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基于新高考的分析推理型题教学探析

2018-10-17林秋帆

福建教育学院学报 2018年9期
关键词:碳铵数形解题

林秋帆

(永泰县第一中学,福建 永泰 350700)

当前,核心素养成为教育领域热议的话题,高考命题逐渐从能力立意向学科核心素养立意转变。纵观近年高考化学试题,遵循“一核四层四翼”的新的命题理念,分析推理型题表现出题干材料中要素多、概念多和已知条件复杂的主要特征。由于分析推理题在新高考中分值权重大、难度大、得分难,必须引起广大一线教师的充分重视。在新高考背景下的化学课堂分析推理型习题的教学,可以从以下三个方面作为着力点加以研究与落实。

一、构建必备学科知识系统是培养解题关键能力的基础

化学工艺流程题是分析推理型的呈现方式,每年都会涉及,体现了化学知识与生产实际的紧密联系。该类试题综合诸多基础的化学知识,通过对它们的应用,提升化学知识系统化认知水平其特点可以归纳为:工艺流程由多步连续的操作组成,每一步操作都有其具体的目标、任务。(图1)

图1

实际上主要涉及化学反映原理,物质分离和提纯等内容。解题过程中,通常采用“四段论法”。本题改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→所以有什么变化→结论。这样,可以提高学生对陌生信息的提取和应用,培养分析和解决化学实际问题的能力。

在高中化学教材(苏教版)中与化学工艺生产相联系的学科知识点较多,主要包括“海水中提取镁”“铝土矿中提取铝”“接触法制硫酸”“侯氏制碱法”等。例题和习题中,化学工艺流程知识点主要涉及氧化还原反应方程式的书写、化学反应原理知识的运用、化学计算、实验基本操作等知识,常常利用控制PH分离除杂、氧化还原反应的判断及方程式书写、利用溶解度分离、流程中的物质转化和循环、绿色化学评价等设置问题。因而,必须提炼出一套针对此类题型的教学思路,让学生运用已有的知识,通过比较、分析、归纳,最后提炼其中的精髓,进而实现问题的有效解决。尤其是题目中较难的设问能够迎刃而解,让学生从浅层学习转化到深度阅读,从基础上有效解决化学问题,进而有效地培养学生的化学学科素养。课堂教学策略选择上,可以设计两条教学主线:一是设计二维图知识脉络 , 二是设计源于教材而高于教材的试题(习题),两线交融,相得益彰。

例如,2017年全国卷Ⅱ中流程图题目(节选)如下:水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:(图2)

图2

设问一:在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是__________ ,还可使用__________ 代替硝酸。

答案并不复杂,如果给了学生答案,一般会认为比较简单,但在紧张的考场气氛当中,很多学生不会用必备的学科知识来解答。就像我们平常所学的知识,硝酸具有强氧化性,可以把Fe2+氧化为Fe3+,那么在化学物质中还有哪些物质也具备强氧化性?

因此在平时教学中,要重视工艺流程图的深度分析,引导学生学会知识融会贯通,要把学生能力的提升作为教学的目标,最终使学生在掌握学科知识的基础上,善于综合运用,最终实现问题的解决。

二、强化实验探究的指导是提高创新应用能力的有效途径

近年高考分析推理型大量涉及实验探究,内容主要有:化学实验的常用仪器和基本操作,物质的检验,分离和提纯,物质的制备,化学实验方案的设计与评价等。其中,实验方案的设计考查频次高,要求学生在理解的基础上加以应用。例如,2015年全国卷乙卷第26题,涉及设计实验证明:草酸的酸性比碳酸强,草酸为二元酸。同时,这些设计简单又很精巧的实验方案很多源于教材,又高于教材,因此平时应十分重视教材中的实验。 统计发现,近年实验试题多属于探究型实验题,强调定性定量问题分析。化学学科是以实验为中心的学科,传统的实验教学多以定性研究为主。以定性研究为主的实验教学的弊端在于,只是根据学生观察,并用非量化的方法进行分析,获得研究结论。基于学生核心素养培育的实验教学,要采用以学生为中心、以探究问题为核心的学习模式,要求定性研究和定量研究并重。

在教学实施过程中,重视引导三条路径:一是问题情境创设,教师可通过问题导向为学生提供理论和方法上的引导,并帮助学生进行问题的设计以及验证方案;二是定量实验设计,让学生进行科学的推理和判断,使他们重视实验中对量的控制,数据的收集和处理等重要的科学方法;三是指导探究型实验题解题,强调对物质性质探究的基本思路和变量探究实验题的解题思路的理解与运用。教学实例(例题节选):碳铵是一种常使用的化肥,它在常温下易分解。某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问,进行了如下探究。

【定性实验】检验溶液中的阴、阳离子。取少量固体放入试管中,加入盐酸,把生成的气体通入澄清石灰水中,有白色沉淀生成。另取少量碳铵放入试管中,加入浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,石蕊试纸变蓝色。根据实验现象,推测碳铵中所含有的阴离子可能是___________和________。

【定量实验】测定碳铵中碳元素和氮元素的质量比。该兴趣小组准确称取ag碳铵,加热使之分解,并把产物通入碱石灰中,如图2所示。

图2

若灼烧后没有固体残余,称量U形管在实验前后的质量差为bg。由此测得氮元素的质量是__________g。

同时,必须清晰这些问题的解题思路。

【解题思路1】对物质性质探究的基本思路如下:

【解题思路2】变量探究实验题的解题思路

三、培育数形结合思想是提高学科素养的重要措施

近年来,分析推理型题多以数形结合形式呈现,所涉图表简洁、直观,但蕴含信息量大。数学家华罗庚名言:数缺形,少直观;形缺数,难入微。数据图表型试题是分析推理题常见形式,也是落实“数形结合”思维的最重要的载体。而这些试题中,溶液中的化学反应弱电解质电离平衡常数与PH的关系的图象题、以及中和滴定实验是数形结合题目中最为常见的类型。

面对数形结合类题目,可以尝试数的问题借助于形去观察,以形解数;也可将形的问题借助于数去思考,引导分析数,观察形更要着重于两者如何结合。这样,才能将复杂和抽象的物质关系与直观形象的数学图形联系起来,依此来开阔解题思路,增强解题的灵活性与综合性,提高分析和解决问题的能力。譬如,2017年全国卷Ⅱ第27 题关于“反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系”“丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系”“曲线呈现先升高后降低变化的原因”的分析,便是很好的例子。对于这类题目,教师在教学中务必引导学生基于图表多注意分析,重在数形结合思想的培育与践行,循循善诱,切实解决问题。

同时,还必须看到,不同数形结合类型的题目,教学指导的着力点不同。试题中的“数”往往是用数据推理得出明确的函数解析式,引导学生进行判断、分析。其中“形”主要体现三个方面,一是函数的坐标系(纵横坐标物理量的变化以及函数对应图形变化):二是函数的单调性,定义域或值域区间;三是特殊点的坐标(拐点,中性点,滴定终点等)。依据化学概念、表达式公式推导出函数解析式,建立解答函数解析式类型的解题模型是关键。

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