化学信息题初探
信息题是近年来在各级考试和竞赛中出现的一种新的命题形式,这种题目由于取材新颖,往往以社会为课题、最新科技成果作为知识的载体,学生感到陌生,因此能较客观地考查学生的各种能力,特别有利于选拔有潜能、有创造力的学生,而成为当今各种测试时的主流题型。本文论述的是作者在化学教学中,对信息题的一些认识和教学思考。
一、 化学信息题与教育改革的关系
化学信息题(又称情境题)是伴随着课程教材观的转变而出现的。近年来,“S、T、S、
D”(科学、技术、社会、发展)教育正在世界范围内兴起,人们认识到科学、技术、社会发展这些本属不同范畴和不同性质的体系,在现代社会中已愈来愈成为紧密关联相互渗透的整体,而化学在“STS”教育中占有特别重要的地位,现代高科技领域取得的成果在很大程度上可以说是化学科发展的结果。受“STS”教育思想影响,在八十年代中叶开始面对新技术革命挑战和二十一世纪人才需求,上海率先开始的课程教材改革,改变传统和课堂和教材观念,组织专家编写的两套教材从全面提高素质与重视发展个性的整体要求出发,改变单纯注重知识结构发展到以社会课题组织教学内容,较多地引进了化学学科发展的前沿、新元素、新材料、新能源、化学工业生产;无机和有机物质合成的新方案;环境污染和环境保护知识、这就为命题工作提供了崭新的情境和丰富的材料,自一九八九年化学高考(上海卷)起,信息题在有机知识考点上脱俗而出,使试题无论在形式和质量上都上了一个层次。短短几年,以提供信息形式考查学生知识和能力已拓展到选择题、简答题、实验题和计算题,几乎涵盖各种题型,信息题在整张试卷中所占比重也越来越高。
现代教学论认为教学过程是学生在教师的指导或引导下,通过自己的学习活动来掌握文化科学知识、发展认识能力,逐步认识客观世界的过程。学生依据教师和教材提供的材料、背景、器材,由教师启发指导他们通过自己的观察、实验、思考、讨论、分析推理、综合概括,自己发现问题,解决问题和得出结论,使学生成为知识的发现者。新的教学观必然要有与之相适应的评价观和评价方法,信息题顺应了这种新的教育理念,提供了有效测试手段,它要求学生在有限的时间里把接受到的新信息与已经掌握和熟悉的基础知识和技能迅速结合起来,并转化为解决问题的能力,这种试题对于训练和考核学生分析问题、解决问题能力十分有益,正因为它能有效地考核学生能否自己获取信息、应用信息、解决实际问题能力,因此受到广大教师的重视,并越来越多地运用到要有显著区分度的各级选拔性考试中去。
综上所述,信息题的出现是教育改革深化的必然产物,也是当前推进素质教育的客观需要。
二、 化学信息题的特征、分类和发展趋势
化学信息题一般由信息部分和问题部分构成,所给予的信息内容,通常为大学教材中
能与中学密切联系的某些基础知识、原理和方法,也有一些为科学研究的最新成果。信息即情境,它可涉及概念、理论、元素及化合物、有机化学知识以及化学实验;问题即试题形式,可以是选择题、简答题、或计算题等。我们所说的信息有两个鲜明特征:一是与中学教学内容联系紧密、规律性强、学生能接受,并能在有限时间内转化为能力;二是信息新,其知识和规律一般学生在中学学习中不曾接触过,因此能保证在考生面前人人平等,使考试结果有良好的区分度,考核的内容则是要求考生通过努力作答的内容。
对信息题的分类研究尚不多,一般按信息在解决问题中的作用可分为两类:
1. 信息传递型 只给出信息,信息中无解答本题所需要的新知识,考生只需要检索所学过的基础知识就能作答。
例如:最近科学家研制得一种新分子,它是具有空心的类似足球状结构,分子式为C60,则下列说法正确的是 。
(A)C60和石墨都是碳的同素异形体
(B)C60是一种新型的化合物
(C)C60中有离子键
(D)C60分子量为720
这道题提供的信息是科学家研制得到一种无机新材料,其分子式为C60。学生运用已学过知识分析,很容易得出这种材料是一种单质,因此它和石墨互为同素异形体。由于C60是单质,它的分子结构中不可能有离子键,其分子量为720,故(A)、(D)为正确答案。
2. 信息迁移型 给出的信息中会有解答本题所需要的新知识,学生必须对新知识理解
消化后,再根据问题要求应变创新才能作答,这类题目对学生要求较高。
例如:1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:
① C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
② C60分子只含有五边形和六边形;
③ 多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉特定理:
顶点数+面数-棱边数=2
据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所含的双键数为30。
请回答下列问题:
① 固体与金刚石相比较,熔点较高者应是 。理由是 。
② 试估计跟在一定条件下,C60能F2否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能) ,并简述理由 。
③ 通过计算,确定C60分子所含单键数
④C70分子也已制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知。通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目。
学生答题时,先要阅读获取信息、理解信息,然后进行分析推理,将信息中知识迁移解决问题,题中已提示C60分子是形如球状的多面体属分子晶体,显然它的熔点要比金刚石低。由于C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键,但碳的化合价是四价,因此每个碳原子成键时必有一根是双键,由此可推测C60一个分子中含有30根双键,从而得出在一定条件下C60能够与F2发生加成反应生成C60F60的判断。若要确定C60分子所含单键数,则就要理解欧拉定律中归纳的多面体的顶点数、面数和棱边数的关系了。在C60一个分子,有60个五边形和20个六边形,可推知该球状多面体的面数为(12+20)。由欧拉定律计算C60分子中化学键(单键、双键)总数,即棱边数为:60+(12+20)-2=90,减去C60分子的双键数,可计算得C70分子结构模型可以与C60同样考虑的信息,学生可把刚学到的欧拉定律信息进行迁移,运用到确定C70分子中五边形和六边形的数目中来。设C70分子中五边形数为x,