命制化學實驗探究原創試題的實踐與思考

陳廷俊

摘要：分析了近年江蘇高考化學實驗探究試題的考查要求和命題特點，以鐵元素及其化合物實驗探究題的命制過程為例，闡述了命制原創試題的命題意圖和操作程序。通過對學生成績的統計分析，結合試題的難度、區分度和學生的答題錯誤，建議命制原創試題要關注材料的真實性、問題的層次性和思維的深刻性。

關鍵詞：化學實驗；原創題；鐵元素及其化合物

文章編號：1005–6629（2015）1–0077–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 江蘇高考實驗探究題的考查要求和命題特點

2014年江蘇省普通高中《學業水平測試（選修科目）說明》在“考試內容及要求”部分明確指出：（1）了解并初步實踐化學實驗研究的一般過程，掌握并應用化學實驗的基本方法和技能；（2）具有較強的問題意識，能夠在給定情境中通過分析、判斷提出有探究價值的化學問題；（3）能設計解決簡單化學問題的實驗探究方案，能運用觀察、實驗、閱讀資料等多種手段收集證據，能運用比較、分類、歸納、概括等方法形成探究結論；（4）能對探究方案、探究過程、探究結論等進行分析、比較和評價，能用化學用語準確地表達探究結果，并應用探究結果解決相關問題[1]。

分析近四年江蘇高考實驗探究綜合題發現，試題均以真實的化學工業流程為命題材料，加強了對化學實驗原理、氧化還原反應規律，物質制備、分離、提純、檢驗，儀器選擇、實驗方案補寫與設計等知識點的考查。要求學生能讀懂工業流程和圖表信息，從化學視角分析解決實際問題，能根據要求正確補寫和設計化學實驗方案。試題注重對學生化學思維能力的考查，有一定的難度和具有較好的信度、區分度，體現了高中化學課程的“寬基礎、厚實踐、重能力”的特色。本文以鐵元素及其化合物實驗探究題的命制為例，闡述該類試題命制意圖和程序，并結合測試結果討論此類原創試題命制需注意的問題。

2 命題意圖

試題選用“工業上以FeSO4為原料制備CoxFe3-xO4”為命題材料，綜合考查學生在工業生產流程背景下對實驗原理的理解，加熱固體實驗儀器的選用，沉淀洗滌操作和現象、實驗關鍵步驟的理解，實驗方案的完善以及對題目所給信息的獲取、處理和應用能力。引導中學教師重視實驗教學，重視培養學生的化學實驗能力，充分發揮化學實驗在學習中的作用。涉及的典型考點為：

（1）新情境下氧化還原反應化學方程式的書寫。讓學生通過類比“FeSO4與NaOH反應生成的Fe（OH）2不穩定，在空氣中易被氧化為Fe（OH）3”，書寫“向FeSO4溶液中加入NaOH溶液，在40℃下攪拌生成FeOOH晶種的反應的化學方程式”，重點考查學生運用氧化還原反應規律解決問題的能力。

（2）化學實驗原理的考查。“生長槽中放入鐵皮的目的”和“吹入空氣的作用”是步驟（1）中反應的延續，讓學生通過分析鐵皮消耗生長槽中的H2SO4生成FeSO4，吹入的空氣又氧化FeSO4生成FeOOH，使晶種生長，進一步加深對化學反應原理的理解和應用。

（3）實驗室加熱固體操作的考查。FeOOH在200～ 300℃下加熱脫水生成Fe2O3，讓學生選擇相關實驗儀器，重點考查學生的實驗基本操作能力。

（4）實驗安全知識。主要考查H2（CO）等還原CuO（Fe2O3）時要先通入氣體排出裝置中的空氣，以防止發生爆炸。

（5）沉淀的洗滌操作。通過考查檢驗粗產品是否洗滌干凈的實驗操作和現象，訓練學生的實驗規范表達能力，幫助學生復習SO4 2-的檢驗方法。

（6）制備CoSO4·7H2O晶體實驗步驟補充完善。主要考查學生閱讀和提取信息的能力，通過查閱Fe（OH）3、Fe（OH）2、Co（OH）2的溶度積，向學生提供相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH，讓學生找到分離Fe（OH）3沉淀的pH范圍。實驗補充完善的關鍵點是學生要能夠分析“LiCoO2→CoSO4”中鈷元素化合價是降低的，應該選擇還原劑而不是氧化劑，加深對H2O2性質的理解。

3 原創試題命制程序

江蘇化學高考按分數確定等級：前5%為A+、5%～ 20%為A、20%～50%為B、50%～90%為C，屬于常模參照測驗。測量學家伊貝爾認為常模參照考試試題的區分度在0.4以上表明此題的區分度很好，0.3～0.39表明此題的區分度較好，0.2～0.29表明此題的區分度不太好需修改，0.19以下表明此題的區分度不好應淘汰。標準差越小，表明數據越聚集；標準差越大，表明數據越離散。標準差的大小因測驗而定，如果一個測驗是學術測驗，標準差大，表示學生分數的離散程度大，更能夠測量出學生的學業水平。不同難度的題目對于不同水平的人來說區分度是不同的。鑒于全體受測者的能力分布往往是呈正態的，測驗中題目難度的分布也基本為正態分布，即難、中、易都有分布，中等難度題目最多。只有這樣才能保證整個測驗有較高的鑒別力。從統計結果來看：試題平均得分6分，難度0.4，區分度0.46，標準差0.82。試題偏難、具有較好的區分度。其中19-（1）（2）區分度較低，但從命題的預期要求來講，就是為了區分A等級，這與A等級占20%比例的要求基本一致，具有較高的效度和信度。同時，也反映了新情境下氧化還原反應方程式的書寫依然是學生學習的難點，為下階段復習指明了方向。

5 對命制原創試題的思考

5.1 材料的真實性

選取真實材料和信息是命制高質量原創試題的關鍵。倪娟認為：“凡在學科知識角度或與社會化工實際生產領域相一致的題目就是真實的，而非真實性問題約定俗成地理解就是錯誤的知識或錯誤的情境，也就是不科學、不真實的。[4]”劉江田認為：“原創的真實性化學試題能減少考試的練習效應，有利于公平、客觀地考查學生的學業水平和分析解決實際問題的能力，有效地遏制題海戰術，引導化學教學全面落實化學課程目標。[5]”可見，命題材料的真實性可以拉近學生在校學習與今后社會實踐活動的距離，降低考生獲取和解讀信息的難度，克服學習內容的抽象性，促進理解和記憶的保持；有利于學習的強化和遷移，有利于問題的設計和參考答案的編制，從而提高試題質量。

5.2 問題的層次性

心理學研究表明，成功體驗對動機的激發作用大于失敗體驗，成功體驗不僅可對動機起強化作用，而且容易使學生產生成功感和自我滿足感。因此，原創試題在設計問題時要根據學生的認知規律和接受水平、課程標準和考試說明的要求，兼顧各層次學生之間存在的個體差異，所設計問題的難度應有區別，要有一定的梯度，突出層次性。好的試題是考生與化學的一次對話和交流，大部分考生看不懂和不會做的問題不是好問題，好的問題應該讓學生感覺可讀、可做。實際上，在進行定稿之前的“磨題”，大部分時間是用來降低問題“門坎”，使問題更具層次感，為問題的解決提供認知基礎，讓大多數考生都能“進門”。只有“進門”，才能有機會“解題”，才能獲得成功的體驗，不斷增強學習化學的自信心。

5.3 思維的深刻性

《普通高中化學課程標準》（實驗）指出：高中化學課程評價既要促進全體高中學生在科學素養各個方面的共同發展，又要有利于高中學生的個性發展。高中階段測試應重視考查學生綜合運用所學知識、技能和方法分析和解決問題的能力，而不單是強化解答習題的技能，應注意選擇具有真實情景的綜合性、開放性的問題，而不宜孤立地對基礎知識和基本技能進行測試[6]。顯然，高考越來越強調以“能力立意”的命題思想，試題多以化學基本原理和典型的物質性質為知識載體，從認識分析實際問題角度設問，考查的內容是對教材中常見實驗基本原理、操作技能的認識和分析。因此，問題設計要充分體現化學實驗的實踐性和探究性，訓練學生化學思維的深刻性。讓學生通過對化學實驗的分析和討論，根據問題的基本特征和化學信息進行多角度觀察、聯想、歸納、推理，抓住事物的本質規律，深入理解問題的特征及知識點之間的聯系，學會透過現象看到問題的本質，發展運用化學思想方法解決實際問題的思維能力。

后記：感謝南京市教研室劉江田老師和參與命題的陳懿、孫永輝、蔣金虎、戴建良、徐守兵、江偉老師！

參考文獻：

[1]江蘇省教育考試院. 2014年江蘇省普通高中《學業水平測試（選修科目）說明》（物理化學生物）[M].南京：江蘇教育出版社，2013：11，28.

[2]李和平.現代精細化工生產工藝流程圖解（第1版）[M].北京：化學工業出版社，2014：2，316～318.

[3]丁慧，潘帥軍等.由鋰離子電池正極廢料制備電池級硫酸鈷的研究[J]，河南師范大學學報（自然科學版），2007，35（2）：193～194.

[4]倪娟.論化學高考命題思想——真實性[J].化學教育，2013，（3）：37～41.

[5]劉江田.真實性化學問題命題研究[J].化學教育，2007，（1）：13～16.

[6]中華人民共和國教育部制訂.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003：35.