化学中考综合探究题的信息边界

汪定用

摘要：化学前沿学科或生活化的真实信息融合于化学中考综合探究题是中考命题的趋势。从优化试题设计、提高考试效度和促进后续教学等方面考虑，需要探讨其中的信息边界。综合探究题中的信息边界包含信息的来源边界、信息的呈现边界和信息的加工边界等三个部分。

关键词：初三化学；中考综合探究题；信息边界；考试效度；后续教学

文章编号：1005–6629（2017）9–0073–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题的提出

化学前沿或生活化的信息融于中考综合探究题是中考命题的趋势，是考查学生综合解决问题能力和创新思维能力的重要手段。在当前注重学科核心素养的形势下，这些信息作为综合探究题中的一个活化因素将会进一步受到重视。而就中考综合探究题使用信息的现状而言，存在两种不良倾向：一是追求信息新颖性，而对于学生的适应性关注不够。在紧张的考试环境中，不论信息的难度如何，信息的新颖性本身带来的陌生感会给学生造成较大的心理压力，且现行不少试题中新信息过多或过度，让学生感到严重不适，影响了评价效度；二是主要追求信息加工的深度，在信息综合运用上要求过高，而忽视了学生能力上的可行性，使得试题过难，也不利于后续教学导向。

为了深入了解中考综合探究题中信息对学生的影响，笔者于2016年中考结束后，结合所在城市当年中考最后一道综合探究题，集中访谈了所教两个班的21名学优生。结果表明，学科前沿信息融入综合探究题有助于考查学生学科能力和发展学科认识，激发了部分学力较强学生的好奇心，但是这些信息也对学生心理上的适应性和学业能力上的可行性带来了很大的挑战。这些挑战，既是能力考查的空间，试题魅力之所在，又是学生考试情绪失衡，水平失常的关键障碍。由此，中考综合探究题中的信息需要从学生的角度和学科启蒙的角度寻求合适的定位，并据此界定信息介入的合理程度和合适范围，亦即信息边界。以下从信息来源、信息的呈现和信息的加工等三个方面来具体探讨中考综合探究题中的信息边界。

2 信息边界的内涵及要求

2.1 信息的来源边界

化学学科前沿或生活化的真实信息作为中考试题中的一个活化因素，其目的是考查学生的化学素养。化学素养有两个维度的取向，一是学术性化学素养，二是生活性化学素养。其中学术性化学素养注重学科逻辑和思维过程，注重从本体意义上理解化学，更关注化学的“内部”，从化学本身来把握学科内在的“发现的逻辑”；而生活性化学素养强调化学在生活中的应用，注重对结论的直接演绎，关注从工具意义上理解化学，更关注化学的“外部”[1]。由此对应，信息的来源存在两种选择路径，一是指向学术性化学素养的学术性信息，二是指向生活性化学素养的生活性信息。而因初中化学基础性、启蒙性和发展性的特点，学术性化学素养和生活性化学素养的考查要保持总体平衡，这是试卷整体上信息来源的边界要求。具体到中考综合探究题，其生活性信息来源或学术性信息来源又存在相应的内涵边界。

2.1.1 生活性信息边界：真切的经验

例1 （2016·荆州）某同学一家利用假日到郊外游玩，亲近自然，在游玩活动中，遇到一些有趣的化学问题，请认真阅读，解答下列问题（节选）。

（3）化学与工、农业生产

②他又看到一农民欲将碳酸氢铵与草木灰混用，他赶紧制止，其原因是 （用化学方程式表示）。

（4）化学与材料

①他看到一农民正在用电烙铁对一破损的路灯塑料灯罩进行热修补，他告诉这位农民，塑料灯罩属于 （填“链状”或“网状”）结构的高分子材料，一经加热成型，受热不会熔化，具有热固性。这种方法不能用于灯罩的修补。

以上题给信息属于生活性信息，而这一生活性信息却显得不真切。一是该同学外出不可能连续遇见这样的一些场景，人为编造的痕迹太明显；二是在第二个场景中告诉该农民“网状结构的高分子材料”这个专业名词也无必要，而且试题几个连续性画面都是农民犯科学性错误的场景，贬低了农民形象。

例2[2] 小黄准备利用暑期去拉萨旅游，出发前对有关问题进行了一番研究（节选）。

问题2：拉萨空气含量比海平面小。然而，空气各种气体成分、比例却基本保持不变。在其他条件不变的情况下，若在上海和拉萨分别取1L空气进行比较，含有的氧气分子个数 。

A.相等 B.上海的多 C.拉萨的多

由此，小黄推测，在拉萨钢铁的生锈比上海一定慢，他的理由是 。

问题3：他将上述结果与同学小李分享，小李却认为小黄的推断过于简单，不全面。请说明小李的觀点： 。

问题4：小黄得知：进藏旅行人员常因高原低氧而发生急性高原反应等疾病。为了减小疾病的发生，进藏列车装有GPS定位系统，当列车到达一定高度后，列车自动开启增氧供气系统。列车上制取氧气的方法如图1所示：

从示意图可以推出，是膜隔离器（装有微小孔径的膜）将氧气和氮气分离开来，为什么膜隔离器能将这两种气体分离开来？你的猜想是 。

本题涉及高原地区空气含量、进藏列车增氧供气系统等信息，这些信息与学生的科学生活经验相连。与信息相关联的设问如生锈快慢、膜分离猜想等虽然说学生没有系统的学习经验，但是从有关实验及生活经验上，学生有了一定的物质浓度与化学反应速率关系，由过滤原理迁移到根据粒子大小进行分离等感性认识。这样贴近生活（生产）实际的话题切入，具有时代气息的信息介入以及关联深层次学习经验的信息设问给学生以真切的心理感受。而且题中考查的“浓度对化学反应的影响”、粒子观念等又体现了化学核心素养。

由此可见，中考综合探究题中的生活性信息在选择上首先要立意于真切的生活经验，然后再考虑对试题的艺术化和学科化加工。

2.1.2 学术性信息边界：选好近迁移学术性信息，慎重使用远迁移学术性信息

例3 （2016·南京）空气中氧气含量测定的再认识（节选，装置图略）。

[经典赏析]（略）

[实验回顾]（略）

[提出问题]用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？

[进行猜想]（1）装置漏气；（2） ，装置内氧气有剩余；……

[实验与交流]在老师的指导下，小明分别用过量的红磷和白磷进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85%和3.21%，请从燃烧条件的角度回答产生上述结果的主要原因 。

[实验探究1]小明根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量，于是进行了实验（装置图略）通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%。

[交流与反思]与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点及原因：。

[实验探究2]为了加快反应速率，小明通过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氧化钠等物质又进行了实验（装置图略），8分钟后测得的数据如下表：

请计算出空气中氧气含量 （计算结果保留一位小数）。

[结论与反思]通过上述实验探究，选择（填物质名称）进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差。

[拓展延伸]铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2（OH）2CO3]，若将装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由。

本题涉及的信息涵盖拉瓦锡汞加热与分解的科学史、红磷与白磷燃烧后的氧气实验数据、铁生锈法测定氧气含量的实验设计与实验数据以及铜锈蚀等，这些信息都是学术性信息，考查学生学术性素养，而这些信息所处的背景是教材中“空气中氧气含量的测定”这一熟悉题材，故称这样的信息为近迁移学术性信息。

学术性信息还有另外一种情形，即把高一级学科的知识或教材内容作为信息下移，故称之为远迁移学术性信息。虽然说这两种类型的学术性信息都可以考查学生的学术性素养，但是功能格调不同。其中，远迁移学术性信息，主要是借由信息来提升能力考查的难度，而近迁移学术性信息，通过信息拓展学科认识水平。如例3中，空气中氧气含量测定是学生熟悉的背景素材，学生具有真切的学科经验，容易同化新的信息，另一方面本题中白磷与红磷测定效果比较，以及粗铁丝生锈法与铜生锈法测定评价等信息的介入又丰富了学科认识和发展了学术素养，很好地实现了考试过程也是学习过程的评价理念。

从现行各地中考试卷来看，综合探究题的信息来源中远迁移学术性信息占主要部分，有些试题虽然在信息呈示上给出了一些铺垫，在逻辑上看似也讲得过去，但是终究因为超出了学生的认识范围和当前学科逻辑范围，给仅仅学习一年化学的初中生带来了很大困难，让学生感觉化学难考，让教师感到化学难教。综合探究题中的学术性信息应尽量挖掘贴近学生学科经验的近迁移信息，慎重使用来自高一级学科知识下放的远迁移信息。

2.2 信息的呈现边界

综合探究题中信息的呈现包括信息呈现方式、信息的容量以及信息组块间的逻辑及呈示时机等，前两者属于信息的外在呈现，后两者属于信息的内在呈现。

2.2.1 信息外在呈现边界：合理的呈示形式和适切的信息容量

文本、图像、图表等是试题中信息呈现的主要方式，其中文本化信息呈示提供的信息较为直接，但是相对于图像、图表来说显得比较枯燥，而图像、图表的信息呈示比较简洁直观，但是较文本而言解读起来比较隐蔽，学生不容易提取。所以，中考综合探究题中的信息呈现方式要注意文本与图像、图表等相结合，赋予试题清晰感和节奏感，这是信息呈现上的一个总体边界。除此之外，还要推敲信息容量和具体信息的呈示细节，因为考试是一个特殊的心理活动过程，过多的信息容量或不当的信息呈示细节都会给学生造成不必要的困难。如例4中的文字信息在呈示上显得比较杂乱，而稍作调整为例5的样式就显得很有条理，减少了对学生的心理干扰。

例4 （2016·泰州）……[查阅资料]“84”消毒液主要成分是次氯酸钠（NaClO）和氯化钠，NaClO为有效成分，有腐蚀性并易与空气中CO2反应（2NaClO+CO2+H2O=2HClO+Na2CO3）。NaClO溶液、HClO都具有漂白、杀菌、消毒功效。HClO不稳定，受热或光照会发生分解。

……（略）

例5 ……[查閱资料]

（1）“84”消毒液主要成分是次氯酸钠（NaClO）和氯化钠，NaClO为有效成分。

（2）NaClO有腐蚀性并易与空气中CO2反应（2NaClO+CO2+H2O=2HClO+Na2CO3）。

（3）NaClO溶液、HClO都具有漂白、杀菌、消毒功效，HClO不稳定，受热或光照会发生分解。

……（略）

2.2.2 信息的内在呈现边界：认知的发展性和心理上的适应性

例3中，信息紧扣“经典赏析、实验回顾、提出问题、进行猜想、实验与交流……”等科学探究的环节逐步介入，其步点正好应和着学生认识发展的逻辑，并不断引领学生进入应试状态。所以说，学生的认识发展顺序内在规约了信息呈现时机。

信息呈现的时机也要顾及学生心理上的感受。如“学生访谈记录表”中一位学生这样写道：“在写出了第1小题新的化学方程式后挺高兴的，可是紧接着的第2小题却是一道要求写出计算过程的复杂计算题，心里像被什么阻挡了似的，有强烈的抗拒感，以致做下面第3小题材料阅读型问题（本卷最后一小题）时没有了心情，如果把第2题和第3题换一换顺序感觉会好一些”。反映了学生的心理感受对考试的影响。因此，在信息呈示时机设计上还要关注学生的心理感受。

2.3 信息的加工边界

信息的加工是能力考查的直接对象，是中考综合探究题设计的关键环节，主要表现为对具体问题的设计，而问题设计的内涵在于问题的合理性设计，它定义了信息的加工边界。

2.3.1 合理性设计来源于学生对问题表征的水平

问题的表征有三类水平层次：第一层是字面表征，指从问题的表层特征出发，仅仅从字面上来理解问题，常见的表征形式有文字表征（用语言来描述）、化学用语表征（化学式、化学方程式等）、图像表征等。第二层是模型表征，指在字面表征的基础上，试图从已有的知识中寻找与题给信息相匹配的原型，建立一个自己熟悉的问题模型，形成解题方向和思路，这一层最为关键。如例6所示，初中学生已有知识中的原型是选项D，虽然本题给了较为充分的化学用语信息、文字信息与图示信息，但是这些信息因为全都是新的，而且又是综合的，学生难以推翻原有原型而建立新的原型，不能形成正确的解题方向与思路，对初中生来说明显超出了信息的加工边界。第三层是化学原理表征，指根据已经确立的问题模型具体求解问题的过程，这个阶段需要的是问题解决者的综合知识[3]。由此，针对信息的问题设计首先要充分考虑学生的问题表征水平，尤其是模型表征水平，从而把问题难度调控在合理的区间内。

2.3.2 合理性设计来自于与学科核心素养的吻合程度

中考综合探究题中控分点的设问一般都落脚在信息的深度加工上，而这样的控分点是否立足于学科核心素养，对考试效度和对后续教学具有深刻影响。如例2问题4“从示意图可以推出，是膜隔离器（装有微小孔径的膜）将氧气和氮气分离开来，为什么膜隔离器能将这两种气体分离开来？你的猜想是 ”，这个设问需要学生借助过滤的模型来思考并运用氮气和氧气分子大小的不同来解释，评价了学生微观思想以及运用微观认识方式来分析问题的能力，体现了“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养。再如例3“拓展延伸”中“铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2（OH）2CO3]，若将装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由”，这个设问需要学生根据空气中二氧化碳含量很低，且化学反应中一种反应物的质量制约其他物质的质量的计量思想来解释，考查了“变化与守恒”的学科核心素养。

关键性问题设计与学科核心素养相吻合，要求命题中要遵“本”（遵守教材、课程标准）、“循”纲（考试说明、教学要求等），紧扣学科核心知识与能力要求[4]。这样的吻合既有利于提高试题品质，也有利于将中考的化学导向学科的化学，使得后续教学向学科素养方向发展。

参考文献：

[1]刘前树.试论化学核心素养的结构[J].化学教育，2016，（21）：4～8.

[2]旷湘平，肖荣.初中化学素养型试题的命题策略[J].现代中小学教育，2016，（9）：51～55.

[3]郑春花，吴星.高中生化学信息迁移题表征层次的實验研究[J].化学教育，2006，（1）：26～28.

[4]赵华.考查化学信息素养的综合探究题[J].化学教学，2007，（9）：62～65.