高中化學科教材教法專書導讀: 第十二章 大學學測和指考試題與化學教學 /馮松林 、陳映辛

星期五 , 3, 9 月 2021 Leave a comment

高中化學科教材教法專書導讀:
第十二章 大學學測和指考試題與化學教學

馮松林1、陳映辛2

國立竹山高中

1cs991001@gm.cshs.ntct.edu.tw

2cs60006@gm.cshs.ntct.edu.tw

n  前言

大學學測是目前高中升大學的重要篩選依據,對高中化學教學而言,學測試題不僅是用來檢測學生對化學知識的理解,也是指引教師教學內容的重要方向,雖然說考試的目的,並不是用來領導教學,但是命題的內容與方向,卻是教學重要的參考。

一般對試題的分析,往往著重題目考了那些化學概念、學生的答對率和試題的難度等。化學教材教法專書第12章中,則針對學測化學試題的內涵談教學,從學測題目怎麼考,反省我們教學要怎樣教,提供初任教師省視自我的教學內容與方法(馮松林,2020)。本文則將依此架構,討論110年學測(大學入學考試中心,2021)中試題所反映的教學意義。

n  學測試題與教學

110學測化學試題中,包含化學反應的類型、質量守恆、莫耳生成熱、倍比定律、氧化還原、pH值、官能基、平均原子量、莫耳數的計算、方程式的判斷、折線式的表示法、莫耳生成熱的計算、層析法實驗、路易斯結構和石英等。

試題中包含了高中化學許多重要的概念,不過學測化學才17題,不可能一次涵蓋所有的化學概念,儘管每年考題會有不一樣的選材,我們不需要去猜會考什麼,該檢視的是題目中,有那些重要該教的化學概念。面對考題,我們應反省的是,我們的教學是否足夠讓學生有能力去解題、去做判斷。

本文將依學測測驗目標(大學入學考試中心,2011),粗略將題目分成以下四部分進行討論,其中學測試題以方框呈現,方框內之紅色標示為正確答案。

一、測驗考生基本的化學知識和概念

第一部分是基本題,題目是大部分考生所該具備的學科知識,以學測第4題為例,本題用分子模型為題幹,學生要解讀所代表的化學意義,判斷反應的類型、質量守恆、倍比定律、莫耳生成熱和反應熱等,學測大致上是一種總結性評量,很常在一個題目中,綜合考很多基礎化學概念。

本題考到反應熱是吸熱或放熱的判斷,通常知道反應溫度的變化,是可直接判斷反應熱的變化,或者一般以斷鍵需吸收能量,鍵的結合則需放熱降低能量,再綜合總能量的變化也可以,所以有時會以反應的型態推論,分解反應吸熱情形居多,化合反應則放熱多。

本題反應是一種分解反應,依反應型式推論,大概會認為這是吸熱反應,選項C變得很有誘答力,在沒有確切數據下的判斷,其實不一定是對的,解離反應大致是吸熱的論述,有時模糊了學生的判斷,所以教反應式時,除了教基本的判斷外
,亦要提醒學生,一個反應中大致包含鍵的斷裂和生成,大部分的反應,不可能單純從反應式看出反應熱,同樣的亦無法從反應式直接得知反應速率、達平衡的位置和是否自發反應等。

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       第5題傳統考題氧化還原的判斷,一般反應式中有元素參與就屬氧化還原反應,這類題目有的會直接給反應式,有時如本題只給中文敘述,選項中的反應也不是常見反應,對反應的說明也會不說明完整的反應式,如選項A就沒提到呼吸作用有氧的參與,像呼吸作用、燃燒、酸鹼中和、氧化還原、酯化、皂化、聚合等等,這些基本的反應,學生就要了解其重要的參與物質。

       很多與反應式相關的考題,大都以符號或文字說明反應的情形,化學物質的表示也有一樣的情形,如KNO3寫硝酸鉀,學生解題就需要在文字與符號間轉換,題目的難度就增加了。對教學而言,到底那些要記要背,對學生是很困擾的,學生不一定要背很多反應式,但對反應主要反應物和產物要充分理解,對化學式的表示也要熟悉,看中文命名要能寫得出化學式。

      第6題考指示劑的變色,本題不難,B選項制酸劑是鹼性,上課都會提到,其中A選項雖不影響選答,但血漿略鹼性的資料,常出現在課文圖表中,教學時不要忽略課文提供資料的解讀及圖表的判斷。另一個值得注意的是變色範圍4.58.3的意義,本題不用變色範圍描述,題意明確指出pH值與變色的關係,避開了變色範圍的用詞,但變色範圍從文字上易誤解4.58.3間才變色,所以教學上要注意釐清變色範圍指稱的意義,說明與一般習慣字意之不同。

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       第7題同第4題一樣是模型題,不要認為學生一看模型就看懂,上課時讓學生動手實作,增加學生對模型的辨識,尤其是用模型去組成多鍵,有助於學生了解多鍵的形成。本題主要是官能基的判斷,醇的官能基是OH,但很多學生會有疑問,
COOH中同樣有OH結構,為什麼不能算是OH官能基,教官能基時其實要強調,分子的性質是整體結構的表現,COOH結構展現的主要是酸的特性,雖然有一個OH結構,分類時不屬於醇類,COOH中同樣有CO羰的結構,分類時亦不歸類為醛或酮。

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        第10題與半導體相關的元素是矽,人體不可缺的是氧,答案是石英,石英在課本中出現的不多,但是考試卻常出現,從實驗式是SiO2,網狀共價化合物,每個矽周遭有4個氧,矽與氧以四面體結構鍵結等等,屢屢在考試中出現,相關概念教學時不能輕忽。

二、測驗考生理解化學資料和圖表的能力

       化學考題常需要學生能瞭解、整理及判讀科學資料和圖表。例如第8題要從原子序及原子量的數值,去判斷價電子數、同位素、中子數、八隅體規則和是否為離子化合物等,本題因為硼的原子量不是整數,學生要從這裡推論硼元素有同位素,這提醒我們在教平均原子量時,也要注意提到原子量不是整數的原因。

此外,其它選項中NH4+離子易形成離子化合物,硼不易符合八隅體的結構,這些概念往往被當特例教,但考特例常是大學聯考的慣例。

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27題考莫耳數的計算,學測一般要計算的問題不多,很少用到假設未知數X,很少考不代表不會考,過去這種需用到未知數X的範例很多,平常教學不必也不要鑽研太偏太難的題型,以本題給學生練習即足夠。再來前面提過,學測考題常不直接給反應式,學生要先寫出反應式才能計算,對很多學生而這很難,不過可告訴學生,這類題目大都會給充分的資訊,足以讓學生來列反應式。

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48題有4個選項考由反應方向判斷反應物和產物的量,判斷不是很難,只是題目及選項都很長,閱讀題的情境學生容易被繞暈,遇到這種題目要提醒學生,先看選項問什麼再看題目,這樣比較容易聚焦,還是有其道理在的。

本題前4個選項只對2個,應選三項所以E選項一定對,只是學生很難判斷E為什麼對,E選項說三氧化錳受熱會轉化成二氧化錳,課程中沒有這個反應,我們知道二氧化錳可還原成三氧化二錳,但逆向反應可以嗎?本題選答是可以用消去法找到答案,這是答題技巧,用這樣選答不代表理解化學知識,題目並沒有給足夠的資料讓學生判斷,這題可能要查維基百科才看得到答案,是有超出教學大綱之疑慮。

考試不想領導教學,這話說的太高調,老師不針對考試準備才有問題,考題中的概念老師沒教到也不好,只能用消去法去解題,倒失去教學的意義,面對教學上有疑義的大考題目,教師應在教學中加入對題目批判,引導正確的思
考及命題方向。

最後要注意,反應式中物質的狀態標示,目前國際上教科書或學術論文中,已經不採下標,直接列在物質右方。

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51-52題考鍵線式的表示法,舊課綱可能沒有鍵線式,但新課程有機化學就提到了骨架式(=鍵線式),未來鍵線式會是一種重要描述化學結構的方法和考題,值得詳實教一點。此外,考試為了有鑑別度和難度上的變化,有時會給複雜的化學結構,像本題畫了7個複雜結構,一個一個數原子可能要花較長時間,但基本上要是知道有一雙鍵會少2H,有一個環也會少2H,就能很快找到同分異構物,這是教有機分子結構很好的例子。至於幾何異構物的判斷,以往很少考環結構上的異構,教學生判斷時,只要注意雙鍵兩端的碳,同一碳上不能有相同鍵結,就比較好分辨順反結構。

至於芳香烴,學生可能容易誤解為不飽和烴,因為看起來有雙鍵結構,教學時可以從鍵級來分析,芳香烴上的碳碳鍵其實是11/2鍵,與不飽和烴的雙鍵並不相同,因此不屬於不飽和烴。

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三、測驗考生應用與推理的能力

第三部分是指對科學方面的學習全盤融會貫通後,進而能舉一反三,如第9題,巧妙的以相同碳數和氫數化合物比較莫耳生成熱大小,本題有創意也有難度,學生只要列出用莫耳生成熱計算反應熱的式子,是可以輕易的做比較。

但反應熱有正負值,99有比-100熱量交換的多嗎?我們知道,反應熱的正與負只代表吸放熱,非數字的正負,所以在比較反應熱大小時都會很小心,命題時如果要比較熱量通常比其值的大小,可是本題只指明比大小,當然大小也是可以比,但要不要比正負值,有時會造成學生判斷上的兩難,本題可以拿來當作教學上比較反應熱的例子,讓學生分別以數字的大小與值的大小做比較。

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28題考濾紙層析法,108年也考過層析,學測每年至少有一題實驗題,本題取材於課本實驗,中規中矩的反映實驗中重要概念,實驗題有時則是創新實驗,有時考實驗器材,雖然實驗考題方向不易掌握,不管考的是實驗原理或方法,教學上讓學生動手操作每個實驗之外,提供學生做探究實驗的機會,對學生實驗能力絕對有幫助。

       第50題考了一系列的反應式,有三個選項與物質的性質有關,考了共振結構、氧化物的酸鹼性、反應熱,只有B選項跟題目的反應有關,最後問對流層的臭氧能不能補臭氧層的破洞,這有大氣高度上的問題,與化學倒是無大關係。綜言之,這種題型只是拿題目中出現的物質考綜合各種概念,在命題上是非常方便,與前面提到第4題相似,教學時適合給學生做複習及綜合演練用。

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四、測驗考生分析的能力

最後一部分題目要學生能根據科學事實進行合理的分析及判斷。解題所需的認知層次較高。如第49題考分子結構,題目定義價電子數相等的物質常有相似的結構,以此做為解題的中心,學生要從H3BNH3與乙烷有相同的價電子數,推論H3BNH3與乙烷有相同的結構。

本題考H3BNH3這種少見的物質和敘述內容,題目的難度就高了許多,況且畫分子的結構對很多學生而言,不是很簡單,其中配位共價鍵在課堂講的也不多,本題有難度、有鑑別度,要解這一題,學生要會畫各種分子的路易斯結構,畫分子結構的基礎練習不能太少,可將本題列為配位共價鍵的範例。

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      第53題是判斷純物質與混合物的新題目,本題將小分子A放入C60空腔中與外界隔絕,所謂隔絕是說A被包在裡面,A分子的特性被阻擋, 所以A@C60所表現的只是C60的化學性質,所以A@C60是一種純物質。本題從分子結構層次談純物質與混合物,是課程中沒有提及的觀點,為區別純物質與混合物帶來分子層次的見解,是未來教物質分類很好的延伸教材。

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      第54題像是閱讀測驗題,除了D選項要由氧化數的變化判斷氧化產物,其它選項是文字邏輯的判斷,而非關化學,未來考試可能會愈來愈多類似的閱讀題,有文意的解讀或是科學的推理分析,這類問題立意良好,但命題考學生時,要注意內容與文意表達上是否完備,不要以為某些內容是常識,認為學生都可理解。教學生閱讀理解這樣的題目,對未來教學是一大挑戰,初任教學除了著重概念的講解或題目的演練,不妨所充實自己,並練習在內容上旁徵博引,將日常生活中的事與物融入化學教學中,活化自我的教學,方能提供學生更好的化學學習。

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n  結語

測驗考試的目的是要去評量學生的理解,命題有其技術和概念的核心,題目所引導的脈絡與情境,有時與教學取向並不相同,在化學教材教法專書第12章中(馮松林,2020),試圖從過去幾年學測題目架構和思考邏輯,提供一種教學面向的討論。

沿續著這樣的方式,本文重新檢視110年學測化學試題,僅管每次考試都有不一樣的化學概念,但同樣可看到試題所反映,教學上老師應有的認知與策略,對初任教師而言,從問題的內涵去解構教學,更是可省視自我教學內容,本文期盼能有助於化學教師建構更寬廣的化學視野。

n  參考資料

大學入學考試中心2011學科能力測驗自然考科考試說明適用於99課綱。臺北市:大學入學考試中心。

大學入學考試中心2021110學年度學科能力測驗試題自然考科。臺北市:大學入學考試中心。

馮松林(2020)。大學學測和指考試題與化學教學。於邱美虹主編,素養導向系列叢書:高中化學教材教法(195-221)。臺北市:五南。

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