ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ А.А. Каверина, М.Г. Снастина МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок участников ЕГЭ 2015 года по ХИМИИ Москва, 2015
2 Контрольные измерительные материалы для проведения ЕГЭ в 2015 г. разрабатывались с учётом тех общих установок, на основе которых формировались экзаменационные модели предыдущих лет. В числе этих установок отметим наиболее важные с методической точки зрения. • Стандартизированные варианты КИМ, которые использовались при проведении экзамена, содержали задания, различные по форме предъявления условия и виду требуемого ответа, по уровню сложности, а также по способам оценки их выполнения. Задания строились на материале основных разделов курса, составляющих инвариантное ядро содержания учебных программ по химии, рекомендованных для средней школы. Поэтому, как и в прежние годы, объектом контроля в рамках ЕГЭ 2015 г. являлась система знаний основ неорганической, общей и органической химии. К числу главных составляющих этой системы относятся: ведущие понятия о химическом элементе, веществе и химической реакции; основные законы и теоретические положения химии; знания о системности и причинности химических явлений, генезисе веществ, способах познания веществ и химических реакций, применении веществ. В Федеральном компоненте государственного стандарта среднего (полного) общего образования эта система знаний представлена в виде требований к подготовке выпускников. • Принципиальное значение при разработке КИМ имела реализация требований, предъявляемых к конструированию заданий различного типа. Каждое задание строилось таким образом, чтобы его содержание соответствовало требованиям к уровню усвоения учебного материала и формируемым видам учебной деятельности. Учебный материал, на основе которого строились задания, отбирался по признаку его значимости для общеобразовательной подготовки выпускников средней школы. • В целях обеспечения возможности дифференцированной оценки учебных достижений выпускников КИМ ЕГЭ осуществляют проверку освоения основных образовательных программ по химии на трёх уровнях сложности: базовом, повышенном и высоком. • Выполнение заданий экзаменационной работы предусматривает осуществление определённой совокупности действий. Среди них наиболее показательными являются следующие действия: выявлять классификационные признаки веществ и реакций; определять степень окисления химических элементов по формулам их соединений; объяснять сущность того или иного процесса, взаимосвязи состава, строения и свойств веществ. Умение экзаменуемого осуществлять разнообразные действия при выполнении работы рассматривается в качестве показателя усвоения изученного материала с необходимой глубиной понимания. • Равноценность всех вариантов экзаменационной работы обеспечивается строгим соблюдением одинакового соотношения количества заданий, проверяющих усвоение основных элементов содержания различных разделов курса химии. В сравнении с 2014 г. в экзаменационной работе 2015 г. были приняты следующие изменения. 1. Изменена структура вариантов КИМ: каждый из них состоит из двух частей: части 1 и части 2 (в структуре вариантов КИМ 2014 г. выделялись три части). 2. Общее количество заданий в каждом варианте КИМ 2015 г. равно 40 (вместо 42 заданий в КИМ 2014 г.). Данное изменение обусловлено уменьшением количества заданий базового уровня сложности с 28 до 26. 3. Все задания в варианте КИМ представлены в порядке сквозной нумерации (1–40). 4. В результате указанных выше изменений была принята следующая структура КИМ 2015 г.: часть 1 работы содержит 35 заданий с кратким ответом, в их числе 26 заданий базового уровня сложности (задания 1–26) и 9 заданий повышенного уровня сложности (задания 27–35). При всём своём различии задания этой части сходны в том, что ответ к каждому из них записывается кратко в виде одной цифры 3 или последовательности цифр (трёх или четырёх). Часть 2 содержит 5заданий высокого уровня сложности, с развёрнутым ответом (задания 36–40). 5. Наряду с изменениями в структуре работы в КИМ 2015 г. изменена шкала оценивания задания 40 на нахождение молекулярной формулы вещества (задание С5 в КИМ 2014 г.). Максимальный балл за его выполнение – 4 вместо 3 баллов в 2014 г. 6. Максимальный балл за выполнение всех заданий экзаменационной работы 2015 г. составил 64 вместо 65 баллов в 2014 г. В 2015 г. в ЕГЭ по химии приняли участие 75 600 человек, в их числе 93% составляли выпускники этого года. По отношению к общему числу участников ЕГЭ 2015 г. доля сдававших экзамен по химии составила около 11%. Примерно такими же были эти показатели и в 2013 и 2014 г. Также идентичными по большинству показателей оказались и результаты ЕГЭ 2014 и 2015 г. Охарактеризуем полученные результаты ЕГЭ более подробно. Отправной точкой для определения уровней подготовки участников ЕГЭ в текущем году, как и в прежние годы, являлся учёт возможностей получения минимального количества баллов выпускниками, изучавшими химию на базовом уровне. Минимальный балл ЕГЭ по химии в 2015 г. составил 36 тестовых баллов, что полностью совпадает с его значением как в 2014 г., так и в 2013 г. Для получения минимального балла экзаменуемым необходимо было продемонстрировать: понимание смысла и границ применимости наиболее важных химических понятий, относящихся к содержанию ключевых разделов курса химии («Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева и особенности строения их атомов», «Химическая связь и строение вещества», «Классификация веществ», «Теория химического строения органических соединений», «Химическая реакция», «Методы познания веществ»); умение определять принадлежность веществ (по их формулам и названиям) к основным классам неорганических и органических веществ; умение определять тип реакции и составлять уравнения химических реакций, отражающих наиболее важные химические свойства веществ – представителей важнейших классов соединений. В зависимости от успешности выполнения участниками экзаменационной работы выделены четыре уровня их подготовки. Этим уровням соответствовали следующие значения первичного и тестового баллов: неудовлетворительный – 0–13 (0–34); удовлетворительный – 14–33 (36–55); хороший – 34–57 (56–79); отличный –58–64 (80–100). Общее распределение выпускников с различным уровнем подготовки по отдельным группам представлено на рисунке 1. Рис. 1. Распределение участников по группам с разным уровнем подготовки Результаты ЕГЭ 2015 г. показали следующее. Доля участников, не набравших минимального количества баллов, составила 12,8%. Вместе с тем важно обратить внимание на тот факт, что по сравнению с 2014 г. почти в 5 раз возросло число экзаменуемых, получивших за выполнение работы 0 баллов. Можно предположить, что это явилось
4 следствием усиления организационных мер по внешнему наблюдению за проведением экзамена. Воспользоваться подсказкой на экзамене оказалось практически невозможно, в результате чего некоторые из слабо подготовленных выпускников покидали ППЭ, не приступив к выполнению работы. Максимальные 100 баллов за выполнение экзаменационной работы в 2015 г. получили 507 человек, что составляет 0,67% от общего числа участников экзамена (в 2014 г. 476 человек – 0,64%). Доля высокобалльников от общего числа участников экзамена 2015 г. составила 9,7% (в 2014 г. – 8,4%). Средний тестовый балл в 2015 г. составил 56,3 т.б., что соответствует значению этого показателя в 2014 г. Анализ результатов экзамена показал, что практически все его участники наиболее успешно справились с выполнением тех задний базового уровня сложности, которые ориентированы на проверку усвоения учебного материала следующих содержательных линий ведущего раздела курса «Теоретические основы химии»: современные представления о строении атома; Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева; химическая связь и строение вещества; классификация химических реакций. Процент выполнения таких заданий находится в пределах от 56 до 83%. Экзаменуемые также продемонстрировали успешное овладение важными умениями: определять степень окисления химических элементов, окислитель и восстановитель в реакции; составлять электронный баланс окислительно-восстановительного процесса и находить коэффициенты в уравнении химической реакции на его основе; проводить расчёты по химическим уравнениям. Между тем результаты экзамена указывают на то, что многие из выпускников не овладели важным в практическом отношении умением использовать полученные знания для объяснения взаимосвязи между химическими свойствами веществ и закономерностями протекания реакций, в особенности тех, которые лежат в основе технологических процессов получения и переработки их в промышленности. Наиболее трудными для экзаменуемых оказались задания повышенного уровня сложности, при выполнении которых надо было применить знания о качественных реакциях для различения как неорганических, так и органических веществ (задание 32), а также заданий, комплексно проверяющих усвоение знаний как общих, так и специфических свойств неорганических веществ (задание 31). Средний процент выполнения таких заданий – 20. Максимально за выполнение такого задания можно было получить 2 балла, но даже в группе выпускников с высоким уровнем подготовки средний балл составил 1,5, а выпускники со слабой подготовкой практически не справились с такими заданиями (средний балл – 0,1). Задания высокого уровня сложности с развёрнутым ответом, включённые в часть 2 экзаменационной работы, оказались по силам только наиболее подготовленным выпускникам. Для выпускников этой группы наиболее трудным было задание 40, выполнение которого наряду с установлением молекулярной формулы вещества впервые предусматривало также установление и его структурной формулы. Проанализируем более подробно результаты выполнения заданий экзаменационной работы по отдельным содержательным блокам и элементам содержания. Блок «Теоретические основы химии» Элементы содержания данного блока занимают значительный объём в системе знаний, определяющих уровень общеобразовательной подготовки выпускников по химии. Поэтому доля заданий, ориентированных на проверку усвоения этого учебного материала, в экзаменационной работе 2015 г., как и в 2014 г., была наибольшей. В основном это были задания с кратким ответом базового уровня сложности. Выполнение таких заданий предполагало использование в знакомой ситуации знаний: о строении атома, характере 5 изменения свойств элементов и их соединений на основе положения элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева; о видах химической связи, веществах молекулярного и немолекулярного строения; о классификации химических реакций в неорганической и органической химии и закономерностях их протекания. Необходимо отметить, что с этими заданиями успешно справились экзаменуемые с различным уровнем подготовки. Подтверждением этого являются результаты выполнения одного из этих заданий (см. пример 1). Пример 1 В ряду элементов Be → B → C → N 1) уменьшается число электронных слоёв в атомах 2) увеличивается число электронов на внешнем энергетическом уровне атома 3) возрастают радиусы атомов 4) усиливаются металлические свойства Ответ: Ниже приведены результаты выполнения задания группами выпускников с различным уровнем подготовки: 1 гр. – минимальный уровень; 2 гр. – удовлетворительный; 3 гр. – хороший; 4 гр. – отличный уровень. Группы экзаменуемых по уровням подготовки 1 гр. 2 гр. 3 гр. 4 гр. Процент выполнения задания 64 83 96 100 Важно обратить внимание также и на то, что в работе 2015 г. усвоение таких элементов содержания, как «реакции окислительно-восстановительные», «электролиз расплавов и растворов солей», «механизмы реакций замещения и присоединения в органической химии, правило В.В. Марковникова», проверялось только заданиями повышенного и высокого уровней сложности. Тем не менее процент выполнения таких заданий оказался также достаточно высоким: он находится в интервале от 53 до 70% (см. пример 2). Пример 2 Установите соответствие между изменением степени окисления азота и схемой реакции, в которой это изменение происходит. ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ СХЕМА РЕАКЦИИ А) N +5 → N +4 Б) N +5 → N +1 В) N +5 → N +2 Г) N –3 → N +2 1) Cu + HNO 3 (разб.) → Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O 2) NH 3 + O 2 кат. ⎯⎯⎯ → NO + H 2 O 3) Cu + HNO 3 (конц.) → Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O 4) HNO 3 + CaCO 3 → Ca(NO 3 ) 2 + CO 2 + H 2 O 5) Mg + HNO 3 (разб.) → Mg(NO 3 ) 2 + N 2 O + H 2 O А Б В Г Ответ: Группы экзаменуемых по уровням подготовки 1 гр. 2 гр. 3 гр. 4 гр. Процент выполнения задания 22 87 97 100
6 Общее представление об успешности усвоения всех элементов содержания данного блока дают сведения, приведённые в таблице 1. Таблица 1 Результаты выполнения заданий, проверяющих усвоение содержания блока «Теоретические основы химии» Средний процент выполнения заданий № Проверяемый элемент содержания Базового уровня сложностиПовышен- ного уровня сложности Высокого уровня сложности 1 Строение электронных оболочек атомов элементов первых четырёх периодов: s-, p- и d-элементы. Электронная конфигурация атома. Основное и возбуждённое состояния атомов 72,1 – – 2 Закономерности изменения химических свойств элементов и их соединений по периодам и группам. Общая характеристика металлов IА–IIIА групп в связи с их положением в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и особенностями строения их атомов. Характеристика переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа) по их положению в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и особенностям строения их атомов. Общая характеристика неметаллов IVА–VIIА групп в связи с их положением в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и особенностями строения их атомов 83,7 – – 3 Ковалентная химическая связь, её разновидности (полярная и неполярная), механизмы образования. Характеристики ковалентной связи (длина и энергия связи). Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь 76,1 – – 4 Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов 78,6 – – 5 Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Зависимость свойств веществ от особенностей их кристаллической решётки 75,4 – – 6 Классификация химических реакций в неорганической и органической химии 63,8 – – 7 Скорость реакции, её зависимость от различных факторов 67,9 – – 8 Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия под действием различных факторов 69,2 – – 9 Электролитическая диссоциация электролитов в водных растворах. Сильные и слабые электролиты. Реакции ионного обмена 80,3 – –– 10 Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная – 69,8 – 11 Реакции окислительно-восстановительные – 67,9 61,0 12 Электролиз расплавов и растворов солей – 69,8 – 13 Механизмы реакций замещения и присоединения в органической химии. Правило В.В. Марковникова – 56,0 – 7 Блок «Неорганическая химия» Усвоение элементов содержания данного блока проверялось заданиями базового, повышенного и высокого уровней сложности. При этом доля заданий базового уровня сложности с кратким ответом была наибольшей. Выполнение заданий предусматривало применение широкого круга предметных умений. В их числе умения: классифицировать неорганические и органические вещества; называть вещества по международной и тривиальной номенклатуре; характеризовать состав и химические свойства веществ различных классов; составлять уравнения реакций, подтверждающих взаимосвязь веществ различных классов. Результаты выполнения заданий, представленные в таблице 2, свидетельствуют о прочном усвоении выпускниками системы знаний, составляющих содержание данного блока. Особо следует отметить прочность усвоения знаний на базовом уровне. Таблица 2 Результаты выполнения заданий, проверяющих усвоение содержания блока «Неорганическая химия» Вместе с тем обращает на себя внимание то, что в 2015 г., как и в 2014 г., при выполнении заданий повышенного уровня сложности, которые проверяли усвоение знаний о химических свойствах неорганических веществ (задание 31), у экзаменуемых проявились те же самые характерные затруднения. Суть этих затруднений обусловлена тем, что выпускники с минимальным и удовлетворительным уровнями подготовки в достаточной мере не овладели умением применять во взаимосвязи знания о характерных и специфических свойствах каждого из заданных веществ. Кроме того, возможными причинами ошибок экзаменуемых могли стать и невнимательность, и формальное усвоение учебного материала о свойствах неорганических веществ, следствием которого является неумение перенести полученные знания в новую ситуацию. В результате успешность выполнения задания оказалась очень низкой (см. пример 3). Пример 3 Установите соответствие между формулой вещества и реагентами, с каждым из которых это вещество может взаимодействовать. Средний процент выполнения заданий № Проверяемый элемент содержания Базового уровня сложности Повышенного уровня сложности Высокого уровня сложности 1 Классификация и номенклатура неорганических веществ 81,4 – – 2 Характерные химические свойства простых веществ 65,3 3 Характерные химические свойства оксидов: оснóвных, амфотерных, кислотных 70,0 4 Характерные химические свойства кислот, оснований и амфотерных гидроксидов 63,3 5 Характерные химические свойства солей: средних, кислых, осн вных; комплексных (на примере соединений алюминия и цинка) 69,1 35,8 – 6 Реакции, подтверждающие взаимосвязь различных классов неорганических веществ61,5 – 31,4 8 ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА РЕАГЕНТЫ А) Cl 2 Б) Al 2 O 3 В) Ca(OH) 2 Г) NaHSO 3 1) NaOH, NaCl, HF 2) H 2 SO 4 , NaOH, HBr 3) NaHSO 4 , Br 2 , SO 2 4) NaBr, Ba(OH) 2 , Fe 5) C 6 H 6 , HCl, NaOH А Б В Г Ответ: Группы экзаменуемых по уровням подготовки 1 гр. 2 гр. 3 гр. 4 гр. Процент выполнения задания 2,3 16,1 49 88,4 Отдельного внимания заслуживают результаты выполнения задания 37, ориентированного на проверку усвоения одного из важнейших элементов содержания курса химии – «взаимосвязь различных классов неорганических веществ». Этому заданию отведена роль «мысленного эксперимента», поэтому его условие было предложено в форме описания последовательности химических превращений (см. пример 4). Пример 4 Карбид алюминия полностью растворили в бромоводородной кислоте. К полученному раствору добавили раствор сульфита калия, при этом наблюдали образование белого осадка и выделение бесцветного газа. Газ поглотили раствором дихромата калия в присутствии серной кислоты. Образовавшуюся соль хрома выделили и добавили к раствору нитрата бария, наблюдали выделение осадка. Напишите уравнения четырёх описанных реакций. Результатом выполнения задания должно стать составление четырёх уравнений соответствующих химических реакций. За составление каждого из этих уравнений выставлялся 1 балл. При этом максимальный балл за выполнение задания составил 4 балла. Общие результаты выполнения задания 37 представлены в таблице 3. Таблица 3 Результаты выполнения задания 37 участниками с различным уровнем подготовки На основании результатов, приведённых в таблице 3, можно заключить, что лишь некоторые выпускники из групп слабо подготовленных (группы 1 и 2) смогли составить одно-два (из четырёх необходимых) уравнения реакций, описанных в условии задания. Хорошо подготовленные выпускники (группа 3) смогли получить за выполнение задания до 3 баллов. Большинство выпускников из числа наиболее подготовленных (66,5%) получили за это задание максимальные 4 балла. Доля участников, получивших определённое количество баллов (в %) Группы участников по уровням подготовки 1 балл 2 балла 3 балла 4 балла 1 группа 2,1 0,3 0,1 0 2 группа 20,4 6,5 2,2 0,5 3 группа 24,2 24,0 19,9 10,0 4 группа 1,5 7,4 24,4 66,5
9 Причиной таких результатов можно считать то, что у слабо подготовленных участников оказалось недостаточно сформированным важное общеучебное умение – переводить текстовую информацию (описания реакции) в символическую запись – уравнение реакции. Блок «Органическая химия» Содержание блока «Органическая химия» составляет система знаний о важнейших понятиях и теориях органической химии, характерных химических свойствах изученных веществ, принадлежащих к различным классам органических соединений, взаимосвязи этих веществ. Общее количество проверяемых элементов содержания данного блока равно 10. Их усвоение проверялось заданиями базового, повышенного и высокого уровней сложности. Этими заданиями проверялись также умения и виды деятельности, аналогичные тем, которые были названы применительно к элементам содержания блока «Неорганическая химия». Результаты выполнения заданий, проверяющих усвоение элементов содержания блока «Органическая химия», представлены в таблице 4. Таблица 4 Результаты выполнения заданий по разделу «Органическая химия» Средний процент выполнения заданий № Проверяемый элемент содержания Базового уровня сложности Повышенного уровня сложности Высокого уровня сложности 1 Теория строения органических соединений. Изомерия структурная и пространственная. Гомологи и гомологический ряд 67,8 – – 2 Классификация и номенклатура органических соединений (тривиальная и международная) – 66,0 – 3 Характерные химические свойства углеводородов: алканов, циклоалканов, алкенов, диенов, алкинов, ароматических углеводородов (бензола и толуола) 62,8 61,8 – 4 Характерные химические свойства предельных одноатомных и многоатомных спиртов, фенола 61,4 – 5 Характерные химические свойства альдегидов, предельных карбоновых кислот, сложных эфиров 65,1 58,0 – 6 Характерные химические свойства азотсодержащих органических соединений: аминов и аминокислот – – 7 Биологически важные вещества: жиры, белки, углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды) – 61,9 – 8 Взаимосвязь органических веществ 65,4 – 37,8 9 Способы получения органических веществ (лабораторные и промышленные) 65,3 – – 10 Идентификация органических веществ 55,9 33,9 – Анализ данных таблицы свидетельствует о достаточно прочном усвоении экзаменуемыми системы знаний по органической химии, прежде всего на базовом уровне. В свою очередь, у экзаменуемых возникли затруднения при выполнении заданий, ориентированных на проверку знаний качественных реакций органических веществ, на основе которых осуществляют их идентификацию. Это можно подтвердить следующими примерами (см. примеры 5 и 6). Пример 5 Различить уксусную кислоту и этилацетат можно с помощью реактива 1) Na 2 SO 4 2) Zn
10 3) CH3OH 4) Cu Ответ: Правильный ответ – 2 – выбрали только 23,8% экзаменуемых. При этом выбор остальных вариантов ответа, которые являются неверными, был следующим: ответ 1 – 16,4%; ответ 3 – 40,8%; ответ 4 – 17,1. Можно предположить, что такие результаты выполнения данного задания обусловлены неумением большинства экзаменуемых выявлять различие в свойствах этих веществ с учётом взаимосвязи их состава и строения. Подобные затруднения экзаменуемых проявились также и при выполнении заданий повышенного уровня сложности, которые впервые в новом формате были использованы в работе 2015 г. (см. пример 6). Пример 6 Установите соответствие между названиями двух веществ и реактивом, с помощью которого можно различить эти вещества. НАЗВАНИЯ ВЕЩЕСТВ РЕАКТИВ А) пропанол-1 и фенол (р-р) Б) крахмал и сахароза В) пропанол-2 и глицерин Г) толуол и бензол 1) NaMnO4 (р-р) 2) ZnO 3) Br2 (водн.) 4) Cu(OH)25) I2 (р-р) А Б В Г Ответ: Группы экзаменуемых по уровням подготовки 1 гр. 2 гр. 3 гр. 4 гр. Процент выполнения задания 2,7 9,3 50,2 91,1 Как видно по результатам выполнения задания, успешно его выполнили только выпускники с хорошим и отличным уровнями подготовки. Блок «Методы познания веществ и химических реакций» В структуре данного блока выделены три содержательные линии: «Экспериментальные основы химии», «Основные представления о промышленных способах получения важнейших веществ», «Расчёты по химическим формулам и уравнениям реакций». В соответствии с кодификатором эти содержательные линии включают 21 элемент содержания. Элементы содержания блока имеют прикладной и практико-ориентированный характер, чем обусловлена определённая особенность заданий, ориентированных на проверку усвоения данного материала. Выполнение заданий предусматривало проверку сформированности умений: использовать в конкретных ситуациях знания о применении изученных веществ и химических процессов, промышленных методах получения некоторых веществ и способах их переработки; планировать проведение эксперимента по получению и распознаванию важнейших неорганических и органических веществ на основе приобретённых знаний о правилах безопасной работы с веществами в быту; проводить вычисления по химическим формулам и уравнениям. Некоторые из элементов содержания блока, такие как «определение характера среды водных растворов веществ, индикаторы»; «расчёты массовой или объёмной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного», «расчёты массовой доли (массы) 11 химического соединения в смеси», проверялись в рамках одного задания в комплексе с другими элементами содержания. Результаты выполнения заданий этого блока представлены в таблице 5. Таблица 5 Результаты выполнения заданий, проверяющих усвоение содержания блока «Методы познания веществ и химических реакций» Средний процент выполнения заданий № Проверяемый элемент содержания Базового уровня сложности Повышенного уровня сложности Высокого уровня сложности
перейти в каталог файлов
|