高中化學(xué)競賽化學(xué)實驗題分析研究

　　[摘要]：通過對近十年來高中化學(xué)競賽(省級賽區(qū))的分析，歸納其中的實驗題進(jìn)行對比研究，總結(jié)了四條特色之處。

　　[關(guān)鍵詞]高中化學(xué)競賽，化學(xué)實驗，思維能力

　　由中國化學(xué)會主辦的高中化學(xué)競賽是以普及化學(xué)知識、早期發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)化學(xué)優(yōu)秀人才為目的的活動，在一定程度上也促進(jìn)了化學(xué)教學(xué)新思想與新方法的交流，推進(jìn)了中學(xué)和高校的化學(xué)教學(xué)改革。高中化學(xué)競賽作為一種智力競賽，對參賽學(xué)生素質(zhì)的提高、能力的培養(yǎng)提出了較高的要求。當(dāng)然，這些素質(zhì)和能力的體現(xiàn)不單反映在理論競賽的解題中，同樣也要體現(xiàn)在實驗的測試或考核中。培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰梢约ぐl(fā)學(xué)生的興趣，是探索新知識、解決新問題的重要途徑，同時可以有效地培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新能力。目前，不論哪一級的奧賽系列競賽，化學(xué)實驗都占有極其重要的地位。雖然限于條件，國家初賽(省級賽區(qū))沒有普遍進(jìn)行實驗操作考核，只是針對部分筆試選拔選手進(jìn)行實驗培訓(xùn)和考查;但在近十年的真題中，除了1998、2006年，每年都有化學(xué)實驗試題出現(xiàn)。

　　表1 近十年高中化學(xué)競賽(省級賽區(qū))實驗試題歸納分析

　　題號相關(guān)實驗知識點方法規(guī)律

　　1997.4熱重分析化合物穩(wěn)定性與溫度的關(guān)系;草酸鹽的熱分解性質(zhì)根據(jù)MnC2O4·2H2O的熱分解圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析

　　1999.5氧化還原滴定溶解氧測定的原理、碘離子的還原性要求數(shù)據(jù)處理和定量分析計算能力

　　2000.2生活中的實驗現(xiàn)象勒夏特列原理、溶解平衡和影響氣體溶解度的因素用基本原理探究實驗現(xiàn)象

　　2000.8離子的定性分析、

　　重量分析法亞硫酸鹽、硫化物的性質(zhì);

　　SO42-、S2-、SO32-的定性檢驗、歧化反應(yīng)需要對反常實驗現(xiàn)象的質(zhì)疑和全面思維

　　2000.12離子的定性分析;實驗設(shè)計有機反應(yīng)的條件，水解反應(yīng)，SO2(SO32-)的性質(zhì)和鑒定，Cl-的鑒定，SO2Cl2的性質(zhì)和用途挑選最佳方案進(jìn)行性質(zhì)驗證

　　2001.6實驗設(shè)計，離子鑒別催化劑，反應(yīng)歷程，錳及其化合物的性質(zhì)通過對比實驗進(jìn)行討論和反證

　　2002.12實驗設(shè)計組合化學(xué)、氨基酸、排列組合數(shù)學(xué)組合的方法

　　2003.11酸堿滴定

　　實驗設(shè)計有機物系統(tǒng)命名和結(jié)構(gòu)式，烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)，有關(guān)化學(xué)方程式的計算，、酸堿滴定法要求結(jié)合信息進(jìn)行綜合分析

　　2004.8離子的定性分析、電導(dǎo)分析、紅外光譜、極性測定配合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系根據(jù)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的關(guān)系選擇適合的實驗分析方法

　　2004.10質(zhì)譜法相對分子質(zhì)量的實驗測定讀懂信息，化解圖像

　　2005.9沉淀滴定法AgNO3與NH4SCN、NaCl的化學(xué)反應(yīng)，鐵銨礬與NH4SCN的顯色、回滴法、要求信息收集及處理能力、數(shù)據(jù)分析能力、滴定關(guān)系分析能力

　　2005備用題.9氧化還原滴定維生素C還原性、碘的定量滴定要求信息收集及處理能力、數(shù)據(jù)分析能力、滴定關(guān)系分析能力

　　通過表1歸納的比較，我們發(fā)現(xiàn)競賽題與常規(guī)化學(xué)題存在很大的一個不同是：競賽中實驗題型與其它題型沒有明確的界限，大多以實驗過程和結(jié)果設(shè)置情境，結(jié)合無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)的基礎(chǔ)知識進(jìn)行綜合考查。近年來高中化學(xué)競賽(省級賽區(qū))實驗試題體現(xiàn)了如下特色：

　　1、驗證型實驗題重在設(shè)計的思維方法，實驗裝置搭配型試題鮮有出現(xiàn)

　　高中化學(xué)競賽實驗往往涉及知識較廣泛深入，單純考查驗證型實驗易導(dǎo)向奧賽培訓(xùn)中過多灌輸大學(xué)化學(xué)知識，也容易導(dǎo)致考生死記硬背現(xiàn)象嚴(yán)重，與競賽精神相違背;所以在驗證某種化學(xué)物質(zhì)的時候，更強調(diào)實驗方案的設(shè)計，以體現(xiàn)科學(xué)探究過程。如2001年第6題要求設(shè)計2個實驗方案，驗證KMnO4溶液氧化H2C2O4的時候Mn2+的催化歷程。實驗裝置的搭配組合是高考常考題型，已經(jīng)有一定模式化的求解過程，而且在搭建實驗裝置的時候很多細(xì)節(jié)問題需要實際操作中才能考查，所以高中化學(xué)競賽試題(省級賽區(qū))中一般不設(shè)置實驗此類題型，但各省預(yù)賽中多有考查。競賽試題的求解過程就是創(chuàng)造思維的運作過程，實驗方案設(shè)計的巧妙更依賴于創(chuàng)造思維能力。

　　2、信息容量大，表現(xiàn)形式多樣化

　　化學(xué)競賽更加強調(diào)自學(xué)能力、閱讀能力、信息加工整合能力;所以題干中往往提供大篇幅的實驗描述性信息、補充背景知識，需要考生在有限的時間內(nèi)快速閱讀信息，理解實驗原理和過程。如2005年第9題提供了一種鮮花保存劑的制備方法，題干字符共479個字，信息量龐大，數(shù)據(jù)眾多。應(yīng)對此類題型，建議在認(rèn)真審題的基礎(chǔ)上，對題干進(jìn)行提煉：弄清實驗?zāi)康?rarr;收集有用信息(本題中如實驗藥品有哪些，藥品分別放在什么儀器中，數(shù)據(jù)各是多少，采用了哪種滴定方式，有無滴定干擾因素等)→明確實驗原理。

　　3、強調(diào)實驗數(shù)據(jù)處理的重要

　　由于是筆試，實驗儀器的使用和基本操作能力無法考查，而把考查重點放在處理實驗數(shù)據(jù)及表達(dá)結(jié)果的能力方面。題干中往往提供了定量滴定、儀器分析實驗中的數(shù)據(jù)，考生需要對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、類比、遷移、加工，從而得出一定的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。近十年考題中，定量滴定考題出現(xiàn)頻率最高，涉及了酸堿滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定等多方面;圖像是實驗數(shù)據(jù)的另一種呈現(xiàn)方式，要求考生具備雄厚的知識基礎(chǔ)之上還要有一定的思維悟性，特別關(guān)注平面坐標(biāo)中連續(xù)線段的意義和走向、變量的量度，滴定曲線、溶解度曲線、結(jié)晶水合物脫水曲線都是常考的實驗數(shù)據(jù)表示圖像。如果對圖像中的線段的數(shù)學(xué)含義比較明確，必有助于對化學(xué)或物理含義的深入了解。

　　考生除了能從抽象的圖像中提煉豐富的內(nèi)涵外，還要善于作圖，優(yōu)越性在于按連續(xù)線段走向進(jìn)行外延，往往可以得到那些不可能作圖的或無法準(zhǔn)確作圖的數(shù)據(jù)。

　　4、體現(xiàn)科學(xué)研究前沿，充滿時代氣息

　　競賽實驗試題常以科學(xué)研究最新進(jìn)展為情境命題，而不拘泥于某本化學(xué)教材，使得試題有了更旺盛的生命力，也激發(fā)考生創(chuàng)新精神和對科學(xué)探索的濃厚興趣。如2002年第12題介紹了當(dāng)代熱門的組合化學(xué)合成技術(shù)，要求進(jìn)行一定的實驗設(shè)計，問題較好地聯(lián)系了數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用，又以化學(xué)與生物學(xué)科滲透作為背景，這樣的實驗命題尚屬首次，非常具有時代感。

　　化學(xué)研究的過程主要是實驗研究的過程，而化學(xué)實驗不僅僅局限于中學(xué)常見的瓶瓶罐罐。在當(dāng)代化學(xué)研究中，用于合成與分析的實驗儀器體現(xiàn)了舉足輕重的作用。眾多化學(xué)教學(xué)論專家指出我國中學(xué)化學(xué)課程中的化學(xué)實驗無論從實驗方法，還是從實驗手段來看，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于化學(xué)科學(xué)的發(fā)展。在實驗經(jīng)費缺乏的條件下，首先可以借助教材或試題，使學(xué)生認(rèn)識到現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展離不開先進(jìn)的實驗手段，知道一些常用的現(xiàn)代化學(xué)實驗方法和儀器。以科普宣傳為目的之一的高中化學(xué)競賽較早地體現(xiàn)了這一點，近十年試題中，除了比普通高中化學(xué)課程強化了定量分析，還在命題情境中出現(xiàn)了通過熱重分析、紅外光譜、質(zhì)譜等儀器分析得到的譜圖或數(shù)據(jù)，在考查學(xué)生綜合分析數(shù)據(jù)能力的同時，也在一定程度上介紹了現(xiàn)代化分析儀器的重要性。這一點和高中化學(xué)新課程《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》、《有機化學(xué)基礎(chǔ)》、《實驗化學(xué)》等選修模塊的呈現(xiàn)思路也不謀而合。高中化學(xué)新課程在化學(xué)分析方法的定量化和實驗手段的現(xiàn)代化方面，同以往的化學(xué)課程相比，大大地向前邁進(jìn)了一步。雖然新課程中對于有些實驗手段不要求深入了解，但是可以在競賽培訓(xùn)中加以強化。高中化學(xué)新課程中涉及的現(xiàn)代化學(xué)分析方法和儀器包括光譜類(紅外光譜、原子吸收光譜、比色法、核磁共振儀)、色譜類(如氣相色譜法)、質(zhì)譜類(質(zhì)譜法)、電化學(xué)類(電化學(xué)分析法)等，均可以作為競賽教學(xué)的參考。

　　在筆試中考查實驗?zāi)芰Γ蛔阒幵谒y免，實驗操作中的動手能力就無法在初賽中考查。但是要想充分而有效地發(fā)揮實驗在科學(xué)研究中的重要作用，就必須重視正確理論思維在其中的指導(dǎo)作用。科學(xué)的發(fā)展是這樣，競賽中的實驗測試也是這樣。歷年競賽試題中體現(xiàn)科學(xué)思維方法的實驗試題眾多，給化學(xué)新課程教學(xué)評價提供了優(yōu)秀的借鑒之處。所以筆者認(rèn)為化學(xué)競賽試題將不再是少數(shù)學(xué)生的關(guān)注對象，也不只是奧賽教練老師的研究對象。