王慧
摘要:重點介紹了英國劍橋高中課程中化學實驗操作考試的考試方式與內容,并以2011年夏季卷為例介紹相關細節,希望通過改善評價機制來提高國內化學實驗教學質量。
關鍵詞:Alevel課程;CIE考試;實驗操作考試
文章編號:1005–6629(2014)7–0078–04 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
劍橋國際高中課程(General Certificate of Education Advanced Level,簡稱A level)是英語世界最成熟的高中學歷課程體系之一,是英國的全民課程體系,也是英國學生的大學入學考試課程。現在中國很多城市也開設了此課程,為中國學生進入國外大學提供了有效途徑。該課程學制為兩年,第一年稱為AS水準,學生通常選擇自己最擅長且最有興趣的4門課學習,通過考試后獲得AS證書。第二年稱為A2水準,學生可選擇AS水準中較優秀的3~4門課繼續學習,通過考試后獲得A-Level證書。這里提到的考試都是指CIE(University of Cambridge International Examinations),由劍橋大學考試委員會統一命制試卷,統一考試時間。在每年5、6月份進行,考試結束后,試卷將全部寄回,由劍橋大學國際考試委員會統一批改。考得不理想的考生在同年10、11月還有一次重考的機會,成績以最好一次計算。
1 CIE化學考試簡介
AS學年的CIE化學試卷分三部分:選擇題、問答題、實驗操作題。三部分試卷獨立,分開考查,按百分比合成滿分100。A2學年的化學試卷分兩部分:問答題、實驗設計和評價。其分值再與AS學年成績合出最后CIE總成績。
學生可以憑AS學年的CIE成績在A2學年邊學習邊申請大學。預錄取后部分高校會對A2成績提出相應的具體要求,達到才會被最終錄取。所以AS學年的CIE考試對學生來說是至關重要的,相當于國內高考。無論從分值還是考試時間,都體現出“化學實驗”的重要性,而且AS、A2各有側重點。本文主要關注AS階段的實驗操作考試。
2 CIE化學實驗操作考試
因為CIE有化學實驗操作考試,所以平時的教學中無論是教師還是學生對于實驗從來不敢掉以輕心,實驗課會占總化學課時的10%以上。為了讓學生有較充裕的時間做完整的實驗,全心體驗實驗的探究過程,每次實驗課都是安排100分鐘。國外的教科書也不是唯一的,一般由教師自己決定所用教材。每本書上都會有一些相關的實驗裝置圖和實驗現象的照片以及說明,但關于學生是否需要動手做此實驗沒有任何要求和建議,所以每次實驗課內容的選擇完全由教師自己決定。當然AS學年上學期實驗的選擇可以比較隨意,下學期也會出于應試需要多做與考試相關的實驗練習,實驗課的次數也會適當增加,最多時每周一次。
2.1 考試形式
CIE的實驗操作考試是真實的,靈活的。首先是實驗內容的不確定性,和我們平時卷面考試一樣,平時練習再多也不可能完全猜到考試的具體實驗內容,所以這絕對不是一次簡單的重復。每個考生必須像一個真正的研究者一樣,先根據步驟做實驗,再根據實驗現象和一些必要的數據來計算得出結論,有時還需要設計一些小實驗來驗證所得結論。實驗時每個考生一張實驗桌,單獨的一套實驗儀器和藥品。兩小時內獨立完成試卷上的2~3個實驗并完成相關實驗報告。一般一個實驗室根據實驗桌多少可安排20至30個考生,2個教師監考。每場實驗考試只要實驗室條件允許,可多個實驗室同時進行。人數較多時可以申請分批在不同的時間考不同的試卷,考試委員會每一次考試都會準備5份難度相當的試卷。
2.2 考試內容
2.3 試卷批改
因為考試以定量實驗為主,所以事先由教師為學生準備的溶液濃度是否精確就顯得至關重要,這會直接影響到學生的最終答案。雖然考試前會有具體的配制要求發送到各考點,但在實際配制中是不可能做到各考點和配制要求完全一致的。所以每一場考試都會由一位資深化學教師用同一批配制的化學試劑與學生同時做實驗,他的試卷也會和學生試卷一起寄回考試委員會。批改時會以這位教師的答案作為該考點這次實驗考試的參考答案,來評定學生答案的精確度。
3 試題分析
為了更清楚地了解CIE實驗操作考試,本文翻譯了2011年夏季卷中的一份,受文章篇幅的限制,第3題離子檢驗省略。
3.1 試題案例
題1 許多固體鹽存在水合物。一個例子就是洗滌堿——水合碳酸鈉,Na2CO3·xH2O。
請你用鹽酸滴定的方法來測定Na2CO3·xH2O中x的數值。
FB1是水合碳酸鈉,Na2CO3·xH2O FB2是0.200 mol·dm-3鹽酸,HCl甲基橙指示劑
水合碳酸鈉與鹽酸反應的化學方程式如下:Na2CO3·xH2O+2HCl→2NaCl+CO2+(x+1)H2O(a)實驗方法
·稱量裝有FB1水合碳酸鈉的試管總質量,并記錄在下面空白處。
·將所有FB1倒入一個250cm3燒杯,再稱量試管和殘余少量FB1的總質量,并記錄在下面空白處。·計算并記錄所用FB1的質量。
所用FB1的質量= g
·用50cm3量筒量取100cm3的蒸餾水倒入燒杯中。·用玻璃棒攪拌直到固體完全溶解。
·將溶液從燒杯倒入250cm3容量瓶中。
·用蒸餾水洗滌燒杯,將洗滌液也倒入容量瓶中。·加蒸餾水至刻度線。
·搖動容量瓶使FB1溶液混合均勻。
·用移液管移取25.0cm3 FB1溶液至一個錐形瓶。
·在錐形瓶中滴入幾滴甲基橙指示劑,并把錐形瓶放在一塊白板上。
·滴定管裝滿FB2鹽酸。
·用鹽酸滴定FB1直到滴定終點。
·你應該先做一次粗略的滴定。
在下面空白處記錄你這次粗略滴定的讀數。
粗略滴定中消耗 mL
·進行多次你認為必要的精確滴定直至獲得一致的結果。
·確定記錄的結果能體現實際操作的精確度。
·用一個適當的表格記錄每一次精確滴定中讀到的數據和消耗FB2的體積。 [7]
(b)從你的滴定結果中,獲得一個合適的數據用于你的計算。
清楚地呈現出你是如何獲得這個數據的。
25.0 cm3的FB1溶液需要消耗 cm3的FB2。
[1]
(c)計算
寫出計算過程,每一步計算中最后答案注意保留適當的有效數字。
(1)計算在(b)中消耗的這么多體積的FB2中有多少摩爾的鹽酸。
(2)計算25.0 cm3 FB1溶液中有多少摩爾的Na2CO3·xH2O。
Na2CO3·xH2O+2HCl→2NaCl+CO2+(x+1)H2O
(3)計算250 cm3 FB1溶液中有多少摩爾的Na2CO3·xH2O。
(4)用你稱量出的FB1的質量計算出Na2CO3·xH2O的相對分子質量。
(5)計算Na2CO3·xH2O中x的數值[Ar:H,1.0;C,12.0;O,16.0;Na,23.0]。 [6]
(d)滴定管單次讀數的誤差是±0.05 cm3。
在(b)中滴定體積的誤差百分率有多少? [1]
[共15分]
題2 你需要確定水合碳酸鈉Na2CO3·xH2O與鹽酸反應的反應熱。
該反應的化學方程式如下Na2CO3·xH2O(s)+ 2HCl(aq)→2NaCl(aq)+CO2(g)+(x+1)H2O(l) FB3是水合碳酸鈉,Na2CO3·xH2O FB4是4.00 mol·dm-3鹽酸,HCl(a)實驗方法
·將一個塑料杯放入一個250 cm3燒杯中。·用量筒量取25 cm3 FB4倒入塑料杯。
·傾斜燒杯使得溫度計的玻璃球浸入溶液。·測量并記錄溶液溫度。
·稱量并記錄裝有FB3的試管總質量。
·小心地將試管中的水合碳酸鈉全部倒入塑料杯中。
·反應會產生大量氣泡,所以固體要少量加入同時持續用溫度計攪拌。
·記錄出現的最低溫度。
·稱量試管和殘余少量FB3的總質量。
在下面空白處用適當的表格記錄數據:
所有天平讀數,
所有溫度計讀數,
實驗中消耗的FB3的質量,
下降的溫度。 [5]
(b)計算
寫出計算過程,答案保留三位有效數字。
(1)計算該反應中的熱量變化(你可以假設1.0 cm3溶液溫度變化1.0℃時熱量變化4.3J)。
(2)計算2(a)中所用Na2CO3·xH2O有多少摩爾。
你可以用1(c)(ⅴ)中計算出的相對分子質量。
如果你不確定1(c)中計算出的相對質量,可以假設它是259,但是這并不是正確值。
(3)計算下面反應的焓變,單位為kJ·mol-1。
Na2CO3·xH2O(s)+2HCl(aq)→2NaCl(aq)+CO2(g)+(x+1)H2O(l),ΔH= kJ·mol-1
符號 數值 [4]
(c)通過實驗測定焓變時,環境與反應體系的熱量交換是產生誤差的一個重要原因。這個問題可以通過提高絕熱而得到改善。
除了這個改變可以減少傳熱,建議一個可行的改進儀器或實驗過程的方法使焓變更準確。 [1]
[共10分]
3.2 整體分析
這兩個定量實驗均以Na2CO3·xH2O作為研究對象。第一個實驗“結晶水合物中結晶水含量的測定”,國內教材中也有類似的實驗,采用的實驗方法是先加熱至恒重,再通過計算其失重求出x。實驗難點在于如何確定結晶水合物受熱已完全失去結晶水,為此需要反復加熱、冷卻、稱重,直至連續兩次稱量的質量差不超過0.1 g。因為需要自然冷卻后才可稱量,所以比較耗時。這個實驗另辟蹊徑,通過滴定的方法求出Na2CO3的物質的量再求出x。第二個實驗是基本的反應熱測定。從實驗難度而言,在歷年的實驗操作題中這兩個都屬于相對比較簡單的。實驗除了考查學生最基本的實驗技能①安全進行各項操作并完成實驗②準確讀取數據、記錄數據并在獲得的定量數據基礎上進行計算和解釋結果,還考查了更高層次的技能,如結合考慮實驗數據的可靠性、精確性自行決定實驗次數,并在每個實驗的結尾部分都設有“反思”環節,引導學生關注實驗過程中的各個方面,特別是定量實驗中不可避免的誤差產生原因,從儀器到操作各有側重。
3.3 考試中相關細節分析
3.3.1 關于實驗儀器
關于“滴定管”。A level課程所用教材中提及的都是一種二合一的滴定管。樣式同傳統酸式滴定管,但旋塞為聚四氟乙烯材質,所以不用擔心因長期接觸堿液而使玻璃粘連。而且旋塞左端有用于固定的聚四氟乙烯螺母。這樣在使用中就不用擔心因旋塞松動而造成漏液。所以教師不會強求學生用哪個手操作,考試題中更不會有這樣的問題。
關于“簡易量熱計”。在題2的反應熱測定實驗中儀器簡單得讓人不敢相信,只要求在250 mL的燒杯中放入一個塑料杯,因為大小合適的塑料杯比較難找,所以實驗時用一次性紙杯代替。沒有蓋子,更沒有所謂的“環形玻璃攪拌棒”,學生被要求直接用溫度計攪拌溶液,同時讀數。可能因為內層是塑料或紙質的,攪拌時溫度計與其接觸不用擔心會損壞。
3.3.2 關于實驗操作
關于“配制一定物質的量濃度的溶液”的操作。題1中有“配制一定物質的量濃度的Na2CO3溶液”的要求。國內高中課程中相關實驗有幾個明確的步驟:①計算;②稱量;③溶解;④轉移;⑤定容。A level課程中省去了第③步最后的“冷卻到室溫”和第④步“輕輕振蕩容量瓶”的要求。第⑤步定容只提出“向容量瓶中加蒸餾水至刻度線”,沒有刻意要求使用膠頭滴管。
關于轉移溶液的操作。CIE實驗中當遇到將試劑瓶中的溶液轉移到滴定管或將燒杯中的溶液轉移到容量瓶都是允許使用漏斗的。為了防止溶液間相互污染或清洗后潮濕的漏斗降低原溶液的濃度。實驗時會根據需要發給學生多個潔凈干燥的漏斗,確保不需要重復使用。
3.3.3 關于定量實驗中的計算
CIE實驗操作考試中的計算總是顯得很“簡單”,就像前兩個實驗題中(c)計算,分了幾個連續的小題,環環相扣,將難度降到了最低。計分時每小題答對各得1分,每一題中答案保留3~4位有效數字,再得1分。所以如果學生的最后答案錯誤,主要原因多是出在實驗操作上,而不是后續計算的問題。別以為CIE考試都是如此簡單的,類似的計算如果出現在選擇題試卷中也和國內考試題一樣,是要求學生直接給出答案的。實驗題中這樣設置問題,只是為了體現重在考查學生動手操作能力以及對該實驗數據的分析和評價能力。
·你應該先做一次粗略的滴定。
在下面空白處記錄你這次粗略滴定的讀數。
粗略滴定中消耗 mL
·進行多次你認為必要的精確滴定直至獲得一致的結果。
·確定記錄的結果能體現實際操作的精確度。
·用一個適當的表格記錄每一次精確滴定中讀到的數據和消耗FB2的體積。 [7]
(b)從你的滴定結果中,獲得一個合適的數據用于你的計算。
清楚地呈現出你是如何獲得這個數據的。
25.0 cm3的FB1溶液需要消耗 cm3的FB2。
[1]
(c)計算
寫出計算過程,每一步計算中最后答案注意保留適當的有效數字。
(1)計算在(b)中消耗的這么多體積的FB2中有多少摩爾的鹽酸。
(2)計算25.0 cm3 FB1溶液中有多少摩爾的Na2CO3·xH2O。
Na2CO3·xH2O+2HCl→2NaCl+CO2+(x+1)H2O
(3)計算250 cm3 FB1溶液中有多少摩爾的Na2CO3·xH2O。
(4)用你稱量出的FB1的質量計算出Na2CO3·xH2O的相對分子質量。
(5)計算Na2CO3·xH2O中x的數值[Ar:H,1.0;C,12.0;O,16.0;Na,23.0]。 [6]
(d)滴定管單次讀數的誤差是±0.05 cm3。
在(b)中滴定體積的誤差百分率有多少? [1]
[共15分]
題2 你需要確定水合碳酸鈉Na2CO3·xH2O與鹽酸反應的反應熱。
該反應的化學方程式如下Na2CO3·xH2O(s)+ 2HCl(aq)→2NaCl(aq)+CO2(g)+(x+1)H2O(l) FB3是水合碳酸鈉,Na2CO3·xH2O FB4是4.00 mol·dm-3鹽酸,HCl(a)實驗方法
·將一個塑料杯放入一個250 cm3燒杯中。·用量筒量取25 cm3 FB4倒入塑料杯。
·傾斜燒杯使得溫度計的玻璃球浸入溶液。·測量并記錄溶液溫度。
·稱量并記錄裝有FB3的試管總質量。
·小心地將試管中的水合碳酸鈉全部倒入塑料杯中。
·反應會產生大量氣泡,所以固體要少量加入同時持續用溫度計攪拌。
·記錄出現的最低溫度。
·稱量試管和殘余少量FB3的總質量。
在下面空白處用適當的表格記錄數據:
所有天平讀數,
所有溫度計讀數,
實驗中消耗的FB3的質量,
下降的溫度。 [5]
(b)計算
寫出計算過程,答案保留三位有效數字。
(1)計算該反應中的熱量變化(你可以假設1.0 cm3溶液溫度變化1.0℃時熱量變化4.3J)。
(2)計算2(a)中所用Na2CO3·xH2O有多少摩爾。
你可以用1(c)(ⅴ)中計算出的相對分子質量。
如果你不確定1(c)中計算出的相對質量,可以假設它是259,但是這并不是正確值。
(3)計算下面反應的焓變,單位為kJ·mol-1。
Na2CO3·xH2O(s)+2HCl(aq)→2NaCl(aq)+CO2(g)+(x+1)H2O(l),ΔH= kJ·mol-1
符號 數值 [4]
(c)通過實驗測定焓變時,環境與反應體系的熱量交換是產生誤差的一個重要原因。這個問題可以通過提高絕熱而得到改善。
除了這個改變可以減少傳熱,建議一個可行的改進儀器或實驗過程的方法使焓變更準確。 [1]
[共10分]
3.2 整體分析
這兩個定量實驗均以Na2CO3·xH2O作為研究對象。第一個實驗“結晶水合物中結晶水含量的測定”,國內教材中也有類似的實驗,采用的實驗方法是先加熱至恒重,再通過計算其失重求出x。實驗難點在于如何確定結晶水合物受熱已完全失去結晶水,為此需要反復加熱、冷卻、稱重,直至連續兩次稱量的質量差不超過0.1 g。因為需要自然冷卻后才可稱量,所以比較耗時。這個實驗另辟蹊徑,通過滴定的方法求出Na2CO3的物質的量再求出x。第二個實驗是基本的反應熱測定。從實驗難度而言,在歷年的實驗操作題中這兩個都屬于相對比較簡單的。實驗除了考查學生最基本的實驗技能①安全進行各項操作并完成實驗②準確讀取數據、記錄數據并在獲得的定量數據基礎上進行計算和解釋結果,還考查了更高層次的技能,如結合考慮實驗數據的可靠性、精確性自行決定實驗次數,并在每個實驗的結尾部分都設有“反思”環節,引導學生關注實驗過程中的各個方面,特別是定量實驗中不可避免的誤差產生原因,從儀器到操作各有側重。
3.3 考試中相關細節分析
3.3.1 關于實驗儀器
關于“滴定管”。A level課程所用教材中提及的都是一種二合一的滴定管。樣式同傳統酸式滴定管,但旋塞為聚四氟乙烯材質,所以不用擔心因長期接觸堿液而使玻璃粘連。而且旋塞左端有用于固定的聚四氟乙烯螺母。這樣在使用中就不用擔心因旋塞松動而造成漏液。所以教師不會強求學生用哪個手操作,考試題中更不會有這樣的問題。
關于“簡易量熱計”。在題2的反應熱測定實驗中儀器簡單得讓人不敢相信,只要求在250 mL的燒杯中放入一個塑料杯,因為大小合適的塑料杯比較難找,所以實驗時用一次性紙杯代替。沒有蓋子,更沒有所謂的“環形玻璃攪拌棒”,學生被要求直接用溫度計攪拌溶液,同時讀數。可能因為內層是塑料或紙質的,攪拌時溫度計與其接觸不用擔心會損壞。
3.3.2 關于實驗操作
關于“配制一定物質的量濃度的溶液”的操作。題1中有“配制一定物質的量濃度的Na2CO3溶液”的要求。國內高中課程中相關實驗有幾個明確的步驟:①計算;②稱量;③溶解;④轉移;⑤定容。A level課程中省去了第③步最后的“冷卻到室溫”和第④步“輕輕振蕩容量瓶”的要求。第⑤步定容只提出“向容量瓶中加蒸餾水至刻度線”,沒有刻意要求使用膠頭滴管。
關于轉移溶液的操作。CIE實驗中當遇到將試劑瓶中的溶液轉移到滴定管或將燒杯中的溶液轉移到容量瓶都是允許使用漏斗的。為了防止溶液間相互污染或清洗后潮濕的漏斗降低原溶液的濃度。實驗時會根據需要發給學生多個潔凈干燥的漏斗,確保不需要重復使用。
3.3.3 關于定量實驗中的計算
CIE實驗操作考試中的計算總是顯得很“簡單”,就像前兩個實驗題中(c)計算,分了幾個連續的小題,環環相扣,將難度降到了最低。計分時每小題答對各得1分,每一題中答案保留3~4位有效數字,再得1分。所以如果學生的最后答案錯誤,主要原因多是出在實驗操作上,而不是后續計算的問題。別以為CIE考試都是如此簡單的,類似的計算如果出現在選擇題試卷中也和國內考試題一樣,是要求學生直接給出答案的。實驗題中這樣設置問題,只是為了體現重在考查學生動手操作能力以及對該實驗數據的分析和評價能力。
·你應該先做一次粗略的滴定。
在下面空白處記錄你這次粗略滴定的讀數。
粗略滴定中消耗 mL
·進行多次你認為必要的精確滴定直至獲得一致的結果。
·確定記錄的結果能體現實際操作的精確度。
·用一個適當的表格記錄每一次精確滴定中讀到的數據和消耗FB2的體積。 [7]
(b)從你的滴定結果中,獲得一個合適的數據用于你的計算。
清楚地呈現出你是如何獲得這個數據的。
25.0 cm3的FB1溶液需要消耗 cm3的FB2。
[1]
(c)計算
寫出計算過程,每一步計算中最后答案注意保留適當的有效數字。
(1)計算在(b)中消耗的這么多體積的FB2中有多少摩爾的鹽酸。
(2)計算25.0 cm3 FB1溶液中有多少摩爾的Na2CO3·xH2O。
Na2CO3·xH2O+2HCl→2NaCl+CO2+(x+1)H2O
(3)計算250 cm3 FB1溶液中有多少摩爾的Na2CO3·xH2O。
(4)用你稱量出的FB1的質量計算出Na2CO3·xH2O的相對分子質量。
(5)計算Na2CO3·xH2O中x的數值[Ar:H,1.0;C,12.0;O,16.0;Na,23.0]。 [6]
(d)滴定管單次讀數的誤差是±0.05 cm3。
在(b)中滴定體積的誤差百分率有多少? [1]
[共15分]
題2 你需要確定水合碳酸鈉Na2CO3·xH2O與鹽酸反應的反應熱。
該反應的化學方程式如下Na2CO3·xH2O(s)+ 2HCl(aq)→2NaCl(aq)+CO2(g)+(x+1)H2O(l) FB3是水合碳酸鈉,Na2CO3·xH2O FB4是4.00 mol·dm-3鹽酸,HCl(a)實驗方法
·將一個塑料杯放入一個250 cm3燒杯中。·用量筒量取25 cm3 FB4倒入塑料杯。
·傾斜燒杯使得溫度計的玻璃球浸入溶液。·測量并記錄溶液溫度。
·稱量并記錄裝有FB3的試管總質量。
·小心地將試管中的水合碳酸鈉全部倒入塑料杯中。
·反應會產生大量氣泡,所以固體要少量加入同時持續用溫度計攪拌。
·記錄出現的最低溫度。
·稱量試管和殘余少量FB3的總質量。
在下面空白處用適當的表格記錄數據:
所有天平讀數,
所有溫度計讀數,
實驗中消耗的FB3的質量,
下降的溫度。 [5]
(b)計算
寫出計算過程,答案保留三位有效數字。
(1)計算該反應中的熱量變化(你可以假設1.0 cm3溶液溫度變化1.0℃時熱量變化4.3J)。
(2)計算2(a)中所用Na2CO3·xH2O有多少摩爾。
你可以用1(c)(ⅴ)中計算出的相對分子質量。
如果你不確定1(c)中計算出的相對質量,可以假設它是259,但是這并不是正確值。
(3)計算下面反應的焓變,單位為kJ·mol-1。
Na2CO3·xH2O(s)+2HCl(aq)→2NaCl(aq)+CO2(g)+(x+1)H2O(l),ΔH= kJ·mol-1
符號 數值 [4]
(c)通過實驗測定焓變時,環境與反應體系的熱量交換是產生誤差的一個重要原因。這個問題可以通過提高絕熱而得到改善。
除了這個改變可以減少傳熱,建議一個可行的改進儀器或實驗過程的方法使焓變更準確。 [1]
[共10分]
3.2 整體分析
這兩個定量實驗均以Na2CO3·xH2O作為研究對象。第一個實驗“結晶水合物中結晶水含量的測定”,國內教材中也有類似的實驗,采用的實驗方法是先加熱至恒重,再通過計算其失重求出x。實驗難點在于如何確定結晶水合物受熱已完全失去結晶水,為此需要反復加熱、冷卻、稱重,直至連續兩次稱量的質量差不超過0.1 g。因為需要自然冷卻后才可稱量,所以比較耗時。這個實驗另辟蹊徑,通過滴定的方法求出Na2CO3的物質的量再求出x。第二個實驗是基本的反應熱測定。從實驗難度而言,在歷年的實驗操作題中這兩個都屬于相對比較簡單的。實驗除了考查學生最基本的實驗技能①安全進行各項操作并完成實驗②準確讀取數據、記錄數據并在獲得的定量數據基礎上進行計算和解釋結果,還考查了更高層次的技能,如結合考慮實驗數據的可靠性、精確性自行決定實驗次數,并在每個實驗的結尾部分都設有“反思”環節,引導學生關注實驗過程中的各個方面,特別是定量實驗中不可避免的誤差產生原因,從儀器到操作各有側重。
3.3 考試中相關細節分析
3.3.1 關于實驗儀器
關于“滴定管”。A level課程所用教材中提及的都是一種二合一的滴定管。樣式同傳統酸式滴定管,但旋塞為聚四氟乙烯材質,所以不用擔心因長期接觸堿液而使玻璃粘連。而且旋塞左端有用于固定的聚四氟乙烯螺母。這樣在使用中就不用擔心因旋塞松動而造成漏液。所以教師不會強求學生用哪個手操作,考試題中更不會有這樣的問題。
關于“簡易量熱計”。在題2的反應熱測定實驗中儀器簡單得讓人不敢相信,只要求在250 mL的燒杯中放入一個塑料杯,因為大小合適的塑料杯比較難找,所以實驗時用一次性紙杯代替。沒有蓋子,更沒有所謂的“環形玻璃攪拌棒”,學生被要求直接用溫度計攪拌溶液,同時讀數。可能因為內層是塑料或紙質的,攪拌時溫度計與其接觸不用擔心會損壞。
3.3.2 關于實驗操作
關于“配制一定物質的量濃度的溶液”的操作。題1中有“配制一定物質的量濃度的Na2CO3溶液”的要求。國內高中課程中相關實驗有幾個明確的步驟:①計算;②稱量;③溶解;④轉移;⑤定容。A level課程中省去了第③步最后的“冷卻到室溫”和第④步“輕輕振蕩容量瓶”的要求。第⑤步定容只提出“向容量瓶中加蒸餾水至刻度線”,沒有刻意要求使用膠頭滴管。
關于轉移溶液的操作。CIE實驗中當遇到將試劑瓶中的溶液轉移到滴定管或將燒杯中的溶液轉移到容量瓶都是允許使用漏斗的。為了防止溶液間相互污染或清洗后潮濕的漏斗降低原溶液的濃度。實驗時會根據需要發給學生多個潔凈干燥的漏斗,確保不需要重復使用。
3.3.3 關于定量實驗中的計算
CIE實驗操作考試中的計算總是顯得很“簡單”,就像前兩個實驗題中(c)計算,分了幾個連續的小題,環環相扣,將難度降到了最低。計分時每小題答對各得1分,每一題中答案保留3~4位有效數字,再得1分。所以如果學生的最后答案錯誤,主要原因多是出在實驗操作上,而不是后續計算的問題。別以為CIE考試都是如此簡單的,類似的計算如果出現在選擇題試卷中也和國內考試題一樣,是要求學生直接給出答案的。實驗題中這樣設置問題,只是為了體現重在考查學生動手操作能力以及對該實驗數據的分析和評價能力。