鑑於化學計算在初中化學階段培養學生學科思想和方法中獨特的功能和價值,對化學計算的考查應避免將化學計算當作「按照一套既定規則和操作程序去完成特定任務」的技能,使得化學計算題成為考試命題中模式化、套路化的題型。在試題編制中既要符合課程標準中「編制聯繫實際的化學計算試題時,要根據『課程內容』控制試題難度,不要超越學生的知識基礎」;又要通過試題情境、信息呈現、問題設計等方式,實現對學生相關學科素養的考查。
1.化學計算題的結構設計要科學、合理
一是化學計算題分值比例要合適。2019年全國中考化學試卷不同省市的計算題分值佔比最高為28.50%,最低為2.22%,相差很大,結合化學課程標準要求與以上統計,筆者認為,化學計算題所佔分值比例不宜過低,佔化學試卷總分12%左右較為合適。二是題型分布要合理。計算題在選擇題、非選擇題、需寫過程的計算題中的分值約為2∶3∶5較為合適,對於卷面總分較低的省市可適當提高需寫過程的計算題分值佔比。三是問題設計要科學。
從全國152份中考化學試卷中看,要求根據化學方程式計算且需寫計算過程的計算題佔比91.45%,有8.35%的試卷不含需寫計算過程的計算題。筆者認為,根據化學方程式計算中比例式的書寫,最能體現化學計算有別與其他學科計算的題型,規範地寫出其解題過程不僅有利於學生養成嚴謹、合規的學習習慣,也為後續學習化學打下堅實基礎,同時也對有關溶液及化學式中相關比例式計算提供了良好的思維模型。因此,建議中考化學試卷應包含根據化學方程式計算且需寫計算過程的綜合題型。
對於化學計算題中對化學方程式的呈現形式,筆者認為,若是教材中重點化學方程式可要求學生自己寫出,若是教材中沒有出現或非重點化學方程式應直接給出,因為此題型重點考查的是學生利用化學方程式的計算而不是化學方程式的書寫,以免學生因寫錯化學方程式而失分,從而大大降低考查此題的效度。
2.化學計算題應充分發揮情境的教育價值
中考等紙筆測驗的試題不應孤立地對基礎知識和基本技能進行測試,注意聯繫生產、生活實際,取用鮮活的情景,體現實踐性和探究性。2019年全國各省市中考化學卷計算題的情境設計取材豐富,有從我國古代傳統文化中挖掘情境素材的,如溼法煉銅等,可以傳遞我國古代科學技術成果,滲透文化自信和愛國主義教育;有的藉助呈現實驗記錄中的圖示和表格創設情境,如「建造『南昌艦』的特種鋼材需要用富鐵礦石(含鐵量高於50%)來冶煉,研學實踐小組測某地赤鐵礦石(主要成分是Fe2O3)中的含鐵量……」等,要求學生在數據的處理過程中領悟證據推理的思維方式;有以生產工藝為背景的,如「葡萄酒釀造……」等,可以通過引導學生解決真實情境中的化學問題,體現學科的應用價值。無論是中生活經驗情境、科學史實情境、實驗探究情境、生產應用情境還是模擬聯想情境都有各自不同的情境價值,我們應注意試題情境背後隱含的示範作用。
例:[2019年浙江溫州市中考科學卷21]橘子罐頭的生產過程中需要用稀鹽酸和氫氧化鈉去除橘絡(橘瓣表面白色網狀結構)。
(1)橘絡營養豐富,但是其內含有味苦的蘆丁。蘆丁(C27H30O16)中質量分數最小的元素是_________。
(2)去除橘絡時,要控制好稀鹽酸和氫氧化鈉溶液的用量,以確保食品安全。某次生產過程中,要配製100千克質量分數為0.3%的氫氧化鈉溶液,則需氫氧化鈉固體_________kg。
該題立足於地方資源,以真實生產工藝為素材創設試題情境,將化學學科知識很好地融合到真實情境中,既實現了對學科知識的考查,也傳遞了化學學科的應用價值,同時對教學也產生了積極的導向作用。題中情境向學生作出暗示和示範,這些反應可用於食品等生產實際,啟發學生類比思考其他化學物質、實驗、探究是不是也能用於工業生產,知道這些產品中的原理後,其有沒有改進空間,能不能做的更好。鼓勵、引導學生改變單純的知識記憶學習方式,通過真實情境下的探究促進對知識的理解和深化,形成創新意識。
此外,中考命題時應注意發掘情境背後隱含的正面示範作用,避免出現負面示範作用。編制聯繫實際考查學生能力的試題時,情景要真實,避免出現科學性錯誤[8],試題情境真實性是試題科學性的保證、情境越真實越容易測試解決實際問題的能力。試題中相關實驗要真實且有一定的可操作性,否則師生無法再現此實驗,給教學帶來困惑,測試結果可靠性也難以保證。據筆者統計,2019年全國各省市中考試卷中需寫過程的計算題都有一定情境,但仍有部分試題由於情境設計過於簡單或情境的科學性還值得商榷,未能充分發揮情境的教育價值。
例:(2019 年浙江省嘉興市中考科學卷34.)用久的熱水瓶內膽有一層水垢[主要成分是CaCO3和Mg(OH)2]。興趣小組為了解具體成分進行了實驗。
他們取樣品25克放入質量為100克的錐形瓶中,置於電子天平上,往瓶內加入150克稀鹽酸時,恰好完全反應(樣品中的雜質不與稀鹽酸反應),此時天平示數如圖1。對所得混合物進行過濾、洗滌、乾燥、稱量,得到固體4.2克。請回答下列問題:
圖1 電子天平
(1)恰好完全反應時,溶液中的溶質為_____(填化學式)。
(2)樣品中CaCO3的質量分數是多少?
(3)反應結束時溶液中MgCl2的質量分數是多少?(精確到0.1%)。
該題以實驗探究形式呈現,用電子稱可稱出產生氣體質量,這與那些直接給坐標或表格數據相比更真實、可行,雖誤差較大,但可引導學生對實驗誤差進行再探究。題中「恰好完全反應」,是怎樣做到的?如何判斷?題中「雜質不與稀鹽酸反應」,是真的嗎?以後學生進行科學研究能不能也這樣假設?如真如題目所言,不妨這樣表述「經研究雜質不與稀鹽酸反應」更嚴謹、更科學。所以試題中以學生實驗為真實而非抽象情境的實驗要有一定的可再現性。
中考命題情境設計可借鑑PISA 科學情境設計的特點:情境真實客觀、情境活潑生動、情境覆蓋面廣、情境可操作性強、問題情境「高起點,低落點」、對情境引起的試題難度偏差採用量化檢測,充分發揮化學試題中情境的教育價值。