多维融合的高中化学试题评析及思考——以2021 年广东高考化学试题为例

林月丽 张仁波

（1.厦门市湖滨中学，福建 厦门 361004；2.厦门市思明区教师进修学校，福建 厦门 361000）

21 世纪是一个智能化高度发展的时代，解决一个真实的实际问题，往往需要考虑多个因素。国家发展需要综合素养全面发展的人才，为了助力高等教育对创新型、复合型人才的培养，高考的人才选拔要求必须与之相一致。《中国高考评价体系说明》指出，高考注重考查学生应用不同知识内容、不同学科知识之间的联系解决实际问题，高考试题的命制应根据考查的需要，选择生产生活中的真实案例，设置问题情境，实现在多模块或多学科知识的背景下，有效考查学生综合运用知识和能力的水平。［1-2］据此，多维融合的试题命制，是落实学科核心素养，培养德智体美劳全面发展的创新型、复合型人才的重要途径。文章以2021 年广东高考化学试题为例，对试题融合维度的关系及实施路径进行分析，以期为新高考化学试题的命制提供研究视角，同时引导教学方式的转变，为培养综合型人才奠定基础。

一、融合维度的相互关系分析

随着新高考改革的推进，各地高考化学试题在融合方面不断地进行探索，试题呈现越来越成熟的融合特点，进一步优化试题命制，充分体现高考的核心功能——“立德树人、服务选才、引导教学”。试题命制融合的维度主要包括内容融合、形式融合、创新思维融合三方面。内容融合主要体现在情境素材的多元化，包括与化学相关的生产和生活实践情境、社会热点问题情境、科学发展前沿、中华传统文化、“五育”资源、体现“爱国爱乡”等素材；形式融合是在测试任务的设置上通过新颖的呈现方式或问题设置，将学科内必备知识、关键能力、学科素养、核心价值进行融合，同时突出学科内必考和选考模块的融合，以及不同学科间知识、能力、方法思维的融合；创新思维融合要求学生创新性地运用知识多角度、开放式地独立思考问题，敢于质疑、批判、创新地提出自己的看法，并进行论证和设计。从内容融合、形式融合到创新思维融合，是逐渐进阶的过程，三者也是相互交融的。内容融合注重考查基础知识与基本技能，形式融合则是基于内容融合的基础上，注重考查学生对知识的综合应用能力，而创新思维融合考查的是学生创造性解决实际问题的能力。各个融合维度关系如图1 所示。

图1 试题融合维度关系图

二、基于融合实施路径的试题分析

（一）挖掘多元素材，创设真实情境，实现内容融合

《普通高中化学课程标准（2020 年版）》指出，化学不仅与人类的衣食住行密切相关，而且已发展成为生命、材料、能源、环境、信息等科学的重要基础，成为推进科技进步和现代社会文明的重要力量。［3］化学教学中应做到挖掘学生身边生活生产中的化学素材、与化学相关的社会热点问题、化学科研前沿领域等素材，让学生感知化学对人类社会的重要作用，感受化学的学科价值；在面对与化学相关的综合问题时，能综合应用化学知识作出合理的分析、推断和理智科学的决策，培养社会责任感和使命感。

本卷试题在内容融合上，除了常见的学科内“四层”之间和模块之间的融合之外，还有以下几个有新意的内容融合：一是挖掘优秀传统文化，厚植“爱国爱乡”情怀。如第1 题通过展示国宝级文物，考查对不同材料的辨析；第2 题通过广东省非物质文化遗产（剪纸、粤绣、潮汕工夫茶艺、香云纱染整技艺），不仅考查化学基本概念，还让学生感受到了家乡的传统工艺文化；第3 题以“天宫一号”“嫦娥五号”考查长征系列运载火箭使用的燃料等相关化学基本概念。此类融合试题旨在引导学生关注国家及家乡的重大成就，感受我国科技的雄厚实力和发展速度，关注化学与社会发展的紧密联系，激发学生学习化学的热情，提升文化自信，增强民族自豪感。［4］二是既关注“五育并举”又关注化学学科必备知识，如第2 题展示“工艺之美”；第4 题利用生活中的化学创造“美好生活”；第6 题利用化学与劳动成就“梦想”；第10 题利用“价-类”二维图考查铁及其化合物的相互转化、氧化还原反应基本原理、常见Fe（OH）3胶体的制备等基础知识。三是融进化学前沿领域和时代热点问题，如第9 题利用有望为火星探测器供电的有CO2参加反应的新型全固态电池；第19 题通过“碳达峰”“碳中和”热点话题中有关CO2的利用，既考查了电化学基本原理、化学反应原理的大平衡观，又使学生了解化学发展的机遇和挑战，考查化学学科核心素养。四是选取与化学有很强交叉融合的领域，如生物、环境、医药等，进行素材整合，如客观题第5、8、13 题中出现的人工合成信息素、鸟嘌呤、麻醉剂分子；主观题第20、21 题涉及的重金属汞解毒剂和具有抗疟活性的天然产物，不仅考查了有机化合物的基本性质、pH、电离方程式、水解平衡、电荷守恒、元素推断、元素周期表的应用、杂化、化学键及键参数等必备知识，而且考查了信息迁移应用能力，让学生充分感受到所学化学知识蕴含的应用价值。此外，融合的内容还包含真实的实验素材，如第7 题测定浓硫酸试剂中H2SO4的含量；第17 题氯气制备的化学史、通过测定溶液电导率探究温度对AgCl 溶解度的影响。既考查了学生基本的实验技能和实验思维，又考查了学生证据推理与模型认知、科学探究与创新意识维度的核心素养。

（二）解构情境与知识，巧设测试任务，实现形式融合

高考注重考查学生掌握学科知识的完整性，关注学科内不同知识内容、不同学科知识之间的联系。本卷在命制试题实现内容融合的基础上，解构情境素材与化学知识，通过新颖、多元化的呈现方式巧设测试任务，不仅考查学生灵活运用所学知识解决问题的能力，而且考查了学生的综合素质，彰显化学学科的应用价值。如本卷第14 题：本题以学习探索为情境载体，考查化学反应原理相关必备知识，考查的关键能力包含图像的分析解读能力，以及归纳、论证和推理能力，发展学生变化观念、平衡思想和证据推理等核心素养。本题较为独特的是题干中并没有明确的可逆反应平衡特征，要读懂曲线，关键要根据反应X=2Z经历两步：①X→Y②Y→2Z，明确连接两步反应的关键物质是Y，Y 的浓度c 随时间t 的变化曲线应该是先增加后减小，当Y 达到最大浓度之前，反应①生成Y的速率大于反应②消耗Y 的速率，而在达到最大浓度之后，反应①生成Y 的速率小于反应②消耗Y 的速率；t3时刻若c（X）为0，则反应①完成，X 完全转化为Y，若无反应②发生，则c（Y）=c0，由于反应②Y→2Z 的发生，t3时刻Y 浓度的变化量为c0-c（Y），根据变化量之比等于反应计量数之比，所以Z 的浓度的变化量为2［c0-c（Y）］，这种关系在t3后仍成立，故D 不正确。试题将反应原理的考查以新颖的呈现方式出现，属于形式融合。

又如本卷第19 题：本题以“碳达峰、碳中和”中多平衡体系为情境素材，必备知识涉及盖斯定律求焓变、平衡与速率的影响因素、反应历程、热效应、平衡常数、转化率。形式融合的新颖在于试题以Kpr（相对压力平衡常数）为信息，由lnKpr与1/T 的关系曲线进行问题设置，通过对曲线斜率的判断，得出吸热反应为反应ac（曲线中斜率为正为放热反应）；考查转化率的求算也并非根据常用的“三段式”求算，而是由曲线上的特殊点整合化学知识和数学函数关系来实现。试题问题通过融合新颖的呈现方式，充分考查学生运用化学学科与数学学科知识、能力和素养解决实际问题的能力，使学生感受化学学科的应用价值，体会到解决真实问题往往需要多学科的融合。

（三）依托探究过程，引发思维碰撞，实现创新思维融合

勇于创新是复合型人才的重要品质，国家的发展强大离不开有创新思维的人才。融合创新思维的高考试题是选拔人才的途径之一。化学是以实验为基础的自然科学，试题将学术前沿、工程技术领域中真实的探究过程呈现出来，要求学生能创造性地运用知识多角度、开放式地独立思考问题，敢于质疑批判，勇于提出自己的看法并进行论证。如选做题第21 题有机化学基础的合成路线考查，要求学生要能创造性地应用反应④设计未知的合成路线。又如第17 题以Cl2制备的化学史及实验探究情境为载体，必备知识涉及Cl2实验室制法原理及相关基本操作、简单离子检验的实验操作、探究实验原理与方法中的定量计算与定性分析、控制变量思想，考查的关键能力为对问题的论证能力、探究与创新中的实验方案设计能力，进而考查学生证据推理、科学探究与创新意识维度的学科核心素养；通过感悟探究过程和培养科学精神，体现学科育人价值。第⑤⑥题关键明确实验目的，抓住实验控制单一变量的思想，即可论证b 不足以成立的理由，后续的优化实验设计及判断依据亦可轻松完成。试题要求学生有效利用单一变量控制思想敢于质疑、批判、论证问题并自主优化实验设计，是创新思维融合的考查。

三、教学思考

综上分析，2021 年广东高考化学试题很好地实现多元化的内容融合、多样化的形式融合和创新思维的融合，突出考查化学学科的必备知识和关键能力，促使核心素养的落地，很好地体现了“基础性、应用性、综合性、创新性”的相互融合与进阶，充分发挥了立德树人、服务选才的功能，对新高考化学试题的命制有一定的借鉴意义，同时对课堂教学也有一定的引导价值。多维融合的试题命制呼吁教学方式的改进，为了提高复习课教学的有效性，提升学生的综合素养，助力高考育人导向，接轨高等教育，作者对高三化学一轮复习提出以下几点建议：

（一）开展“微项目”复习教学，展现“内容融合”，让复习有广度

高考试题考查首先突出的就是基础性的考查，基本概念、基本原理、基本思想方法的考查是重中之重。进入高三一轮复习，如何将高一、高二所学的基础知识重整结构化是摆在化学教师面前的难题，因为教学内容结构化是促进学生从化学学科知识向化学学科核心素养转化的关键。［5］面对枯燥的碎片化知识复习以及题海战术，学生知识遗忘率很高，而且知识的迁移应用能力得不到有效的培养。高三教师可以集备课组之力，共同基于复习主题，通过各种途径寻找合适的“微项目”，包括从生产、生活情境到科学前沿，从化学学科到其他学科，深入挖掘与化学有关的问题，构建项目创设真实问题情境。如探秘茶文化；如何解决沿海旅游城市的污染？这些生动有趣的问题情境，能够激发学生的内在求知欲，增强学生的学习获得感。在“硫及其重要化合物的性质及转化”的复习，教师可通过设计“微项目——某化工厂生产过程中产生较多的SO2气体，如何检验并除去（或者变废为宝）？”组织教学。学生可能会提出如下方法：①利用SO2的漂白性，使用品红溶液检验SO2；②利用SO2的还原性，使用酸性KMnO4溶液检验SO2；③利用SO2氧化性，使用H2S 溶液检验SO2。教师可进一步引导学生思考讨论如何变废为宝，学生可能会提出如下方案：①利用NaOH 溶液吸收SO2，最终可制得Na2SO4；②利用SO2→SO3→H2SO4可制得硫酸，同时介绍制备工艺条件；③利用电化学原理吸收SO2。在解决问题的动态学习过程中，含硫物质的价类二维图随之呈现出来，实现了基础知识结构化，形成了从物质的通性、氧化还原反应原理、物质的特性三个维度认识物质性质与转化的基本思维模型，落实变化观念与社会责任的学科核心素养。

（二）设计多元化的问题呈现方式，展现“形式融合”，让复习有深度

依据“形式融合”的思想，在高三复习中，就某一真实问题，教师可以从不同角度进行任务设计，使问题以新颖、多元化的方式呈现出来，不仅可以使学生从不同视角对知识进行重构，多角度融会贯通地解决问题，还可以激发学生的学习兴趣，提升关键能力，落实学科素养。［6］例如，对于求算焓变这一知识点，教学中我们可以通过以下几种方式呈现：①通过表格数据，利用△H=H（生成物）-H（反应物）或者△H=E（断键）-E（成键）求算；②通过热化学方程式，结合盖斯定律求算焓变；③通过反应历程-能量图，结合盖斯定律求算焓变；④通过正逆反应活化能求焓变；⑤通过标准生成焓，结合数据求算焓变；⑥根据范特霍夫方程，结合图像求算焓变，可利用2021 年湖南省适应性考试第17 题（3）进行改编。［7］其中①②③是较为传统的焓变求算方法，④⑤⑥是结合给定的真实情境，应用相关数学知识求算焓变，呈现的方式较为新颖，激发学生的兴趣，调动学习积极性，使学生在解决问题的过程中，感受问题多元化的呈现方式，提升知识迁移和应用能力。

（三）实践操作激发思维碰撞，展现“创新思维融合”，让复习有高度

完成有创新思维融合特点的试题，归根结底要求学生具备创新思维能力。化学创新思维能力的培养离不开化学实验，但是高三复习容量大，课时有限，传统教学中教师对于实验的复习常以讲授为主，学生靠想象为主，实验失去应有的学科价值和教学功能。实验教学不是纸上谈兵，需要实践操作才能让实验素养真正落地。备课组可以利用实验室资源，将实验按制备实验（有机物、无机物）、性质实验、探究实验分类，选取每类实验中的一至两个比较全面有代表性的实验，利用素材进行情境化设置，以项目式开展教学，让学生走进实验室，通过对“做什么”“怎样做”“为什么这样做”“这样做是否可行”“还可以如何优化”“如何进行条件控制”等问题的解决，完成实验，使学生在不断思考、实验探究中，产生思维碰撞。

例如，以感光材料三草酸合铁酸钾晶体的制备及产物中草酸根含量的测定为素材，引导学生进行实验探究。原料：硫酸亚铁铵、草酸晶体、碳酸钾、氢氧化钠、过氧化氢、高锰酸钾等。实验原理：

教师可以设置一系列有梯度的问题串：根据反应原理，如何选择合适的仪器进行操作？试剂用量多少？如何合理添加试剂？反应的条件如何控制？如何加快反应速率？是水浴加热还是直接加热？沉淀如何分离并洗涤？如何证明沉淀已清洗干净？氨气如何处理？如何操作保证产率（纯度）？如何使产品结晶？产品如何存放？滴定过程是否需要指示剂？滴定终点如何判断？通过系列层阶性问题引发学生思考，进而设计出完整的、可行的实验方案，并进行实验探究。实验完成后，教师可以进一步引导学生思考：如果以本实验为素材，你会如何命制试题？通过查阅资料，你们有没有发现其他制备原理？如何优化实验方案？整个过程，以三草酸合铁酸钾晶体的制备为载体，学生多角度、发散式独立思考，基于客观事实和逻辑论证创造性地解决问题，发展创造性思维能力。