高中化學(xué)競(jìng)賽化學(xué)實(shí)驗(yàn)題分析研究

 　　高中化學(xué)競(jìng)賽化學(xué)實(shí)驗(yàn)題分析研究

　　[摘要]：通過(guò)對(duì)近十年來(lái)高中化學(xué)競(jìng)賽(省級(jí)賽區(qū))的分析，歸納其中的實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行對(duì)比研究，總結(jié)了四條特色之處。

　　[關(guān)鍵詞]高中化學(xué)競(jìng)賽，化學(xué)實(shí)驗(yàn)，思維能力

　　由中國(guó)化學(xué)會(huì)主辦的高中化學(xué)競(jìng)賽是以普及化學(xué)知識(shí)、早期發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)化學(xué)優(yōu)秀人才為目的的活動(dòng)，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(jìng)賽作為一種智力競(jìng)賽，對(duì)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(jìng)賽的解題中，同樣也要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的測(cè)試或考核中。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰梢约ぐl(fā)學(xué)生的興趣，是探索新知識(shí)、解決新問(wèn)題的重要途徑，同時(shí)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(jí)的奧賽系列競(jìng)賽，化學(xué)實(shí)驗(yàn)都占有極其重要的地位。雖然限于條件，國(guó)家初賽(省級(jí)賽區(qū))沒(méi)有普遍進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作考核，只是針對(duì)部分筆試選拔選手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)試題出現(xiàn)。

　　表1 近十年高中化學(xué)競(jìng)賽(省級(jí)賽區(qū))實(shí)驗(yàn)試題歸納分析

　　題號(hào)相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)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(cè)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(jì)算能力

　　2000.2生活中的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yàn)、歧化反應(yīng)需要對(duì)反常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的質(zhì)疑和全面思維

　　2000.12離子的定性分析;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有機(jī)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(yàn)證

　　2001.6實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，離子鑒別催化劑，反應(yīng)歷程，錳及其化合物的性質(zhì)通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行討論和反證

　　2002.12實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有機(jī)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(jì)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(cè)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(shí)驗(yàn)分析方法

　　2004.10質(zhì)譜法相對(duì)分子質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)測(cè)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(guò)表1歸納的比較，我們發(fā)現(xiàn)競(jìng)賽題與常規(guī)化學(xué)題存在很大的一個(gè)不同是：競(jìng)賽中實(shí)驗(yàn)題型與其它題型沒(méi)有明確的界限，大多以實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果設(shè)置情境，結(jié)合無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行綜合考查。近年來(lái)高中化學(xué)競(jìng)賽(省級(jí)賽區(qū))實(shí)驗(yàn)試題體現(xiàn)了如下特色：

　　1、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)題重在設(shè)計(jì)的思維方法，實(shí)驗(yàn)裝置搭配型試題鮮有出現(xiàn)

　　高中化學(xué)競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)往往涉及知識(shí)較廣泛深入，單純考查驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)易導(dǎo)向奧賽培訓(xùn)中過(guò)多灌輸大學(xué)化學(xué)知識(shí)，也容易導(dǎo)致考生死記硬背現(xiàn)象嚴(yán)重，與競(jìng)賽精神相違背;所以在驗(yàn)證某種化學(xué)物質(zhì)的時(shí)候，更強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，以體現(xiàn)科學(xué)探究過(guò)程。如2001年第6題要求設(shè)計(jì)2個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證KMnO4溶液氧化H2C2O4的時(shí)候Mn2+的催化歷程。實(shí)驗(yàn)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(guò)程，而且在搭建實(shí)驗(yàn)裝置的時(shí)候很多細(xì)節(jié)問(wèn)題需要實(shí)際操作中才能考查，所以高中化學(xué)競(jìng)賽試題(省級(jí)賽區(qū))中一般不設(shè)置實(shí)驗(yàn)此類題型，但各省預(yù)賽中多有考查。競(jìng)賽試題的求解過(guò)程就是創(chuàng)造思維的運(yùn)作過(guò)程，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)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(jìng)賽更加強(qiáng)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(shí)驗(yàn)描述性信息、補(bǔ)充背景知識(shí)，需要考生在有限的時(shí)間內(nèi)快速閱讀信息，理解實(shí)驗(yàn)原理和過(guò)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(gè)字，信息量龐大，數(shù)據(jù)眾多。應(yīng)對(duì)此類題型，建議在認(rèn)真審題的基礎(chǔ)上，對(duì)題干進(jìn)行提煉：弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康?rarr;收集有用信息(本題中如實(shí)驗(yàn)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(wú)滴定干擾因素等)→明確實(shí)驗(yàn)原理。

　　3、強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的重要

　　由于是筆試，實(shí)驗(yàn)儀器的使用和基本操作能力無(wú)法考查，而把考查重點(diǎn)放在處理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，考生需要對(duì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的另一種呈現(xiàn)方式，要求考生具備雄厚的知識(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示圖像。如果對(duì)圖像中的線段的數(shù)學(xué)含義比較明確，必有助于對(duì)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(wú)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(shí)代氣息

　　競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)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(duì)科學(xué)探索的濃厚興趣。如2002年第12題介紹了當(dāng)代熱門(mén)的組合化學(xué)合成技術(shù)，要求進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，問(wèn)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(shí)驗(yàn)命題尚屬首次，非常具有時(shí)代感。

　　化學(xué)研究的過(guò)程主要是實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅僅局限于中學(xué)常見(jiàn)的瓶瓶罐罐。在當(dāng)代化學(xué)研究中，用于合成與分析的實(shí)驗(yàn)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(guó)中學(xué)化學(xué)課程中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)論從實(shí)驗(yàn)方法，還是從實(shí)驗(yàn)手段來(lái)看，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于化學(xué)科學(xué)的發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)缺乏的條件下，首先可以借助教材或試題，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，知道一些常用的現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和儀器。以科普宣傳為目的之一的高中化學(xué)競(jìng)賽較早地體現(xiàn)了這一點(diǎn)，近十年試題中，除了比普通高中化學(xué)課程強(qiáng)化了定量分析，還在命題情境中出現(xiàn)了通過(guò)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(shí)，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(diǎn)和高中化學(xué)新課程《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》、《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》、《實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)于有些實(shí)驗(yàn)手段不要求深入了解，但是可以在競(jìng)賽培訓(xùn)中加以強(qiáng)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(jìng)賽教學(xué)的參考。

　　在筆試中考查實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ蛔阒幵谒y免，實(shí)驗(yàn)操作中的動(dòng)手能力就無(wú)法在初賽中考查。但是要想充分而有效地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)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(jìng)賽中的實(shí)驗(yàn)測(cè)試也是這樣。歷年競(jìng)賽試題中體現(xiàn)科學(xué)思維方法的實(shí)驗(yàn)試題眾多，給化學(xué)新課程教學(xué)評(píng)價(jià)提供了優(yōu)秀的借鑒之處。所以筆者認(rèn)為化學(xué)競(jìng)賽試題將不再是少數(shù)學(xué)生的關(guān)注對(duì)象，也不只是奧賽教練老師的研究對(duì)象。