近年广东高考化学实验探究题方案设计的命制策略浅析，本文主要内容关键词为：方案设计论文,广东论文,化学实验论文,近年论文,策略论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
实验探究题是近年广东高考的热点题型，其情境新颖、取材广泛、考查灵活，具有探究性、开放性及灵活性等特点。实验探究题以化学实验为基础，考查实验方案设计是其重点。同时，它对探究教学也具有导向、激励和评价等功能。
一、实验探究题方案设计的命题分析
实验探究题的命制包括试题立意、试题情境、试题设问和评分标准4个方面，如下页图1所示。该题型在物质的成分分析、性质探究、物质分离、离子检验等探究活动中，渗透化学主干知识、实验技能、科学方法与化学素养的考查。知识涉及元素及其化合物、化学理论、化工及化学实验等方面；科学方法涉及物质分离提纯、物质检验、条件控制、实验操作等方法。
以下是近年高考化学实验探究题方案设计的命题取向。首先，以氧化还原理论、复分解反应规律、化学平衡移动原理、质量守恒定律等为手段对试题信息进行综合分析，初步判断出物质的可能组成；其次，运用元素观、分类观、价态观及变化观，设计实验探究方案。
1.根据物质成分的多样性，探究物质分离提纯的方案设计
2.根据物质性质的多重性，探究物质检验鉴别的方案设计
首先，利用分类原理迁移：成分假设→从分类角度预测性质→对假定成分进行实验论证（控制变量）→得出最终结论。
3.根据反应倾向的多向性，探究反应方向主次的方案设计
二、实验探究题方案设计的结构分析
探究过程包括8个要素：提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流。由于考试时间的限制，试题不可能考查探究的所有环节，方案设计也主要针对其中几个环节，重点设计方案的核心步骤。这种支架式的试题设计有利于学生考试发挥和能力区分。高考中实验探究题整体结构一般为“情境信息→提出假设→提出方案→预期现象与结论”几个环节，而方案设计的核心内容主要有：取样→样品预处理→配成溶液→加入试剂进行探究→现象记录和数据处理。其中预处理常见方法有：酸化、碱化、灼烧、除氧、粉碎、溶解、浓缩等。
三、实验探究题方案设计的策略分析
实验方案设计首先需要从物质组成、结构、性质方面对猜想的物质进行系统分析：选择试剂、控制用量、加入顺序、反应变量的检测与结论。其次，可画出流程图，设计实验方案。
1.注意两种设计方法：个别分析与系统分析
个别分析是在原样品溶液中分别取样进行物质成分及性质逐一平行探究的分析方法。该方法简捷，步骤少，试剂用量较多，主要适用于物质成分较少，物质检验时相互干扰较少或没有干扰的情况，所以检验所用的试剂要有较强的选择性与专一性。
[案例4]某白色粉末可能是碳酸钠和亚硫酸钠的一种或两种组成。请完成对该白色粉末成分的探究。限选实验试剂：1
、3%
、澄清石灰水、品红试液。提出合理假设：假设1，该白色粉末成分为亚硫酸钠；假设2，该白色粉末成分为碳酸钠；假设3，该白色粉末成分为碳酸钠和亚硫酸钠的混合物。实验操作步骤、预期现象与结论设计如表2。
2.注意两种假设模式：“甲乙均有”和“甲乙均无”
第一种模式为：“非甲即乙、甲乙均有”。即：假设1，只存在甲；假设2，只存在乙；假设3，既存在甲，又存在乙。这种假设运用于化学反应物质过量或物质部分变质的情况，研究的物质间是能共存的。如：现有一瓶放置已久的
固体，研究它的组成时：假设1，固体全部是；假设2，固体全部是
；假设3，固体是和的混合物。
3.注意两种探究类型：局部探究与完整探究
高考实验探究题中方案设计通过限定问题、限定仪器、限定试剂、限定成分、限定范围、限定步骤达到对探究问题的深广度的把握。实验方案设计从研究范围的大小可分为：基于整体假设的方案设计和基于某个假设的方案设计；从方案设计的完整性程度可分为：无支架的方案设计和有支架方案设计。
[案例5]某混合金属粉末，除铝外，还含有铁、铜中的一种或两种。假设1，该混合金属粉末中除铝外还含有
元素；假设2，该混合金属粉末中除铝外还含有
元素；假设3，该混合金属粉末中除铝外还含有
元素。基于假设3，实验设计方案如表3（见下页）。
[案例6]化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究。假设1，催化剂中铁元素的价态为
；假设2，催化剂中铁元素的价态为
；假设3，催化剂中铁元素的价态既有也有。设计方案如表4。
基于整体假设的方案设计或基于某个假设的方案设计都要针对所有成分进行考虑，需要从系统思考。（1）基于某个假设的方案设计是证明所假设物质的存在或性质的正确，预测现象以正面、直观方式表述，不必表达不能证明该假设的无关现象。结论基于出现对应现象的假设结论，不考虑另外两个假设成立情况，即它是一种基于某个假设的实证研究，如案例5。（2）基于整体假设的方案设计，除了要考虑所有可能物质，同时也要考虑各种可能的实验现象，再根据实验现象最后确定假设1或假设2或假设3的成立情况。现象和结论描述注意从正反两方面入手，通常表述为：若出现某种现象，即证明假设A成立；若不出现某种现象，即证明假设B或假设C成立。每种假设都必须有对应的现象，某些假设还需从多个角度，多个现象进行验证，如案例6。
4.注意两种表达盲点：用量控制和过程控制
从2010年评分的落脚点和分值权重来看：试剂选择（1分）、用量控制（1分）及预期现象和结论（2分），现象表达要求准确，符合事实。如步骤②中溶液褪色还可表达为颜色变浅、变淡、变无或
溶液褪色等。对于有歧义、模糊、不准确的表达并未评分，如步骤②中（2）表述为“反之则无或否则则无”。
（1）注意用量的种类及范围
控制试剂用量有何意义？它是学生化学素质培养的重要内容，控制试剂用量渗透绿色化学的生态思想，体现了节能减排增效的持续发展追求。常见的控制用量有：少量、适量、过量、逐滴滴入等。一般来说，少量常用于样品的取用，主要从实验要求、样品节约和环境保护等方面来考虑；适量常用于加入试剂量的控制，一般实验都有较严格的要求，如“加入试剂到出现什么现象为止”，主要从反应的复杂性、实验现象的可测性、产物产率及纯度等角度来考虑，如金属离子的除杂与分离就需要控制溶液的pH；过量主要从化学反应限度、反应环境要求等方面来考虑。一些反应需在酸性或碱性环境发生，否则副反应会干扰实验结果。如：工业上要达到离子沉淀完全，沉淀剂需要过量；在检验
时，加入的氧化剂（如
、等）就不能过量，其主要原因是过量的氧化剂可能同时将少量KSCN氧化，从而导致检测失效。
若通过颜色变浅或褪色来判断反应发生或证明物质存在时，加入试剂一般为少量或逐滴滴入，如酸性溶液检验还原性物质时，用量一般为1～2滴或少量，主要原因是便于现象观察，同时也可排除因稀释导致颜色变浅的干扰；若通过颜色加深或颜色改变来判断反应发生或证明物质存在时，加入试剂一般为过量，如用淀粉-KI试纸检验氯水时，滴加的氯水必须少量（即淀粉-KI溶液过量），主要原因是便于现象观察，同时也可避免过量氯水将碘单质进一步氧化导致颜色变化偏差的困扰。
（2）注意过程的操纵与控制
在研究多种因素对实验的影响时，就需要控制只有一个实验因子发生变化，这有利于提高实验的有效性和针对性，常用方法有平行对照法与前后对照法。
[案例8]在实验中若用稀盐酸代替浓盐酸与
混合加热没有氯气生成。影响氯气生成的原因是什么呢？同学们作了如下探究：
