考查高阶科学思维 助力培养创新人才

——以2024年6月浙江省选考化学试题为例

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出在化学教学设计和实施中“有目的、有计划地引导学生运用化学科学思维方式和方法学习化学知识”，即重视科学思维培养。2024年6月浙江省选考化学试题在保持相对稳定的基础上，设置科学思维类试题，旨在考查学生的科学思维，助力拔尖创新人才的选拔和培养。

　　批判与转化：冲破认知局限，启迪创新思维。创新思维是科学思维最具前瞻性和突破性的部分。试题第17题（1）小题根据晶胞计算化合物化学式，设置了思维障碍。学生从来没有见过K3ClO这样的化学式，要写出K3ClO与足量NH4Cl溶液反应的化学反应方程式，要求学生冲破认知局限，敢于质疑和批判。学生熟悉KCl、KClO和K2O，K3ClO与这些常见物质相比，貌似结构不良，需要对常规认知进行质疑，通过对比大胆把K3ClO转化成KCl·K2O，把非常规转化为常规，劣构转化为良构，突破思维障碍，进而写出化学方程式。此类题型设计，鼓励学生以批判性的眼光审视传统知识，培养敢于质疑、勇于创新的精神，为未来科学研究的探索之路铺垫基石。

　　融合与开放：打破学科界限，催化复合思维。复合思维要求学生以打破学科界限、融合多学科的知识解决复杂问题。试题第19题（4）小题，将化学知识与物理学原理紧密相连，计算电能转化效率，对学生的复合思维提出了挑战。综合利用物理和化学知识分析出H2熔融碳酸盐燃料电池的正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-，融合物理学科电荷量与电流的计算公式，利用其他已知条件，计算出氢气将化学能转化为电能的转化率为70%。通过此类问题的解决，学生能够在实践中体会跨学科复合思维的重要性，为成为具备宽广视野的复合型拔尖创新人才打下坚实基础。

　　推理与论证：解析多维条件，培育发散思维。发散思维要求学生对不确定性问题进行推理和论证，灵活运用多种策略。如第19题（2）小题利用硼氢化钠固体储氢材料水解生氢，NaBH4(S)+2H2O(l)=NaBO2(aq)+4H2(g) ΔH＜0，要求选出加快反应速率的措施，需要有多维度思考的能力。本题反应条件为25℃、101kPa、ΔH＜0，忽略体积变化的影响，反应体系各物质聚集状态涉及s（固体）、l（液体）、aq（溶液）、g（气体），可以选择的措施有升高温度、加入少量异丙胺、加入少量固体硼酸和增大体系压强。其中易错选项“增大体系压强”，因为有气体生成，学生可能会直接想到反应速率加快，但是本题是在溶液中进行反应，并且忽略体积变化，还在方程式中用“=”而不是平常的“⇌”作为生成符号。本题加入异丙胺和固体硼酸性质未知，对反应速率的影响存在不确定性，需要利用物质结构推断理化性质，再分析其与反应体系相互作用进而产生的影响。这种设计考查学生解析多维限制条件的发散思维和辩证推理能力，培养在未知领域探索和创造的能力。

　　实验和建模：获取实证证据，构建系统思维。系统思维强调从整体出发，思考事物之间的相互联系和影响。第18题铅锌矿（主要成分为PbS、ZnS）的利用涉及复杂的化学知识，解决这类复杂问题，把握整体至关重要。题目要求“探究X为何种元素”，不管是探究F还是Cl，都需要先加入足量NaOH溶液，将X元素转化为NaX。然后根据所学AgCl为白色沉淀，结合题中所给AgF易溶于水，二者性质具有差异性，可用AgNO3溶液进行探究，从而得出探究方案。考生做到这里通常就认为已经完成此题，但是，构建好系统还需要进行评价。评价时不难发现，在将X元素转化为NaX的过程中，产生了Na2SO4，而SO42-在加入AgNO3溶液时干扰检验，需要事先除去SO42-。这种设计先通过逻辑推理出可能的实验结果，再设计合理的实验方案，构建理想的实验模型，让学生模拟体验在科研环境中通过推理、实证和建模的系统思维过程。（作者系浙江省嘉善高级中学副校长、高级教师）

作者：何海

来源：《中国教育报》