基于“模型认知与证据推理”的基础实验命题趋势分析与备考对策——以高考化学(北京卷)实验选择题为例

广东 周曼文

学科核心素养立意下的高考化学实验选择题不仅要考查考生实验基本知识、基本技能的掌握情况，更重视考查考生的实验能力(如：用正确的化学实验基本操作，完成规定的“学生实验”的能力；观察记录实验现象，分析实验结果，得出正确结论的能力；初步处理实验过程中的有关安全问题的能力；能识别典型的实验仪器装置图的能力；根据实验试题的要求，设计简单实验方案的能力等等)。本文以 2018·北京·12为例，从命题、解题和教学三维度深度剖析核心素养视域下基础实验题的命题机制、解题方法和教学策略，也将探析命题趋势，希望能为高三二轮复习提供相应对策。

一、典例剖析

【典例】【2018·北京·12】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如表1所示(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl 溶液)：

表1

下列说法不正确的是

( )

A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe

B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化

C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法

D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

【答案】D

【命题模型分析】

伴随着高考改革的深入实施，考试评价将更加凸显对学生学科素养的考查，实验试题也将从试题立意、情境选择、问题设置和评分方式等方面进行探索和创新，更多关注学生在分析题干、获取信息、提出问题、解决问题、结果交流应用中表现出来的学科素养和综合品质，逐步向学科素养立意模式下的考试过渡和衔接。

为创设情境真实、条件复杂、信息多元、解题方法开放的试题，本题以更换实验试剂、改变实验操作来创新实验情境，以课本实验“亚铁离子的检验”“验证牺牲阳极的阴极保护法”为知识载体，在选项设问上要求考生通过对比分析实验信息、条件为推理线索，获得推理结论的思维过程。培养学生关注化学反应条件、环境意识和反应的多样性意识。

基于学科核心素养的命题模型如图1所示：

图1

思维源于问题，以驱动性问题(选项设问)组织学生展开研究活动，凸显“宏观—微观—符号”三重表征，融合考查知识—能力—素养。

【解题模型分析】

从学习认知心理角度分析，化学实验方案设计与评价能力的实质是学生应用所学知识去研究、解决实验问题的一种综合能力，图2反映该过程的内部表征和外部表现的过程。

图2 运用化学实验方法解决问题的认知模型

可见，化学实验解决实际问题能力的实质是运用化学知识、原理和方法来解决实际问题，形成对实际问题的经验图式。解题过程即“宏观实验—微观推理、分析—感性和理性认识”，学生在分析题干、获取信息、提出问题、解决问题、结果交流应用中表现出应有的学科素养和综合品质。

表2 2018·北京·12 实验分析

【教学模型分析】

实验作为化学的最高“法庭”，是化学教学中最有效的“发生器”，也是化学教学中最有效的“推进剂”。科学知识本身只是相对真理，要允许质疑和争论。我们在教学实践中也难免会出现错误，如以偏概全的经验型错误、简单迁移的想当然型错误、专业匮乏的科学性错误、忽视细节的定势思维型错误等。为了科学地解决这些教学疑问，就意味着要在提出(明确)问题的基础上，做出科学的假设，选择并运用合适的方法，收集充足的、有根据的事实性证据材料，再通过分析、归纳和论证，收获探究结论。因此，我们的教学也应该逐步地从传授事实、掌握学科知识层面上升为使用事实、发展学科观念、建构思维模型上来。

这一转变要求中学化学实验在教学中关注对学科核心素养的培养，更需要我们从学科教学实践层面做更多的努力。

此类题目重点考查学生的创新能力和知识使用能力，考查的知识一般都源于教材，但是又高于教材，是对实验综合运用能力的考查。以课本实验为背景进行一定的创新和提升，看似复杂,但又考查学生实验探究的基础性和实践性。这不仅要求教师做好实验的演示和学生实验的操作，还要求学生在实验中思考，掌握实验的基本操作、基本技能、基础知识、基础概念，学会收集实验事实，开展疑难分析与推理，建构问题解决思维模型。同时，促进实验能力评价、实验教学实施和实验学习方式的良性互动，实现对学生学科核心素养的培养。

二、命题趋势分析

[近几年北京卷基础实验题鉴赏]

【2015·北京·12】在通风橱中进行如下表3的实验：

表3

下列说法中不正确的是

( )

B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应

C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3

D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化

【答案】C

【2016·北京·12】用石墨电极完成如表4所示的电解实验。

表4

下列对实验现象的解释或推测不合理的是

( )

D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜

【答案】B

【2017·北京·12】下述表5实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是

( )

表5

A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体

B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应

C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物

D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应

【答案】D

【命题趋势分析】

表6 2015-2018年实验命题分析

趋势1：新颖课题——引领

一般以某个真实课题作为探究载体(三特点：主题式、真实探究、源于课本)，引导学生将学过的内容、已掌握的实验知识、实验方法迁移到解决新问题的过程中来，在考查学生面对新情境时灵活运用知识、方法和规律解决实际问题的能力方面做足文章。

趋势2：关键信息——支撑

以图象的形式呈现信息，避免阅读量过大，直观明了，精选和考查目标关联度高的文字、数据、现象等信息，有利于考生在有限时间内合理摒弃干扰信息，独立接受、吸收、整合有效信息，顺利解决新问题。

趋势3：方法手段——创新

实验探究源于真实的化学，具有信息的新颖性、结论的不确定性和知识的综合性等特点。如合理控制实验的变量，应用对比实验的方法，关注现代化的实验手段，注重定量化分析论证等，学生必须将基本概念、基础理论与学科思想方法相结合，从多角度、多层次、多种模式去分析、解决问题，注重思维深度，追求学科本质，彰显科学性、抽象性、方法性、理解性、未知性及发展性。这类试题对学生的发散性思维能力，分析、解决问题的能力提出较高的要求。

趋势4：问题驱动——飞跃

实验探究涵盖了提出问题和假设、设计方案、实施实验、获取证据、分析解释和建构模型、形成结论及交流评价等要素，虽命题不拘泥于程序化的探究过程，但选项中问题的设置能考查出考生思维的深、广度。如：以上几道题的 D选项能测查出考生对装置图的识别、实验原理的理解、实验操作的认识和实验条件的控制等方面知识的掌握水平和应用能力。

其实高考实验题不管是选择题的基础实验题还是非选择题的实验综合题，为测得学生的学科素养和关键能力，试题将由纯理论研究走向真实情境问题解决，由单一变量简单体系走向多元化复杂体系，由封闭走向开放。

三、备考对策

1.深挖教材“实验”资源——转变实验学习的方式

试题内容一般源于教材，高考命题指向意在引导中学化学教学中重视教材中的实验活动，关注对实验原理的分析，培养学生“证据推理与模型认知”这一学科素养。

2.深度改编试题“实验”——转变“化学实验”价值取向

学科核心素养视域下对化学实验全面育人功能的理解是借助化学实验方法解决问题的认知模型，设计有关化学实验方案设计与评价的学习活动为主线，逐步转变学生对“化学实验”价值取向。