考查高階科學思維 助力培養創新人才

　　《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出在化學教學設計和實施中“有目的、有計劃地引導學生運用化學科學思維方式和方法學習化學知識”，即重視科學思維培養。2024年6月浙江省選考化學試題在保持相對穩定的基礎上，設置科學思維類試題，旨在考查學生的科學思維，助力拔尖創新人才的選拔和培養。

　　批判與轉化：沖破認知局限，啟迪創新思維。創新思維是科學思維最具前瞻性和突破性的部分。試題第17題（1）小題根據晶胞計算化合物化學式，設置了思維障礙。學生從來沒有見過K3ClO這樣的化學式，要寫出K3ClO與足量NH4Cl溶液反應的化學反應方程式，要求學生沖破認知局限，敢于質疑和批判。學生熟悉KCl、KClO和K2O，K3ClO與這些常見物質相比，貌似結構不良，需要對常規認知進行質疑，通過對比大膽把K3ClO轉化成KCl·K2O，把非常規轉化為常規，劣構轉化為良構，突破思維障礙，進而寫出化學方程式。此類題型設計，鼓勵學生以批判性的眼光審視傳統知識，培養敢于質疑、勇于創新的精神，為未來科學研究的探索之路鋪墊基石。

　　融合與開放：打破學科界限，催化復合思維。復合思維要求學生以打破學科界限、融合多學科的知識解決復雜問題。試題第19題（4）小題，將化學知識與物理學原理緊密相連，計算電能轉化效率，對學生的復合思維提出了挑戰。綜合利用物理和化學知識分析出H2熔融碳酸鹽燃料電池的正極反應式為O2+4e-+2CO2=2CO32-，融合物理學科電荷量與電流的計算公式，利用其他已知條件，計算出氫氣將化學能轉化為電能的轉化率為70%。通過此類問題的解決，學生能夠在實踐中體會跨學科復合思維的重要性，為成為具備寬廣視野的復合型拔尖創新人才打下堅實基礎。

　　推理與論證：解析多維條件，培育發散思維。發散思維要求學生對不確定性問題進行推理和論證，靈活運用多種策略。如第19題（2）小題利用硼氫化鈉固體儲氫材料水解生氫，NaBH4(S)+2H2O(l)=NaBO2(aq)+4H2(g) ΔH＜0，要求選出加快反應速率的措施，需要有多維度思考的能力。本題反應條件為25℃、101kPa、ΔH＜0，忽略體積變化的影響，反應體系各物質聚集狀態涉及s（固體）、l（液體）、aq（溶液）、g（氣體），可以選擇的措施有升高溫度、加入少量異丙胺、加入少量固體硼酸和增大體系壓強。其中易錯選項“增大體系壓強”，因為有氣體生成，學生可能會直接想到反應速率加快，但是本題是在溶液中進行反應，并且忽略體積變化，還在方程式中用“=”而不是平常的“?”作為生成符號。本題加入異丙胺和固體硼酸性質未知，對反應速率的影響存在不確定性，需要利用物質結構推斷理化性質，再分析其與反應體系相互作用進而產生的影響。這種設計考查學生解析多維限制條件的發散思維和辯證推理能力，培養在未知領域探索和創造的能力。

　　實驗和建模：獲取實證證據，構建系統思維。系統思維強調從整體出發，思考事物之間的相互聯系和影響。第18題鉛鋅礦（主要成分為PbS、ZnS）的利用涉及復雜的化學知識，解決這類復雜問題，把握整體至關重要。題目要求“探究X為何種元素”，不管是探究F還是Cl，都需要先加入足量NaOH溶液，將X元素轉化為NaX。然后根據所學AgCl為白色沉淀，結合題中所給AgF易溶于水，二者性質具有差異性，可用AgNO3溶液進行探究，從而得出探究方案。考生做到這里通常就認為已經完成此題，但是，構建好系統還需要進行評價。評價時不難發現，在將X元素轉化為NaX的過程中，產生了Na2SO4，而SO42-在加入AgNO3溶液時干擾檢驗，需要事先除去SO42-。這種設計先通過邏輯推理出可能的實驗結果，再設計合理的實驗方案，構建理想的實驗模型，讓學生模擬體驗在科研環境中通過推理、實證和建模的系統思維過程。

　　（作者系浙江省嘉善高級中學副校長、高級教師）

《中國教育報》2024年11月22日 第06版