近年來高考化學圖表類試題命題特點與教學策略

嚴文法 孫婷婷 李毓婷

圖表信息題是指通過圖形、表格等形式呈現(xiàn)試題信息及問題情境的一類試題，該類試題具有新穎活潑、簡明直觀、角度廣泛、信息隱蔽、能力要求高等特點，能較好地考查學生的綜合能力和學科核心素養(yǎng)?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版）》（以下簡稱新課標）提出學生“能收集證據，基于現(xiàn)象和數(shù)據進行分析并得出結論”“能用數(shù)據、圖表、符號等處理實驗信息”?？梢钥闯觯瘜W圖表信息題借助真實的情境素材將相關的化學知識隱含在圖表中，需要學生能挖掘隱藏的解題知識、方法和思路，考查學生的信息整理能力、數(shù)據處理能力、證據推理能力等，提升在文字、圖表之間的思維轉換，評價學科核心素養(yǎng)的達成情況。

在新課程理念的指導下，高考也體現(xiàn)從“知識立意”“能力立意”向“價值引領、素養(yǎng)導向、能力為重、知識為基”的轉變，考查學生運用學科知識解決不同陌生度、復雜度真實情境下實際問題的能力。2020年教育部考試中心頒布的《中國高考評價體系》從高考的核心功能、考查內容、考查要求三個方面回答了“為什么考、考什么、怎么考”的考試本原性問題，從而給出了“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人”這一教育根本問題在高考領域的答案?！吨袊呖荚u價體系》的內容包括“一核四層四翼”，其中“四層”為考查內容，包括“核心價值、學科素養(yǎng)、關鍵能力、必備知識”，其中在關鍵能力中明確要求學生具備符號理解能力、信息整理能力、數(shù)據處理能力、演繹推理能力等。因此，對新課標發(fā)布后的歷年高考化學卷中圖表信息題的命題特點進行研究，在教學評一體化的背景之下對教與學具有啟示意義。

一、高考化學圖表信息題命題特點

基于新課程和中國高考評價體系的理念，高考評價逐漸從“知識立意”“能力立意”向“價值引領、素養(yǎng)導向、能力為重、知識為基”轉變，因此，高考試題不僅要注重基礎的考查，更要突出以真實的問題情境為載體，將必備核心知識轉化為驅動性問題，考查學科關鍵能力的形成與發(fā)展現(xiàn)狀，在考查學科關鍵能力的過程中達成對學科核心素養(yǎng)的培育，而化學圖表信息題是一類能將知識轉化為能力的試題，著重培養(yǎng)學生的證據推理與模型認知、科學探究和創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。

2018年1月教育部頒布了修訂后的新課標，新課標的課程理念會影響到高考試題的評價導向。因此，在本研究中將2018年- 2021年的高考理綜化學試題作為研究對象，試題的題量和分值在一定程度上能反映命題的側重和取向。對近幾年圖表信息試題的題量和分值進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果表明近年來高考理綜化學圖表信息試題題量比較穩(wěn)定，分值比重大，側面反映出圖表信息題在高考試題中的重要地位，因此，有必要分析高考化學圖表信息題的命題特點，了解命題的趨勢，為高考復習提供可行性的建議和策略。

1.圖表類型和內容豐富多樣，呈現(xiàn)穩(wěn)定和綜合趨勢

分析2018年- 2021年的高考理綜化學試題可以發(fā)現(xiàn)，圖表信息題考查的知識點內容豐富，包括STSE、速率平衡、電化學、實驗探究、有機合成等內容，從呈現(xiàn)方式來看多以圖片和表格形式來呈現(xiàn)關聯(lián)信息，直觀地敘述事物的形態(tài)和變化規(guī)律。研究者根據圖表數(shù)量、功能等特點對圖表信息題進行了類別劃分。劉家濤基于圖表數(shù)量將圖表信息題分為單一型和綜合型兩大類：王后雄等人則依據圖表信息題的功能具體劃分為信息記錄表、實驗樣品圖、實驗裝置圖、數(shù)據曲線圖、物質結構圖、理解示意圖、工藝流程圖、轉化關系圖等七類。借鑒已有研究，本文將圖表信息題劃分為單一型和綜合型兩類，其中單一型具體劃分為信息記錄表、實驗裝置圖、數(shù)據曲線圖、物質結構圖、理解示意圖、工藝流程圖、轉化關系圖七類，而綜合型則包含了兩種或兩種以上的類別。分析2018年- 2021年全國理綜化學卷圖表信息題類型的分布情況，表明全國理綜化學卷圖表信息題的題量趨于穩(wěn)定，其中信息記錄表、數(shù)據曲線圖、物質結構圖、理解示意圖和轉化關系圖是使用最多的圖類和表類，實驗裝置圖和工藝流程圖題量基本保持穩(wěn)定。各類圖表題型和涉及的知識點較為固定，如物質結構圖通常出現(xiàn)在第35題，作為選修物質結構與性質的考查內容，通過展示物質的空間結構幫助學生深入了解物質性質，深化“結構決定性質”的化學觀念：再如工藝流程圖多出現(xiàn)在第26或第27題，以框圖和箭頭的形式表示工業(yè)生產的過程，解決與社會、技術、環(huán)境緊密聯(lián)系的實際問題，增強學生的社會責任感。在統(tǒng)計分析過程中還發(fā)現(xiàn)圖表信息題有從單一型逐漸向綜合型轉變的趨勢，即一道題會用多種圖表組合來呈現(xiàn)問題情境，如2020年全國卷Ⅱ第35題就包含了信息記錄表、物質結構圖和理解示意圖三種類型，而2021年全國乙卷第26題也包含了信息記錄表與工藝流程圖兩種類型，著重考查學生的綜合能力，對學生的思維水平要求較高。

2.精選問題情境素材，突出試題綜合性和創(chuàng)新性

新課標在命題原則中提出“以真實情境為測試載體”“試題情境素材應緊密聯(lián)系學生學習和生活實際”，而《中國高考評價體系》也規(guī)定了“高考的考查載體一情境，以此承載考查內容，實現(xiàn)考查要求”，都強調情境作為試題命制的載體。分析近年來高考全國理綜化學圖表信息題，選取的情境素材類型豐富，包括學科前沿情境、化學史情境、化學實驗情境、工業(yè)生產情境、模型模擬情境等，體現(xiàn)高考不僅重視學生教材熟悉的情境，還關注學術前沿的熱點問題。2019年國務院辦公廳發(fā)布的《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》在“深化考試命題改革”部分提出要“創(chuàng)新試題形式，加強情境設計，注重聯(lián)系社會生活實際，增加綜合性、開放性、應用性、探究性試題”。江合佩等人提出化學學科創(chuàng)新性的內涵包括內容創(chuàng)新、形式創(chuàng)新、方法創(chuàng)新、思維創(chuàng)新四個方面，并闡述了各個方面劃分的具體內容，以2021年實施新高考“3+1+2”方案8省市學業(yè)水平等級適應性考試的化學試題為例，探索高考化學創(chuàng)新性考查的實施路徑。分析2018年- 2021年全國高考理綜化學圖表信息題，試題的命制能夠體現(xiàn)出以情境為載體的要求，精選問題情境素材，不同程度突出試題的綜合性和創(chuàng)新性。

以2020年全國卷I第12題為例，該題以中科院福建物構所王要兵等人發(fā)表在Angew上的可逆水系Zn - CO2電池全新體系為背景，屬于學科前沿情境，側重內容創(chuàng)新。必備知識涉及物質轉化、氧化還原反應以及原電池、電解池，要求學生能綜合運用所學知識解決問題，發(fā)展證據推理與模型認知的核心素養(yǎng)，溫室氣體CO2的合理轉化又能培養(yǎng)學生的社會責任感。利用建構的電化學一般模型，先明確放電和充電兩個過程，再通過物質轉化過程中元素化合價的變化判斷正負極和陰陽極，在此基礎上，根據電極、電池方程式書寫原則和氧化還原反應中電子守恒的思想就能正確解題。雖然以教材基礎知識為出發(fā)點，但并未直接考查電化學知識點，而是以電化學知識為工具，以學科前沿情境為考查載體，考查了學生運用學科知識和學科思維解決真實情境下實際問題的能力。

類似的還有2019年全國卷I第10題，以模擬HCI分子在冰表面吸附和溶解的過程為情境載體，屬于形式創(chuàng)新。必備知識涉及物質微粒間的相互作用、分子的空間結構、電離平衡等，要求學生從微觀層面理解分子的吸附和溶解過程，再用化學方程式表示，構建“宏一微一符”三重表征。本題先識別圖中不同分子結構代表的物質，明確每一層中分子的種類和微粒的存在形式以及微粒間的相互作用力，在此基礎上用化學用語表示電離過程。除此之外，圖中還給出分子的個數(shù)比，根據所給數(shù)量比并運用物質的量濃度計算公式可求解H+濃度。以微觀示意圖的形式將難以觀察的化學過程顯現(xiàn)化，加強學生對化學變化微觀層面的理解，從宏觀與微觀結合的視角分析解決問題。

3.以評價化學核心素養(yǎng)為宗旨，側重考查學科關鍵能力

《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》提出“要促進學生系統(tǒng)掌握各學科基礎知識、基本技能，基本方法，培養(yǎng)適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力”。而《中國高考評價體系》提出的“四層”考查內容，本質是通過核心價值的考查實現(xiàn)引領作用、學科素養(yǎng)的考查實現(xiàn)導向作用，凸出關鍵能力為重點考查內容，促進核心素養(yǎng)落地。顯而易見，政策文件都強調發(fā)展和評價學生的關鍵能力。關鍵能力具有直觀外顯化等特性，能具體體現(xiàn)在學生解題過程中。王后雄等人通過對24名專家進行問卷調查確定高中化學關鍵能力的構成要素，包括化學信息處理能力、實驗與探究能力、化學計量與計算能力等，近年來全國理綜化學圖表信息題從多角度考查學科關鍵能力，切合新課程理念和高考命題的趨勢。

比如2021年全國乙卷第28題。本題涉及的必備知識包括化學熱、化學平衡常數(shù)及移動、轉化率的計算，屬于抽象理論性知識，通過示意圖將較為抽象的能量變化和平衡移動變化形象化，加深學生對化學變化本質的認識。判斷反應能量變化示意圖，首先要觀察曲線圖，依據題目給出提示①是慢反應以及隱含的信息總反應是放熱反應，體現(xiàn)在圖上是反應物與第一個過渡態(tài)能量峰值的能量差大以及生成物能量低。第2小題呈現(xiàn)甲醇的物質的量分數(shù)隨溫度、壓強變化的坐標圖，根據總反應是放熱反應以及平衡移動知識，判斷曲線a和b代表的含義，對于反應條件只需要在圖中找出對應的點即可。本題借助數(shù)據曲線圖，突出對化學信息處理能力、證據推理與論證能力和模型認知能力等關鍵能力的考查，外顯學生的思維方式。

類似的再如2019年全國卷Ⅲ第26題，該題來源于教材實驗，但又高于教材，將制備氯酸鉀和次氯酸鈉的實驗一體化，探究物質氧化還原性質，屬于化學實驗探究題。涉及的必備知識包括物質的檢驗、分離、提純、氧化還原反應、離子反應，考查實驗與探究能力、化學表征能力、證據推理與論證能力等關鍵能力的綜合運用。本題采用教材氯氣發(fā)生裝置，將收集的氯氣除雜后作為原料，再巧妙地控制不同的實驗條件制備所得產物，這也是解題的關鍵點，探究氧化性強弱則需要依據實驗現(xiàn)象和氧化還原反應規(guī)律來解題。不同類型的圖表信息題雖然側重考查的學科關鍵能力有所區(qū)別，但是都不局限于考查單一能力，而是趨向發(fā)展學生的綜合應用能力，評價證據推理與模型認知等核心素養(yǎng)的達成水平，更利于選拔全面發(fā)展的人才。

二、化學圖表類試題教學策略

1.深入挖掘教材圖表，培養(yǎng)學生分析圖表的綜合能力

圖表是儲存和傳遞化學信息的載體，與文字一起形成一個整體，需要學生挖掘隱蔽的信息，在分析圖表的過程中能體現(xiàn)學生整理和分析信息的能力、信息轉化的能力、演繹推理能力等綜合能力。教材中的圖表可以作為教學載體，教師深入挖掘圖表信息，培養(yǎng)學生分析圖表的綜合能力。新魯科版必修教材在“聯(lián)想·質疑”“觀察·思考”“交流·研討”等多個欄目中都涉及到了不同類型的圖表信息，而新人教版教材的圖表信息主要體現(xiàn)在“實驗”“探究”“科學·技術·社會”“思考與討論”等欄目中，新蘇教版教材則在“觀察思考”“實驗探究”“拓展視野”等欄目中穿插圖表信息，三個版本的教材都從不同方面體現(xiàn)出圖表的重要性。在教學過程中，教師充分借助圖表內容，通過觀察發(fā)現(xiàn)學生在圖表學習過程中暴露出的能力不足，進一步提升學生認真分析圖表、觀察提取信息等綜合能力。

2.重視創(chuàng)設學科前沿和模型模擬情境，發(fā)展學生真實情境下實際問題的解決能力

新課標在教學與評價建議中提出“教師在教學中應重視創(chuàng)設真實且富有價值的問題情境”，命題原則中則是強調不同陌生度和復雜度的真實情境，上述分析命題特點也體現(xiàn)出高考化學圖表信息題情境類型豐富，尤其是學科前沿和模型模擬情境對學生來說陌生且難度較大，教師在教學中可以結合學科最新科研成果和微觀化學反應過程，以學科必備知識為考查基礎，發(fā)展與提高學生解決陌生、復雜問題的能力，促進學生科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)形成與發(fā)展。相應地，在這個過程中教師通過閱讀大量的文獻、關注學科前沿等能夠提升自身的教學能力和素養(yǎng)，提高在教學中融人不同情境素材有針對性地培養(yǎng)學生的能力與學科思維。

3.重視信息的圖表表征，構建“四重表征”模型

一般而言，化學上的“三重表征”指“宏觀一微觀一符號”三重表征，錢揚義基于手持實驗即時收集數(shù)據和自動生成曲線的技術背景，首次提出“宏觀表征一微觀表征一符號表征一曲線表征”的四重表征模型，用于定量實驗研究，提高學生基于數(shù)據從定量角度來認識化學反應并進行預測和計算的能力。對于較為復雜的化學實驗過程，利用手持實驗能將抽象的微觀反應過程以具體的數(shù)字曲線表示，如pH曲線、透光率曲線、電導率曲線和氣壓曲線等。近年來高考化學圖表信息題的數(shù)據曲線圖一般出現(xiàn)在選擇題最后一題以及綜合題中，主要考查選修化學反應原理內容，側重化學反應速率、方向和限度、水溶液中的離子反應與平衡等，難度較大。在實際教學中，教師宜重視信息的圖表表征，充分發(fā)揮學生的主動性，引導學生從曲線的走勢分析宏觀現(xiàn)象變化、微觀的微粒變化以及用化學符號表征變化過程，使學生建立分析曲線的四重表征模型，培養(yǎng)學生的定量思維和數(shù)據處理分析能力，形成解數(shù)據曲線圖的一般方法。

基金項目：本文系2020年度教師教育研究項目“基于核心素養(yǎng)發(fā)展的化學公費師范生專業(yè)必修課《化學教學技能訓練》課程內容構建與教學模式研究”（項目編號：JSJY2020012）和陜西師范大學基礎教育改革2019年度項目“核心素養(yǎng)視域下中學教師素養(yǎng)為本的教學設計能力提升策略與實踐”（項目編號：JCJY021）階段性研究成果。

（收稿日期：2022 -02 - 18）