化学组《从近年高考化学试题看开放性问题》

一、 引入更多开放性问题是考试改革的必然趋势
开放性的问题是指问题涉及知识面广，设计角度新颖，解答途径多样，答案丰富多彩的问题。随着科学技术的发展和经济的多元化，对人才结构的要求出现新的趋势，创新精神和实践能力成为衡量人才质量的最瞩目的标志，基础教育的课程面临着重大的挑战。传统的化学习题，往往问题涉及的化学知识单一，形式单调，条件和结论十分明确，通过模仿例题的解题思路一般可获得结论。这类题对学生巩固化学基础知识无疑是有效的，但不利于较大程度上调动学生的积极性，开发学生的潜能和创造力。试卷中设计开放性问题不仅可以考查学生灵活综合运用知识的能力，还可以考查学生的思维想象力、判断推理能力、知识迁移能力和表达归纳能力，以及考查学生的自主探究能力和创新能力。教育部考试中心在题型功能和题型改革的研究中，已高度关注发挥非选择题的作用，强调答案的多样化，鼓励学生多角度、多侧面、多层次地回答问题。因此，引入更多的开放性和探究性要素对传统化学问题进行改造，不仅体现了考试改革的趋势，更重要的是冲击了封闭的化学课堂教学模式，使学生在解决问题的过程中体验乐趣、领悟知识，激发求知欲和创新精神。

二、 从近年高考化学试题看开放性问题的走向
1．跟踪高新科学技术
诺贝尔奖的内容作为高考题的选材在近年高考试卷中时常出现，如1997年高考压轴题的C60是1996年诺贝尔化学奖的内容，1999年高考的第4题以1998年诺贝尔医学及生理学奖内容“NO在人体内有独特作用”作为选材，2000年“3+X”高考理科综合能力试卷（以下简称“综合卷”）第23题则以1957年李政道、杨振宁获得的诺贝尔物理学奖内容为题材设问。与现代信息社会息息相关的“铱星计划”成为1999年高考第2题的选材，2000年高考综合卷第26题涉及有重要应用价值的高能燃料电池，等等，充分说明了高考题选材对诺贝尔奖的关注，及跟踪高新科学技术的步伐是多么紧密，2000年“3+2”高考化学卷则更体现了其跟踪高新科技的深度和广度，如第4题的石墨炸弹、第5题的隐形飞机材料及第15题出现的1999年合成的新化合物N5+。
2．贴近化学与社会的联系
近年高考化学学科《考试说明》中明确了“考试还应力图反映出考生能够初步运用化学角度去观察生活、生产和社会中各类有关化学问题”，这就意味着高考试题将加强化学与社会的联系，要求考生能利用所学的化学知识解决一些实际问题。这在近年高考化学试题中已有充分的体现，例如，1998年元月山西朔州的特大假酒案成为社会焦点，即被做为1998年高考第1题的选材，1997年高考第21题的加碘盐，1998年高考第25题、第31题及1999年高考第30题对抗癌新药白黎芦醇、心舒宁、紫杉醇的涉猎，以及近年来几乎年年高考都涉及的环境保护问题如含铅汽油、酸雨、臭氧层空洞、温室效应等等，无不反映出高考对社会重大课题的关注。
今年的高考试题与社会的联系更紧密，如今年“3+2”化学高考中的第3题让考生用化学知识识别广告用语的科学性，与社会、生活、生产密切相关的还有第20题、第27题、第28题，其中第28题结合在1999年引起轩然大波的致癌污染物二恶英进行设问。而今年“3+X”高考综合卷的第1题涉及西部开发中的农业与生态环境问题，第11题、第26题及第28题也都是化学与社会联系的体现。这都将进一步引导我们中学化学教学重视理论联系实际，拓宽学生视野，鼓励学生自我学习、相互研讨、交流和探索，在获取知识的过程中提高科学素养。
3．强化实验能力和探究能力的考查
1999年高考第27题关于人呼出气体中CO2体积分数测定的内容，强调动手能力的培养，只有动手能力较强的考生才能从容作答。2000年高考化学试题则全面考查了化学实验考试目标的各个层次：观察与识记（第2、8、18题），操作与运用（第19题），分析与表达（第23题），设计与评价（第24题）。2000年高考综合卷第14题是考查学生理论知识与实际操作能力是否协调发展的题目，对学生实验能力的考查另一方面则渗透在生物实验中，即第25题，该实验命题方式与1998年高考化学卷第27题有惊人的相似之处，是一道开放性的实验题，今年综合卷这两道实验题的考查力度决不亚于往年的化学高考题。这对于我们在中学化学教学中切实加强实验教学，课内外相结合开展多样化的实验活动课，使学生学会科学研究方法，探索科学的规律，实施素质教育具有良好的导向作用。
4．注重学科渗透，体现综合
在1997年至1999年高考中学科综合已有不断升温的趋势。从1997年高考第35题的C60，至1999年高考第21题的图像分析、第33题的晶体结构，都要求学生运用数学工具解决化学问题。1999年高考第30题更是一改历年高考很少涉及“糖类、蛋白质”知识的局面，以7分的一个整题将与生物学科相关的问题作素材，而化学学科与物理学科融合的例子更是不胜枚举，如电化学知识、气体压强、克拉珀珑方程、密度与浮力、高能电池、能源问题等等。
在学科渗透方面，上海高考化学试题走在了前列。1999年上海高考的第28题，用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数，该题是将物理知识和化学知识有机地融合在一起的好题，而第32题是以1971年7月《科学美国人》杂志刊登的“地球的能量资源”一文提供的数据为素材设计的，该题是以“地球的能量资源”为中心论题的深度聚合型综合题，涉及到葡萄糖分子组成、光合作用原理及化学方程式、不同形式的能量转化，学生须明确哪些项目是地球对太阳能的利用，此题情境新、立意高，要求学生能巧妙运用化学、生物、地理等相关学科基础知识，寻找解题所须的数据。
2000年高考综合卷学科间的综合题据统计占总分的20%左右，其实仔细分析远远不止，在一些看似纯学科的题目都有渗透迹象。第23题以放射性元素60Co的结构、性质和应用为背景，将化学、物理、生物学科的知识较好地联系在一起，第27题以酯化反应为核心，从化学到生物逐步渗透，第28题是化学与物理的综合，第5题、第8题也都体现了各学科基础知识的综合运用。另外某些学科中优秀的命题思想方法也跨学科应用，如前面所举的第25题以生物为主的实验题，融合了化学实验设计的基本思想及简单的化学反应原理，是一个具有探究价值的开放性题型，既考查了学生对生物、化学知识的应用，又考查了学生科学思维和解决实际问题的应变能力。化学学科的“信息迁移题”命题方式也应用于第29题，该题应用大学物理的“霍尔效应”设计成物理“信息迁移题”。这些都充分说明了在理科综合中化学学科的“桥梁”作用，这也要求我们改变传统的教学模式，重视学科交叉点，肩负起化学学科 “桥梁”作用的责任，有计划有步骤地培养学生的综合能力。

三、 面对综合科目测试高三化学的教学策略
1．正确对待综合科目测试，立足于搞好本学科的基础教学
从2000年高考综合卷的内容来看，试题的基础性为我们今后的教学改革提供了良好的导向，试题较好地体现了以学科内综合为主的命题要求，即使是跨学科的综合试题也是在一定的情景中以学科问题出现的。因此，综合能力是建立在各学科教学基础上的，我们应把精力放在结合本学科教学，努力培养学生的能力上，必须以教育部“综合科目”考试的命题指导思想为依据，防止在教学中把学科间的交叉、综合知识放到过高的高度，花费很多的精力去处理其它学科的知识，离开教材刻意去寻找所谓的“普适性”知识或“交叉性”试题。还应注意区别“保送生综合能力测试”与“综合科目考试”，“保送生综合能力测试”卷学科之间交叉渗透要比高考多得多，因为它们测试的对象不同，因此，我们不能滥用“保送生综合能力测试”试题，使学生陷入新一轮综合试题题海中，这与开设综合测试目的不符，又不利于素质教育的开展。
在教学中应立足于本学科。首先，要注重本学科的基础知识、基本技能的复习，充分使用好能体现化学学科特点的双基题，以扎实的双基教学使学生打好牢固的基础。只有保证了双基教学的传统优势，各相关学科的基本功扎实了，运用知识解决综合问题才会有坚实的基础。其次，注重化学学科知识的内在联系，构建学科内综合知识网络。第三，加强对学生能力的培养。高考的命题立意将由传统的以“知识立意”为主，转变为以“能力立意”为主，综合考试强调“遵循教学大纲，又不拘泥于教学大纲”，并不是说综合考试是超纲考试，它所否定的是对大纲知识点的死记硬背，提倡的是对大纲所规定知识的灵活运用和综合运用。今年的综合科目考试在问题设计上体现了问题开放、结论开放及探究性的特征，对考生创新思维能力有了具体的要求，因此，在落实双基的同时，必须高度重视对学生能力的培养，在复习每个专题时，要渗透一些新信息，注意发展学生提取信息和解决问题的策略，提高其解题能力和促进知识迁移，重视信息迁移题的训练，此类题能训练学生的自学能力、理解能力、联想分析能力和知识迁移能力。也可设计一些问题开放或结论开放的试题，例如H2O，H2S，H2Se，H2Te同属氧族元素的氢化物，均属分子晶体，按H2S，H2Se，H2Te的变化趋势，为何H2O的沸点不是－80℃呢？想像一下，若H2O的沸点是－80℃，世界会是怎样的状况？人类将面临什么？又如：(1)以Cu为原料，写出四种制取Cu(NO3)2的反应的化学方程式。(2)从“绿色化学”的角度(环境保护和经济效益)考虑，选择哪种方法最好？等等。这样的题目，不仅能检查学生对知识的巩固程度和应用能力，还能激发学生的学习兴趣，锻炼学生的思维能力，从中消除学生在解题过程中的思维定势，使学生开拓新思路，逐渐适应新题型，为参加综合科目考试打下良好基础。
2．加强化学学科与相关学科的渗透教育
“3+X”考试模式对考生素质提出了新要求，教学中我们不仅要培养学生学科综合能力，还要注重对学生跨学科综合知识运用能力的培养，要突出化学学科的“桥梁”作用，渗透与化学知识相关的其他学科的知识内容，列举典型例题分析，精选综合题进行训练，使学生的思维在各学科顺利衔接。化学与数学、物理、生物的相关知识主要表现在：
(1)与数学相关的知识：不等式、数列、极值、图像等在化学计算中的应用，有机分子通式与等差数列和极限知识相结合，组合知识在同分异构体判断中的应用，立体几何知识在晶体结构中的应用，等比定理在化学差量法计算中的应用等等。许多化学知识中常常直接或间接隐含着一些数学原理，若能依据化学原理建立起数学模型或运用数学方法将化学问题转化为数学问题，再解题就会很简捷。教师可列举一些典型例题加以分析。
(2)与物理相关的知识：喷泉实验与压强的关系，克拉珀珑方程在理想气体计算中的应用，电流强度、库仑定律、法拉第定律等电学知识在电化学知识及计算中的应用，反应热与体系能量的关系，化学反应中溶液的密度与浮力问题，焰色反应与原子光谱知识相联系，原子结构知识与元素衰变问题的联系，用光学知识解释胶体的丁达尔现象，等等。化学上使用的许多原理如；质量守恒、能量守恒、阿伏加德罗定律、热力学定律等都来自物理学，当一道化学题涉及到物理知识时，我们应先将其中蕴含的物理学原理挖掘出来，然后将物理学原理延到本题的化学情境中来解题。
例：一带活塞的密闭容器中盛有A，B组成的混和气体，从状态1自发反应到状态2的变化曲线如图所示。
则该反应过程［A(气)+B(气)≒2C(气)］是      P/Pa     1    2
A．放热反应        B．吸热反应        
C．对外界做功      D．内能不变            0     V/L
解析：本题实为考查能量守恒定律的应用，但其中包含化学能，即反应热，只有综合化学与物理知识，才可答题。由化学方程式可得，从状态1到状态2，气体的物质的量不变。由图示得气体的体积增大，据PV = nRT知，V增大T也增大，即温度升高，所以ΔE >0，即体系的内能增大。而ΔE = Q+W，体积向外膨胀，则体系对环境做功，所以Q必大于零，即化学反应放热，给体系提供能量(也可由T升高直接得出该反应为放热反应)。所以答案为AC。
 (3)与生物相关的知识
土壤化学，化学肥料的合理施用及其对作物生长的作用，溶液pH变化与植物根毛区的离子交换问题，沼气发酵池中的化学、生物知识，化学元素与细胞的化学成份，化学变化与光合作用，糖类、氨基酸、蛋白质等均与生物学密切相关。
例：       A          B         C         D           E
H2O 
          Na2O2 
F        I  (其中B是一种对细胞有害的物质) 

①由上图关系式推断A、B、C、D、E、F、G、H、I分别为何种物质。
②I在空气中含量过多会造成何种污染？写出化学方程式。
③写出物质E在H+ 作用下水解的化学方程式，并指出断键处。
解析：此题将生物光合作用、无机化学、有机化学结合起来考查对物质性质的了解及化学方程式的掌握。由生物学知识可知在光合作用中产生的对细胞有害的物质是乙醇，因此由化学知识可确定各种物质。I在空气中含量过多会造成污染，说明I或其水化物有毒或有腐蚀作用。E能水解又由乙醇生成，E是酯类。答案：①A、B、C、D、E、F、G、H、I、分别为：葡萄糖(C6H12O6)、CH3CH2OH、CH3CHO、CH3COOH、CH3COOCH2CH3、O2、NaOH、NaHCO3、SO2。
②SO2与空气中的水及O2结合形成酸雨，会破坏生态系统、腐蚀建筑物及危害人体健康。化学方程式：2SO2 + 2 H2O + O2 = 2H2SO4 。
③CH3－C－OCH2CH3 + H－OH          CH3COOH + CH3CH2OH
O
理、化、生三科都是实验科学，教学中还应立足实验探究方法的结合，加强实验基本技能的练习，变验证性实验为探索性实验，强化学生实验思维的能力。
3．加强化学与社会、化学与科技的广泛联系
综合能力试题取材广泛，不少试题以社会、生产、生活、环境、科技、能源、经济等实际问题立意命题，强调人与自然、人与社会性协调发展，激励学生积极主动地去关心国家、社会和全人类的发展，到社会中去学习，增强面向社会的能力。因此，在教学中教师应重视课本资源与课外资源的结合，收集与当前的环境问题、生态问题、资源问题、能源问题和最新科技成果有关的素材，结合教学设计问题情境，鼓励学生从多角度思考问题；课外可举办有关的专题讲座，或编印相关资料，例如：“化学与社会”、“化学与衣食住行”、“化学与环境”、“化学与新材料”、“化学与人类生活的美化”、“化学与健康”等等，拓宽学生视野，引导学生重视“时政信息”，使学生自觉地去关注自然、社会、科技以及生产生活中的学科问题，帮助学生学会运用知识解释社会现象和自然现象，并对现实问题进行初步研究，使他们逐步形成对社会、对自然的正确认识，从中培养学生良好的科学素质和综合能力。
总之，现阶段高三化学的教学，应紧紧围绕“综合科目”考试的命题指导思想，科学地展开复习、训练。教师除立足本学科知识复习以外，还要注意学科知识之间的交叉渗透和综合，关注时事政治、社会热点，关注社会人生，关注生存环境，关注科技发展，科学地选题、编题，同时重视对学生社会责任感、创新精神、实践能力和探究能力的培养，只有这样，才能提高教学效率，提高学生素质，从容适应“3+X”的考试制度。