以“奇冰异水”为范例的情景信息题设计与应对策略
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摘要:本文撷取以“奇冰异水”为载体的情景信息题作为范例,借用STSE理念设计一个“知识块”并简析解题策略。
文章编号:1005-6629(2010)05-0059-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
高考试卷中的情景信息题有时以新科技、新产品和时事化学新闻相关问题为命题背景,材料新颖新奇,有强烈的时代气息;有时也会给出新的化学事实、化学原理,以考查学生的自学能力。尽管起点很高,但考查的落点都在课本上,尤其注重对学生信息素养(信息的获取、处理、加工和输出)的考查,引导中学化学教学关注对学生信息素养的提升和解决问题能力的培养。
一般地,情景信息可分为“情景渲染型”、“情景有效型”以及“情景综合型”等。所谓“情景渲染型”,即题干所描述的文字信息只起到介绍知识及其应用场合的作用,对于解题没有实质性意义;所谓“情景有效型”,即信息中隐含重要的解题依据,对解题至关重要;所谓“情景综合型”,即以上述两种类型交织,信息量较大,虚虚实实,知识考点较多。
对待情景信息题,首先要以平和的良好心态面对,不要被大量陌生信息“吓唬”住了;一般解题步骤:①认真审读,敏锐地挖掘题中有用信息,摒弃冗余信息;②迅速联想,敏捷地从大脑中提取出贮存的相关经验;③信息加工,通过新旧知识的迁移、转换、重组等思维过程,使有用信息与大脑中的已有经验“挂钩”、“同化”、“顺应”,从而解决问题。
为有效应对,下面以“奇冰异水”作为范例,设计一个“知识块”并简析解题策略。
1“奇冰”
1.1 热冰
[习题设计1]科学家发现在特殊条件下,水能表现出许多有趣的结构和性质。一定条件下给水施加一个弱电场,常温常压下水瞬间结成冰,俗称“热冰”。下面是计算机模拟图,如图1为水,图2为“热冰”。“热冰”有许多实用价值,如开发新药、用于纳米打印机等。
下列关于“热冰”的叙述不正确的是____
A.“热冰”熔化时所克服的作用力类型与固态氨相同
B.水凝固成“热冰”所发生的变化是化学变化
C.采用“弱电场”的条件,说明水分子是极性分子
D.利用该性质,人们在常温常压下就可建成溜冰场
[解析]本题考查的知识点主要有氢键、分子极性、物质变化类型和用途等。“热冰”也是冰,分子间存在氢键,“热冰”熔化需要克服范德华力和氢键,而固态氨的分子间也是以范德华力和氢键结合的,所以二者熔化时克服的作用力类型相同。水凝固成“热冰”,分子组成还是H2O,所以是物理变化。由于水分子中氧原子一端略带部分负电荷,氢原子一端带部分正电荷,正负电荷重心不能重合,所以水分子是极性分子,只有极性分子才会受到外加电场的作用。基于“热冰”可以在常温下存在,可以设想它有许多特殊的用途,如建溜冰场、冰雕等。所以正确答案是B。
[点拨提升]解决此类题,考生必须具有三个层次的能力:①阅读能力:能通过读题弄清楚命题者的意图。②分析能力:能分析题目中每一个信息与我们所学知识之间的联系。③运用知识解决问题的能力。另外,对于晶体结构问题,还要特别注重观察能力和空间想象能力的培养。
1.2 镶嵌冰
[习题设计2]2004年4月14日中科院网报道,中科院物理所王恩哥小组首次证明存在一种稳定的二维冰相。它是由四角形和八角形的氢键网格交替组成的,研究人员把这种新的冰结构命名为“镶嵌冰”,结构如图3所示。有趣的是,这种“镶嵌冰”可以在室温下稳定存在。
下列有关这种“镶嵌冰”的推测肯定不正确的是____
A. 密度可能比4 ℃水大
B. 和冰的晶胞堆积方式不同
C. 是二维冰相,所以分子中O是sp2杂化
D. 属于分子晶体
[解析]“镶嵌冰”的形成必然导致分子间间隙增大,体积膨胀,所以密度会减小,小于4 ℃时的最大密度值1 g・cm-3。从“镶嵌冰”的二维图示及相关信息可知,“镶嵌冰”和冰的堆积方式是不同的。尽管冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物,但是水分子的结构并未变化,氧原子的杂化方式仍为sp3。组成“镶嵌冰”的微粒是水分子,分子间的相互作用是范德华力和氢键,因而是分子晶体。所以正确答案是A、C。
[点拨提升]本题提供文字和图示信息,考查学生阅读、识图和分析问题的能力,涉及的知识点有晶体结构与类型、原子杂化方式等。这种题彰显能力立意,因此首先要吃透题意,汲取信息的“真核”,灵活准确地迁移应用,决不能照猫画虎,仅仅停留在一知半解、不求甚解层面上。
2“异水”
2.1小分子团水
[习题设计3]小分子团水,也叫小分子团活水。由总装备部军事医学研究所研制的小分子团水,解决了医务人员工作时的如厕难题。新型小分子团水,具有饮用量少、渗透力强、生物利用度高、在人体内储存时间长、排放量少的特点。一次饮用125 mL小分子团水,可维持人体6小时正常需水量。
下列关于小分子团水的说法正确的是_____
A. 水分子的化学性质发生了改变
B. 水分子中氢氧键缩短
C. 水分子间的作用力减弱
D. 水分子间结构、物理性质改变
[解析]小分子团水只是水分子借助于分子间作用力的增强而形成的稍微“紧密”的分子簇,水分子间的结合方式发生了变化,其密度等物理性质也会发生变化,但水分子的化学性质、氢氧键参数、分子构型等分子固有的本性并未发生任何变化。所以正确答案是D。
[点拨提升]破解情景信息题的关键是从化学视角切入,有效提取和应用信息。那么,怎样才能有效?有效应该表现在有限时间内迅速对信息进行解读、筛选和运用,尤以培养思维的敏捷性为最佳途径。这要求我们在平时教学中,做好示范和引领,让学生在解题训练中真正体验到方法,习得解题经验,从而归纳、提升,内化为终身受用的科学素养和综合分析能力。
2.2 玻璃态水
[习题设计4](2002年上海卷第10题) 水的状态除了气、液和固态外,还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的,玻璃态的水无固定形状,不存在晶体结构,且密度与普通液态水的密度相同。
有关玻璃态水的叙述正确的是____
A. 水由液态变为玻璃态,体积缩小
B. 水由液态变为玻璃态,体积膨胀
C. 玻璃态是水的一种特殊状态
D. 玻璃态水是分子晶体
[解析]从题给信息中可知,由于玻璃态水的密度与普通液态水的密度相同,可判断等质量的水由液态变成玻璃态,其体积不会改变。玻璃态水无固定形态,自然也就不存在晶体结构,因此,玻璃态水是水的一种特殊形态。正确答案是C。
[点拨提升]如何运用鲜活的科研素材作为载体,纳入课堂,让经典知识与时俱进,是新课程改革背景下中学化学教学无法回避的一个现实问题。可以预见,学生在学习中,如能以更加开阔和更加综合的视野审视生产和生活实际,将会更加深刻地理解科学的价值和局限性以及科学与社会、技术、环境的相互关系,从而养成正确的情感、态度和价值观,为终身发展打好基础。
总之,学生在解答情景信息题的过程中,除了能深刻理解化学概念和原理之外,更深层次的意义还在于尝试运用化学原理和方法参与公众事务的讨论或作出相关的个人决策,为将来学习方向和职业选择做必要的准备,这才是有意义学习的终极目标。
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