中考试题的命制对初中化学学科思想方法教学的启示

孙成林+李焱

摘要：通过回顾并反思2016年河北中考理综第35题的命题起因、命题立意和命题素材的选择等，指出该题对于在教学中有效落实化学学科思想方法有较好的导向作用；并提出三点建议：更新教学理念，认识学科思想方法在学生学习过程中的价值作用；有效建构初中化学的学科思想方法体系；利用多种教学手段，促进学科思想方法在课堂教学中的有效落实。

关键词：中考化学试题；命题思路；化学思想方法；教学研讨；教学启示

文章编号：1005–6629（2017）4–0083–06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 试题及答案

1.1 试题

蔗糖是生活中常见的一种物质，某兴趣小组对“蔗糖的组成”进行了探究。

[作出猜想]小组同学认为绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化成葡萄糖和氧气，葡萄糖进一步转化为蔗糖，故蔗糖中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。

[实验验证]

方案一：小明将蔗糖在氧气中燃烧，检验到生成物中有水和二氧化碳，得出结论“蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的”。小刚认为该方案不合理，只能说明蔗糖中一定含有碳、氢元素，不能确定是否含有氧元素，理由是 。

方案二：小刚用如图1所示装置进行实验。实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。

（1）观察到出现 ，说明蔗糖中含有氢元素和氧元素。

（2）观察到硬质玻璃管中残留有黑色固体，他猜测该黑色固体是单质碳，并继续利用图1所

写出上述实验过程中一个反应的化学方程式： 。

[实验结论]蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。

[拓展交流]（1）方案二中，先通入一会儿氮气的原因是 。

（2）查阅资料得知蔗糖的化学式为C12H22O11。小红发现：蔗糖分子中氢原子数目是氧原子数目的2倍，但是，蔗糖中氧元素质量是氢元素质量的8倍。导致二者差别较大的原因是。

1.2 答案

（1）排除硬質玻璃管中的空气（或防止氧气参加反应）；（2）氧的相对原子质量比氢大

2 试题的命题过程

2.1 命题的起因

河北省2016年中考化学试题之所以命制了上述35题，是基于笔者在日常工作过程中观察到的一个普遍现象和两个教学事件。

2.1.1 一个普遍现象

石家庄市所有初中学校化学学科全部使用人教版教材，在多次听课调研的过程中，发现初中化学教师在执教第4单元课题3“水的组成”时，多数都是单纯地给学生传授知识，教学的落点：一是氢气的物理性质、化学性质（主要是其可燃性及燃烧时火焰的颜色）和点燃氢气前验纯的方法，甚至有的教师还将氢气的实验室制法也加进来。二是电解水的装置、两极产物、两极产物的检验方法，强调两极产生气体的2：1是体积比而不是质量比等知识。

2.1.2 两个教学事件

[事件1]一位教师在执教人教版教材第4单元课题3“水的组成”时，在演示电解水的实验时，教师提出如下问题：正极产生的气体能使 复燃；负极产生的气体能 ，火焰呈 色。

这一问题的提出，说明教师在实验中检验正负两极气体时，负极用燃着的小木条，正极用带火星的小木条。课下，笔者跟执教教师（包括该校化学组教师）进行了交流：

笔者：为什么检验两极产物时，负极用燃着的小木条，正极用带火星的小木条？

师：因为负极产生的是氢气，正极产生的是氧气啊。

笔者：学生知道吗？学生在实验中看到了什么？

师：学生看到两极都有无色气体，顶多能推断一个极上是氢气，则另一个极上是氧气，但不能确定哪个极上是哪种气体。

笔者：对呀，那书上用的什么方法呢？

师：好像用的都是燃着小木条？

笔者：你确认吗？翻开书查阅一下。

师：就是都用的燃着小木条。但是，原来的教材上就是两种木条。

笔者：你的意思是说教材修订后内容变了，你用的还是旧教材上的方法。

师：嗯。

笔者：那我就有一个新的问题：教材修订，这个内容为什么发生了变化？

师（跟本组其他老师略作讨论后回答）：原来教材是个验证性实验，修订后的教材属于探究性实验。

笔者（肯定了教师的认识，然后又问）：那可以都用带火星的木条吗？

师（脱口而出）：可以吧。

笔者：那教材上为什么不是“用带火星的木条”呢？

师：这就不知道了。

笔者：回头你们做一下实验看看结果吧。

[事件2]在2015年的“河北省化学教师实验操作技能竞赛”活动中，有图2所示的一道竞赛题目。抽到该试题的教师中，有三分之一只知道“电解水”一种方法，不知道另外的第2种方法。可是在人教版九年级《化学》教材上册第79页第1自然段中就有“在很长的一段时间内，水曾经被看作是一种元素。直到18世纪末，人们通过对水的生成和分解实验的研究，才最终认识了水的组成”的一段描述，明确指出了研究水的组成的两种方法。

教师的上述表现，反映出在本课题的教学中，还有为数不少的教师没有认识到本课题知识背后的学科方法，也没有领悟本课题教学内容所承载着“研究物质组成”学科思想方法的教学价值。

2.2 命题的立意

用一种学生熟悉的物质，以探究该物质的组成元素为核心，考查学生（同时也是考查教师）对初中化学中“研究物质组成”学科思想方法体系的认识。

2.3 命题素材的选择

2.3.1 物质的选择

试题选择了蔗糖作为研究载体，原因有：（1）蔗糖是生活中的一种常见物质，学生比较熟悉；（2）蔗糖在初中各版本教材中都多次出现，学生对其性质有多角度的认识；（3）蔗糖是六大营养素之一糖类中的一种，是一种碳氢化合物，受热能分解，且具有可燃性。

2.3.2 研究方法的选择

初中化学教材中对于“物质组成方法”的认识是一个螺旋上升的过程（以人教版教材为例）。具体如下：

●在上册教材第1单元课题2的第12页有“分别取一个干燥烧杯和一个用澄清石灰水润湿内壁的烧杯，先后罩在火焰上方（教材中图示略），仔细观察烧杯壁上有什么现象发生。推测蜡烛燃烧后生成了什么物质”。

●上册教材第2单元课题1的第26页，拉瓦锡研究空气组成的方法：金属汞与氧气反应生成氧化汞，氧化汞分解又生成金属汞和氧气。拉瓦锡的研究即是用化合与分解反应两种方法说明氧化汞是由汞和氧两种元素组成的。

●前文所述上册教材第4单元课题3“水的组成”。

●上册教材第7单元课题2的第139页实验7-4：（1）观察甲烷的颜色、状态。点燃从导管放出的甲烷，在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯（教材中图示略）。过一会儿，观察烧杯壁上的现象。（2）迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清石灰水，振荡，观察现象。同时，在第147页“练习与应用”中的第4题内容是：甲烷和乙醇的燃烧产物都是二氧化碳和水，是否可以由此证明甲烷和乙醇都是由碳元素和氢元素组成的碳氢化合物，为什么？

综上所述，可以将初中化学内容中“研究物质组成”的方法概括为3种：

（1）化合法，即由两种（或多种）反应物“化合”为待测物质，根据反应物的组成元素推测待测物质的组成元素。如氢气与氧气化合为水，则水一定是由氢和氧两种元素组成的。

（2）分解法，即将待测物质分解为两种（或多种）生成物，根据生成物的组成元素推测待测物质的组成元素。如电解水生成了氢气和氧气，说明水中一定含有氢、氧元素。

（3）燃烧法，即将待测物质在氧气中燃烧，根据生成物的组成元素推测待测物质的组成元素。但是，燃烧法探究物质的组成时，就会受到空气中氧元素的干扰，所以通过甲烷（或蜡烛）燃烧的产物水和二氧化碳只能说明甲烷（或蜡烛）中含有碳、氢元素，不能確定是否含有氧元素；如果要确定是否含有氧元素，则需要进一步进行定量实验。

对于试题选择的待测物蔗糖来说，实验室条件下，难以合成蔗糖，故无法选用“化合法”；由于其可燃性，故可选用“燃烧法”，但只能确定其中的碳、氢元素，不能确定其中的氧元素；由于其受热分解，故可选用“分解法”，但是在采用“分解法”时，则必须要隔绝空气（氧气）。采用什么方法来隔绝空气（氧气）呢？占空气体积78%的氮气，其最主要的性质就是稳定性，其主要用途之一就是用作保护气，所以选择了氮气来排除装置内的空气。

2.3.3 实验装置的选择

因研究蔗糖组成的方法选择了分解法，而分解蔗糖时又选择了氮气排除装置中的空气（氧气），故选择了教材中一氧化碳还原氧化铁的反应装置作为该实验的装置。

2.3.4 探究过程的设计

本题核心是探究“蔗糖中是否一定含有碳、氢、氧三种元素”。

[实验验证]的方案一采用燃烧法。蔗糖燃烧生成二氧化碳和水，只能说明蔗糖中一定含有碳、氢两种元素，不能说明是否含有氧元素；如若采用燃烧法证明蔗糖中是否含有氧元素，则需要进一步进行测定参加反应的蔗糖、氧气和生成的二氧化碳和水的质量，然后通过计算来判断。方案二采用分解法。通入氮气排除反应体系中的空气（氧气），然后给蔗糖加强热使蔗糖分解，其分解产物之一是水，在干冷的小烧杯（或玻璃导管）内观察到有水雾出现；其分解产物之二是单质碳，所以观察到硬质玻璃管中有黑色固体。为进一步证明黑色固体就是单质碳，要利用碳的还原性——在空气（或氧气）中的反应和碳与某些金属氧化物（如氧化铜或氧化铁）的反应，由于题目限定了使用原装置和实验现象“硬质玻璃管中的黑色固体剧烈燃烧，发出白光”，从而限定了只能选择“碳在氧气中燃烧，生成二氧化碳气体，使石灰水变浑浊”的方案。

[拓展交流]则仍然围绕着“物质的组成”，从理论上对物质的宏观（元素）组成与微观（原子）构成的质量关系进行深入讨论。

3 对教学的启示

虽然新课程实施以来，绝大多数教师头脑中都有“不仅要关注知识，同时还应关注学习过程，重视学生的情感体验”等类似理念。可是，在课堂教学中却有如下情况：一是多数教师认为学科知识是“实”的，而学科思想方法是“虚”的，再加上课时紧张，所以学科思想方法也只是作为理念停留在头脑中而已；二是为了体现三维目标而将学科思想方法作为教学目标之一，教师只是告知学生“什么什么学科思想方法”，再稍加解释，而不是基于学科知识的探究帮助学生形成学科思想方法，更谈不上建构学科思想方法体系了；三是虽能意识到学科思想方法的重要性，也清楚学科知识与思想方法之间的逻辑关系，但不知道如何构建学科思想方法体系，更不知道如何将学科思想方法有效地落实到课堂教学中[1]。基于上述现状，我们提出如下几点建议：

3.1 真正更新教学理念，认识学科思想方法在学生学习过程中的价值作用

爱因斯坦在《论教育》一书中有两个重要观点：一是被放在首要位置的永远应该是独立思考和判断的总体能力的培养，而不是获取特定知识；二是学校应该永远以此为目标——学生离开学校时是一个和谐的人，而不是一个专家。物理学诺贝尔奖获得者劳厄说：“重要的不是获得知识，而是发展思维能力。教育无非是一切已学过的东西都遗忘掉的时候所剩下的东西。[2]”那么，从化学教学的视角来看，当学生将具体的化学事实性知识都忘掉的时候，在他头脑中“剩下的东西”是什么呢？应该是学生通过化学课程的学习所形成并根植于学生头脑中的从化学的视角认识事物、解决问题的思想方法。

化学学科体系是由化学的学科知识、学科能力和学科思想方法构成的，其中学科思想方法是化学学科体系的灵魂[3]。化学学科思想方法是人们在认识化学的活动中运用科学方法的思想意识，是对化学本质、特征及价值的基本认识[4]。它虽不是具体的化学知识，但它是从具体化学知识中提炼形成的，它体现了化学的本质和价值。化学的许多知识都可在化学学科思想方法的框架下得以理解，同时化学学科思想方法引导着化学的发展，是指导人们去发现新物质、新规律的最锋利武器。就学生学习化学的过程来看，化学学科思想方法为学习者提供了明确的指向和目标，它能使学生把握住学习化学的关键，也为学生理解和掌握化学的本质提供优化的途径。所以在化学教学中也必须把化学学科思想方法作为化学教育的灵魂，把化学最精髓、最本质的思想通过精心的设计让学生去领悟，这对学生形成化学学科思想方法、增强认识能力、掌握科学方法、提高科学素养无疑是非常有效的。

3.2 认真研究课程标准和教材，建构初中化学的学科思想方法体系

认识学科思想方法的价值作用，是真正形成新课程理念的前提，但只停留在口头上是远远不够的，还需要我们认真研究课程标准和教材内容，建构初中化学的学科思想方法，只有教师自己能清晰地建构学科思想方法体系，才能在教学中引领学生基于知识载体形成学科思想方法。

初中化学的学科知识中蕴含的主要学科思想方法有守恒思想、分类思想、宏微结合（或宏观-微观-符号三重表征）思想、结构-性质-用途关系、控制变量思想等。教师要立足于教材，整体把握化学学科思想方法体系，才能更好地引领学生进行学科思想方法的建构。比如分类思想的方法，在初中化学中就有充分的体现，教师应该通过研究课标和教材，首先在头脑中建构如图3所示的分类思想方法的体系，然后才有可能在不同的教学阶段分层推进对分类思想方法的建构过程；假如教师自己的头脑中都没有这样一个分类体系的话，那无论如何是不可能帮助学生建构这样一个分类体系的，那学生对于分类思想方法的认识一定也就是肤浅的、碎片化的，当然也就不能很好地应用学科思想方法来解决实际问题。上文所述“探究物质组成的方法”实质上是“元素守恒思想”的实际应用而已，如果学生对守恒思想有较为透彻、清晰的理解，解决河北中考理综35题的这一问题自然不是难事。

3.3 利用多种教学手段，促进学科思想方法在课堂教学中的有效落实

教师认识了学科思想方法的价值作用，并建构了学科思想方法体系还不够，还需要运用有效的教学手段帮助学生在获取知识的同时，形成学科思想方法，进而在复习课教学中通过整合形成学科思想方法体系。

3.3.1 用问题驱动促进学生对学科思想方法的理解

高水平问题是促进学生深度思维的有效手段之一。教师在学科知识的教学过程中，设计过程性或策略性等高水平问题，通过问题驱动引导学生运用学科思想方法解决学科知识问题，从而在学习过程中形成学科思想方法。图4所示是听课中遇到的一个案例：

教师提出的第一个问题“某气体燃料在氧气中燃烧，生成二氧化碳和水，猜想该气体燃料的组成是什么？”，这是一个过程性问题，需要学生运用元素守恒思想进行推理得出结论；但当两个学生的回答产生分歧后的三次师生问答则是低水平问题，甚至连知识性问题都算不上，学生在回答这三个问题的过程中没有进行深刻思维，即便进行了深刻思维，教师也没有给学生表达思维过程的机会。如果我们在两个学生产生分歧后，教师用“两位同学观点的区别是什么，你同意哪位同学的观点？请说明理由。”代替刚才的追问过程，就可以让学生对如何运用元素守恒的思想方法来解决这个问题进行深入思考，自然也就促进了学生对元素守恒这一学科思想方法的理解和应用了。

3.3.2 用科学探究促进学生对学科思想方法的运用

化学学科思想方法有些可以通过问题讨论建构，而有些则需要在实际应用中才能建构，比如控制变量是初中科学探究活动中常用的一种学科思想方法，以人教版教材内容为例，在实验探究活动中运用了控制变量法的有：对人体吸入的空气和呼出的气体的探究（第一单元课题2）、分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用（第二单元课题3）、用肥皂水区分硬水与软水（第四单元课题2）、二氧化碳溶于水是否发生了化学变化（第六单元课题3）、燃烧条件的探究（第七单元课题1）、金属活动性顺序的探究（第八单元课题2）、铁钉锈蚀条件的探究（第八单元课题3）和影响物质溶解性因素的探究（第九单元课题1）等。教师在教学过程中，如果能给学生提供亲身参与科学探究的机会，让学生自主设计实验方案，而不是纸上谈兵，学生将会更深刻地体会到在探究中运用控制变量的学科思想方法。

3.3.3 用思维导图促进学生对学科思想方法体系的建构

思維导图是将散乱的知识系统化的一种工具，教师可以使用思维导图软件，学生则可以手绘思维导图，思维导图的外在形式并不重要，重要的是其中所蕴含的知识之间的逻辑关系。初中化学的所有学科思想方法教育不是在一节课中能够完成的，都是螺旋式上升分散在不同章节内容中的，所以在新授课教学中主要是通过问题驱动促进学生的理解、通过科学探究促进学生的应用，在复习课阶段则应通过思维导图建构成学科思想方法的体系（如上文图3所示的分类体系），在构建学科思想方法体系的过程中既能帮助学生深刻领悟知识，还能帮助学生加深对学科思想方法的理解和应用。

参考文献：

[1]化学学科思想方法在课堂教学中的渗透初探. 2010年中国教育学会化学专业委员会获奖论文.网址http：//www. docin.com/p-581662538.html.

[2]王直华.唤醒读者对科学的浓厚兴趣[N].中国青年报，2010.12.29，（6）.

[3]杨森林.如何以化学学科思想为灵魂进行课堂教学设计——以苏教版《化学1》专题3“铁铜及其化合物的应用”为例[J].快乐阅读，2013，（3）：72～73.

[4]周存军.谈中学化学学科思想和方法的培养[J].现代教育科学（普教研究），2009，（3）：101～102.