原創實驗題命制模型研究

2015-10-15 02:10:06江合佩

化學教學 2015年8期

摘要：針對當前實驗題命制過程存在的問題，提出遵循“真實化學”理念的實驗題命制模型，包括目標設計→素材篩選→初步命題→題目審核→題目優化五個步驟，以過硫酸鈉的制法、性質為案例闡述原創實驗題的研制過程。

關鍵詞：原創題；化學實驗題；命題模型；試題研制

文章編號：1005–6629（2015）8–0075–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 當前實驗題命制存在的問題

化學實驗對全面提高學生的科學素養有著極為重要的作用，其有助于激發學生學習化學的興趣，創設生動活潑的教學情景，幫助學生理解和掌握化學知識和技能，啟迪學生的科學思維，訓練學生的科學方法，培養學生的科學態度和價值觀。實驗教學在中學化學教學中有如此無可替代的重要地位，因此實驗題命制的價值導向顯得至關重要。然而，在實際實驗題命制過程中卻存在明顯不足。

一是人為臆造實驗情況，缺乏實證性。例如，“如何鑒別白色粉末為碳酸鈉還是碳酸氫鈉”，有些教師在設計試題的時候還是習慣性地說可以使用氯化鈣或者氯化鋇觀察是否產生沉淀來判斷，殊不知碳酸氫鈉與其反應是否會產生沉淀關鍵是碳酸氫根電離出來的碳酸根與鈣離子（或鋇離子）的乘積Q與Ksp大小比較。一般在常量濃度情況下，Q>Ksp，肯定會產生沉淀[1]。類似實驗試題的出現，對中學實驗教學導向產生了不良的影響，對學生的實證精神也產生了莫大的傷害。

二是遠離實驗室，讓學生產生疏離感。許多實驗題設計背景確實在體現時代性、創新性方面做得很好，但是由于其實驗背景基本取材于工業化學技術方面的問題，諸如“利用Fenton法降解有機污染物p-CP，探究有關因素對該降解反應速率的影響”之類的試題雖然立意很好，但是對于學生來說很難在實驗室中完成，這樣對學生實驗能力的考查僅僅停留在紙筆測驗上，很容易導致學生將更多的精力放在“刷題”即“題海戰術”中，對實驗教學導向起到了不良的影響。

2 實驗題命制模型

針對上述問題，在命制實驗題過程當中應當遵循“真實化學”理念[2]，從既有的教材拓展挖掘靈感，走進實際生產生活，使得學生體會到化學知識與生產生活緊密相連，化學就在身邊。筆者結合近年來各級試題命制經驗，提出實驗題的命制模型（見圖1）。

2.1目標設計

在進行目標設計的時候必須基于三個原則。首先，根據教材、課程標準和考試大綱對實驗教學的要求梳理出實驗題涉及到的知識點。思維導圖[3]是一個很好的將知識點網絡化、系統化的工具，不僅便于命題者直接抓住實驗題的關鍵部分，更有利于命題者平衡試題命制過程中知識點的分布，使得試題考查范圍盡可能廣（見圖2）；其次，確定本次實驗題的考查目標及側重點，從中篩選出需要考查的知識點。知識點的選擇要充分考慮到學生目前的學習狀況，同時也要考慮試題的難度、區分度、信度，將試題的功能從以往專注于考查知識本身向肯定學生已有學習成果、提升學生化學素養的方向轉變；最后，尋找激發點，找尋與目標相匹配的命題素材。

2.2 素材篩選

進行素材的篩選必須考慮三個問題。首先，素材應以學生生活經驗、學習特點及認知水平為出發點，力求避免脫離中學實驗中的實際問題，盲目地一味求新，變成學生無法完成的無效題，也就失去試題本身的肯定、檢測、發現問題的功能與價值。其次，尋找素材可以將教材和高考試題作為出發點。以廣東卷為例，07年的碘鐘問題，即以O3氧化I-為素材，探究反應物濃度與反應速率之間的關系，其素材靈感就是來源于魯科版《化學反應原理》中“利用H2O2氧化I-反應”探究反應物濃度與反應速率之間的關系，僅僅是將氧化劑H2O2換成了O3。再次，素材即切入角度選定以后，應尋找素材完善具體實驗過程和相關科學定量數據。此時可以借助網絡，尋找與素材相關度大的文獻進行下載、閱讀。最后，注意保證素材的科學性、準確性。所遴選的素材盡量選擇影響因子相對較高的權威學術雜志，同時，如果條件允許的話，最好在實驗室重現文獻過程，保證素材的科學性。

2.3 初步命題

初步命題關鍵是建立題目與目標、素材之間的聯系過程。分析素材中隱含著哪些知識、過程、方法，從素材中抽取出來，用中學生現階段可以接受的語言進行信息鋪墊，設置問題。同時需注意三個方面：一是知識點分布要合理，既要考查基本實驗儀器，也要關注實驗基本操作，更要關注實驗數據的獲得以及實驗方案的設計及評價。如果可以繼續升華，上升到考查實驗思想當然就更好了；二是要關注難易點的分布。一般來說，根據學生思考問題的習慣，應該是先易后難。當然，在素材挖掘過程當中，肯定會存在中間某個問題相對較難的情況，這個時候可以通過提示或者給足信息的方式降低思維的難度，便于學生解答；三是盡量降低問題設計的相關性。如果一個難點問題與下一個難點問題相關性過大，很可能就是學生上一個問題沒有思考清楚，下一個問題就無從解答，造成整道實驗題空白的情況，這樣對全面檢測學生實驗能力的效度就大打折扣了。

2.4 題目審核

題目審核需要關注四點：一是與原來預設的目標是否有偏差。如果原來目標設計時更多關注點是實驗前儀器的選擇、設計以及實驗中的實驗操作及數據的獲得，而實際命制出來更多的是實驗結果的評價及實驗數據的分析，這時候就需要對問題進行重新考量了；二是考查的知識點或者能力點是否有重復的地方。如果問題考查的點重復過多，就需要根據實驗題思維導圖重新選擇那些沒有涉及到的點，進行重新設計命制；三是與整份試卷有沒有重復的地方。整份試卷對學生能力的考查應該是多維度的，如果某知識點在選擇題部分已經有所涉及，那么在實驗題部分就應該果斷放棄；四是注意科學性問題。科學性除了尊重原文獻之外，在所給信息是否充足，是否符合中學階段學生思考習慣，文字描述是否合理、準確等方面都要進行精雕細刻。

2.5 題目優化

題目的優化應針對題目審核中出現的問題及時進行調整。如果與原來預設的目標產生偏差，可以集體協商探討來解決。如果考查知識點有大量重復的內容，應果斷舍棄一些相對不是很精彩的部分，然后繼續挖掘素材，從其他的角度進行設問。如果題目設置存在科學性問題，首先應從文獻的權威性上進行考量，其次是思考在語言描述上是否存在缺漏或者不合理的地方。當然題目優化最重要的部分還是要注意每道題的難度及區分度，原則上建議不要出現難度值低于0.2的試題，同時也要考慮到學生的答題量，盡量不要大部分是文字表達，其他形式如填空、選擇、作圖等需要整體考量。

3 實驗題命制案例

3.1 目標設計，明晰考點

本次實驗命題希望全方位、多角度來考查學生對物質制備、性質實驗、定量實驗的理解，同時希望將命題著眼點從重視實驗后的數據處理及評價分析轉移到實驗前方案的設計、儀器的選擇和實驗過程中的實驗操作上來，力求能夠真實反映學生實驗基本能力和將學習過的實驗知識及技能遷移應用的能力。

3.2 閱讀文獻，素材篩選

試題目標設定好以后，接著就是如何建立目標與素材之間的關系。過硫酸鈉的制備文獻分別從溫度的控制、脫氨速率等角度進行研究，為了更加契合中學生的思維習慣及學習基礎，選擇溫度控制作為命題的切入點。性質實驗部分，過硫酸鈉的氧化性及其隨著溫度的升高溶解度和溶液的pH變化都很有特點，在選擇切入點的時候，覺得關于氧化性的探究對于大部分學生來說已經非常熟悉，思維方式也是駕輕就熟，因此選擇了研究后者作為著眼點。這樣不僅可以考查初中學習過的溶解度知識，而且也可以考查高中化學的水解相關問題，這樣將初、高中知識有效整合，綜合考查學生解決問題的能力。定量實驗則從傳統定量實驗問題出發，考查如何獲取有效數據，消除干擾，進行簡單化學計算的能力。

3.3 資料整合，初步命題

對這些紛繁蕪雜的信息進行處理，選擇了實驗裝置的作用、實驗儀器、實驗操作的目的、最佳條件的選擇、實驗方案設計、實驗試劑的作用、空白實驗思想、定量計算這些能力點。學生未知的知識以已知方程式的信息形式直觀呈現，力求規范化和簡約化。在細節上，注意語言指向性明確，盡量尊重原文獻以保證科學性，同時兼顧學生的閱讀量、思維量和答題量，形成了初稿如下。

3.4 題目審核，回歸預設

初稿出來以后，反復斟酌，發現實驗三與原來預設的命題目標有出入。雖然試題在考查定量實驗部分有亮點，甚至將命題的著眼點放到了實驗思想即空白對照實驗上去了，但是縱觀整道試題，沒有一處考查到實驗操作，而實驗一、二由于素材的局限性已經很難再挖掘出新的亮點來考查實驗基本操作。斟酌再三，準備將實驗三原來的命題思路完全拋棄掉，另起爐灶。正值一籌莫展之際，想到最近熱點問題如何消除霧霾，如何提高空氣質量給了新的靈感，結合手里的素材，用過硫酸鈉消除NO的污染不就是要找的新的突破口嗎？關于氣體很容易考查實驗操作的問題，因為NO本身顏色以及氧化以后顏色的特殊性，考查實驗現象也是一個非常不錯的亮點，思索再三后，將完全顛覆后重新亮相的實驗三呈現在我們面前。

修改后的實驗三過硫酸鈉的應用研究

（5）為檢驗用Na2S2O8溶液吸收NO的可行性，某同學設計了圖5所示裝置進行實驗（已知NO不溶于NaOH溶液）。實驗步驟如下：

i.檢驗裝置的氣密性，并按圖5加入試劑；

ii.打開a和d，通入足量N2，關閉d；

iii.往裝置中通入適量NO，關閉a；

iv. ……

①請將步驟ⅳ的實驗操作補充完整。

②能證明該實驗方案可行的實驗現象是。

3.5 題目優化，臻于完美

經過試題審核環節后，與原來的預設目標基本達成一致，知識點間的重復現象基本沒有出現，同時各條設問之間的關聯性加強了，但是仍然還存在一些不足。

首先，學生需要填答的文字量太大了，有些學生為了從整體考慮將文字陳述部分直接舍棄，這樣就達不到原來預設的考查目標，得到的檢測數據也會失真。因此將實驗一第二問由填空式改為選擇式，修改后的設問變為“（2）圖3裝置Ⅰ還需補充的實驗儀器或裝置有（填序號）。a.溫度計b.酒精燈c.水浴d.洗氣瓶”。同時，因為實驗三第一空需要填答的內容過多，為了減少學生答題量，但是又能恰如其分地考查學生對整個實驗過程的理解，因此將著眼點放在分液漏斗的操作上。修改后的設問變為“①步驟iv中，對分液漏斗的操作是 ”。

其次，實驗二考查過硫酸鈉的性質實驗直接利用文獻中的圖像進行考查，由于圖像簡潔直指目標，對學生高階思維考查力度不夠，因此準備將圖像改為表格數據，并且設問也采取階梯上升式，充分挖掘素材蘊含的思維價值，修改后的實驗二變為：

（4）過硫酸鈉在不同溫度下的溶解度及其飽和溶液的pH隨溫度的變化關系如下表：