稀释，加入到一定量的样品中，充分反应后，过滤、洗涤、干燥、称重、计算；方案二，称取一定量的样品与过量浓硫酸反应，用澄清的石灰水吸收气体产物，过滤、洗涤、干燥、称重、计算；方案三，将浓硝酸稀释，将一定量的样品与过量稀硝酸充分反应，用排水集气法收集气体产物、称重、计算；方案四，将过量双氧水加热，让分解的气体与一定量的样品充分反应，冷却后，称量、计算。方案五，蒸馏水电解所得的氢气通入一定量的样品中，加热待反应完全、冷却后，称重、计算。……。总之，问题（5）的解题方法、解题路径、或解题策略都需要学生根据题目提供的条件，结合知识掌握的情况和自身的思维方式，进行方案设计，才能解决问题。

3．结论开放型

结论开放型试题的特征是：结论呈现多样性，只要理由与结论一致即可。主要考查学生思维的发散性和严密性。

例3（2012年全国卷第II卷27题）

原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中，a的最外层电子数为其周期数的二倍；b和d的A2B型氢化物均为V形分子，c的＋1价离子比e的－1价离子少8个电子。

回答下列问题：

（1）～（2）略。

（3）由这些元素形成的三原子分子中，分子的空间构型属于直线形的是____，非直线形的是____。（写2种）

（4）这些元素的单质或由他们形成的AB型化合物中，其晶体类型属于原子晶体的是____，离子晶体的是____，金属晶体的是____，分子晶体的是____。

（5）略。

分析：此题是元素化合物知识题，其中（3）第二个问题的答案可为 SO2、O3、SCl2、Cl2O、ClO2、ClS2中的任意两种。（4）最后一个问题的答案为CO或O3、O2、Cl2、S8、C60等中的一个。可见此题的（3）、（4）属于结论开放型。

4．综合开放型

综合开放型试题的特征是：只给出一定的情境，条件、解题策略与结论全都没有限制，解题策略与结论都呈现极大的开放性，主要考查学生分析与解决问题的能力和思维的创造性。

例4（2011年安徽卷第II卷28题）

地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。

请回答下列问题：（1）略。

（2）图3表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式____。t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH4＋的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有增大，可能的原因是____。

（3）该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：

假设一：溶液的pH；假设二：____；假设三：____；……

（4）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。

（已知：溶液中的NO3－浓度可用离子色谱仪测定）

图3 Fe还原KNO3溶液中的相关离子浓度、pH随时间变化关系图

分析：此题只给出了一定的情境，以一个世界性环境问题——地下水脱氮过程为载体设置了探究性实验，考查学生由图中 pH、c（NH4＋）、c（NO3－）、c（Fe2＋）的变化分析并写出某时刻前反应的离子方程式。考生可以设计pH、温度、铁粉颗粒大小、反应时间等不同因素对脱氮速率的影响的实验方案，利用化学实验进行探究和根据实验现象进行推理以解决问题，减少对考生思维的禁锢，可见解题策略与结论全都没有限制，因此，本题的（3）、（4）问题具有综合开放性。

三、教学建议

新的《化学课程标准》要求化学教学要注重从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面为学生科学素养的发展和高中阶段后续课程的学习打下必备的基础。开放性试题在高考试题中的不断出现，是实现新课程标准三维目标的重要方式，是课堂开展开放性教学的重要体现。为此，笔者对开放性教学提出如下建议。

1．注重开放性思维方式的培养和习惯的养成

首先，教师要具备开放教学的教学思想，深入钻研开放性教学的理论，其次，教师在化学课堂教学中要进行适时的提问、类比，从多个角度、正反方向进行思考、探索和推理，使思维更加开阔，并从中发现新的方法，训练、培养学生的发散思维能力和创新能力。再次，教师要留心和挖掘化学教材中的开放性素材，引导学生进行科学、合理的解题训练，培养学生应用开放性思绪解题的习惯。

2．注意激发学生学习兴趣，发挥其主体精神

学生能够主动建构知识是化学教学的首要目标和开展有效化学教学的内在前提，也是促使学生化学知识形成和人格丰满的根本条件。化学开放题的开放性给学生提出了许多富有挑战性的问题让学生去思考，有利于激发学生的兴趣和主动性，以顺利实现化学知识的意义建构。因此，课堂教学中，教师要尊重学生、激励学生，要充分调动学生学习的积极主动性、探究创新精神，允许学生有不同的见解，鼓励学生从不同角度思考问题，尊重他们在学习中的独特感受，多鼓励、多赞扬学生的表现。

3．优化认知结构，发展学习策略

皮亚杰指出，人们获取知识和解决问题的方式只有两种：同化和顺应。同化是指认知主体直接利用原有的认知结构和问题图式解决问题；顺应则是认知主体修改原有的认知结构或者重建新的认知结构，用修改的或重新建构的认知结构去解决问题，并形成新的问题图式的过程。化学开放题有利于学生利用各自的观察和经验来整理自己的解题思路、获取新的推理方法，通过问题解决中的顺应作用引起认知结构的优化或质的变化，与此同时，学生的学习策略也得到了相应发展。

4．开放化学实验室

把一些实验素材向学生开放，让学生去体验、去探究，自行设计实验（包括实验原理、用品、操作过程、现象记录、结果分析、注意事项等），最后以独立或合作的形式完成实验，以提高学生实验动手能力和实际解决问题的能力。

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