高中化学探究性实验试题编制研究

中学化学探究性试验试题编制探讨刘义东莞中学指导老师：陈红雨华南师范高校化学学院中学化学新课程改革要求通过以化学试验为主的探究活动，使学生体验科学探究过程。在新课程实行后的高考试题中，出现了考查科学探究性实力的新题型——探究性试验试题。探究性试验试题是以考核学生的科学探究实力为主要目的，并将相关化学学问点融合在试验探究过程中的试题，这类试题具有立意新奇，情境真实，解法具有探究性，思维具有发散性，答案具有多元性的特点。化学探究性试验试题在编制要把握真实性、新奇性、层次性和开放性四原则。关键词新课程探究性试验试题编制《一般中学化学课程标准（试验）》（以下简称《课程标准》）课程的基本理念之一是“通过以化学试验为主的多种探究活动，使学生体验科学探讨的过程，激发学习化学的爱好，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培育学生的创新精神和实践实力”。其课程目标也明确要求学生“经验对化学物质及其改变进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究实力。具有较强的问题意识，能够发觉和提出有探究价值的化学问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思索的实力，擅长与人合作，具有团队精神”。从而“发展学习化学的爱好，乐于探究物质改变的奇异，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇异与和谐”。为实现新课程目标，推动中学化学新课程逐步深化，体现了中学化学课程改革的新要求，自2007年实行的的新课程高考考试大纲中增加了对学生的学习实力的中试验探究实力的考查要求。“了解并初步实践化学试验探讨的一般过程，驾驭化学试验的基本方法和技能。在解决简洁化学问题的过程中，运用科学的方法，初步了解化学改变规律，并对化学现象提出科学合理的说明。”新课程实施后的07、08年广东高考试题在“科学探究实力”考查上进行了很有价值的尝试。作为新课程高考中才出现的新题型，探究性试验题既能考查考生对原有试验的理解，又能检验考生的学问迁移实力。对这些试题进行探讨，以提高对试题的把握，提高教学质量和高考备考质量无疑是必要的。一、探究性试验试题的概念“探究”一词在《现代汉语词典》中是“探究探讨、探寻追究”的意思，探究既指探究探讨的方式，也指探寻追究的过程。从心理学角度来看，探究正是遵循了建构主义的理论，提倡让学生在学习中主动建构学习对象的意义,形成新的认知结构；从教化学角度来看，它符合主体教化和创新教化的理论，强调学生的主体参加，实施创新学习。指学生在老师的指导下探讨疑点难点，有所发觉和创新，是在识记、理解、分析、综合的基础上发展的最高实力层级。探究性试验是指在未知结果的情境中,由老师给出或学生自定探究课题,让学生自己拟定试验方案,制定试验步骤,独立运用试验手段,探讨未知的现象和数据,并在获得现象或数据的基础上,通过科学抽象总结出结论的一种形式。化学探究试验是指探究探讨对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和改变特征，以及与其他对象或现象的联系的一种试验。其特点是依据试验的目的，利用已知的、外加的因素去设计试验，进行探究试验，探讨试验对象，看它会发生什么样的改变，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究试验的模式可概括为：问题--试验事实--科学抽象--结论--应用或问题--试验事实--假说及其验证--结论--应用。是学生主动主动获得化学学问、相识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定安排、进行试验、收集证据、说明与结论、反思与评价、表达与沟通等要素。探究性试验具有问题特征、收集信息特征、假设特征、验证特征和评价反馈特征。学生在探究性试验中，针对发觉的问题，在回忆总结已有的学问和阅历、收集和整理信息的基础上，作出大胆假设或猜想，并通过化学试验对提出的假设或猜想进行证明或证伪。探究性试验试题就是将考核学生的科学探究实力为主要目的，将相关化学学问点融合在试验探究过程中的试题。也即将探究性试验的过程或结果结合相关学问点设计成试题的形式，将详细的问题情境化，针对发觉的问题，在回忆总结已有的学问和阅历、收集和整理信息的基础上，作出大胆假设或猜想，并通过化学试验对提出的假设或猜想进行证明或证伪，并将试验设计、试验操作、思索分析得出结论的相关问题中部分或全部问题让考生表述出来的试题。探究性试验试题是通常为主观性试题，试题留意考查学生在解决实际问题中运用科学方法的实力。命题者可以让学生依据已知的试验目的，利用已知的、外加的因素去设计试验，进行探究试验，探讨试验对象，看它会发生什么样的改变，出现什么样的现象，产生怎样的结果；命题者也可以反向命题，即将一个试验的相关试验操作、试验结论等等先表述出来，后让考生依据所学的学问推想相关操作的缘由或得出结论的缘由。二、中学化学探究性试验试题的特点作为一种纸笔测试的试题类型，探究性试验试题和传统的试验题相比，探究性试验试题主要考察化学试验实力和科学表述实力（包括运用文字、图象、符号、公式等的实力）等。在试题设计中一般会突出问题意识，即引导学生学会视察。其特点是立意具有新奇性，内容具有丰富性，解法具有探究性，思维具有发散性，答案具有多元性，效能具有创建性。这类试题往往通过供应背景材料，设置试验情景，提出某种试验问题。它要求考生投入试验当中，主动参加探究，在探究中拓宽思维空间，挖掘自身潜力，展示自我才华，并为创建性发挥供应前提条件。设置探究性试题的目的在于提高学生学以致用，自主探究，理论联系实际分析问题和解答问题的社会实践实力、创新思维实力和综合探究实力。也即让学生能够通过以试验为主的多种探究活动，使学生体验到科学探究的过程，激发学习化学的爱好，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培育学生的创新精神和实践实力。三、中学化学探究性试验试题类型探究性试验试题的分类方法许多，依据探究形式可分为参加型和自主型2种；依据科研方法可分为试验探究验证型、计算统计分析型、理论阅历推理归纳型；依据探究试题的组成和结构分为类比探究型、假设验证型、定向归纳与定向演绎探究型、不定项自由探究型；依据试题探究的内容分为物质的组成探究型、结构探究型、化学反应与物质性质探究型、化学现象探究型、物质制备与应用探究型、化学反应速率与化学平衡探究型、化学反应热探究型等。依据探究性试验的自由度来分，主要有：定向探究与自由探究、归纳探究与演绎探究。定向探究就是对指定问题的探究，自由探究如自己提问自己解答等，具有很大的开放性；归纳探究包括对内容的概括，聚合分析等，如概括要点，内容的综合分析等；演绎探究体现为对内容的发散思索。从探究试验试题对探究的考查侧重来看，探究型试验试题可分为化学规律（原理）类探究、过程方法类探究、结果评价性探究和综合性探究四大类探究题。（一）化学规律（原理）类探究题化学规律（原理）类探究试题是对未知的化学规律或试验发生的反应原理进行探究。试题一般会供应试验探究的过程及结果，让考生结合试验的过程分析试验发生的缘由。这类问题常以基本的化学反应原理如氧化还原反应、化学反应速率及化学平衡问题作为切入点进行情境设计，通常以选择题形式出现。学生对未知的化学规律进行探究可再现科学家探究真理的过程，感知科学探究必备的素养。规律的探究过程还可起到将学问之间建立关系，打通思维通道的作用。对化学规律进行探究，可以使原来的一些学问串联成线状网状，从而优化学生当前已有的学问结构。在一般规律的探究中，老师肯定要启发学生通过对比、归纳、分析等方法独立完成，探究的过程既进行了思维训练又进行了辨证唯物主义普遍联系观的教化，真正体现了化学作为文化的育人功能。【例1】某探讨性学习小组为了探究镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组试验：（1）将镁粉投入冷水中，未见任何现象；（2）将镁粉放入溴水中，视察到只是起先时产生极少量的气泡，但溴水的颜色渐渐褪去；（3）将镁粉放入液溴中，未视察到任何明显现象；（4）向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，视察到溴的红棕色很快褪去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是A.镁粉只能干脆与溴水中的溴反应B.水是镁粉与溴发生反应的催化剂C.（2）中产生的极少量气泡是由于镁粉与水反应得到D.镁粉与溴水中的H+发生反应，导致平衡移动使溴水褪色该题将学生探究性学习的过程完整呈现出来，让考生深化探究过程，分析探究原理，结合相关试验学问，得出反应发生的原理。（二）过程方法类探究题过程方法类探究试题通常结合肯定的情境提出探究的课题，然后针对课题呈现的过程或方法的一部分，让学生结合自己所学的学问，来完善过程或方法的另一部分。这类探究问题常以反应原理作为隐含信息，要求学生能够在依据原理来解决问题。（三）结果评价类探究题结果评价类探究试题是在供应了探究过程和方法的基础上，让学生对探究过程中所获得的事实、证据进行归纳，得出正确的结论，对探究活动进行反思、对探究结果的牢靠性进行评价。这类试题常要求能够利用比较、分类、概括、归纳等方法对证据和好事进行，学生能够在依据原理来解决问题。【例2、08年广东高考试验题】某种催化剂为铁的氧化物。化学爱好小组在试验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论。请指出该结论是否合理并说明理由。本题以中学常见的试验为素材，将以错误操作作为命题的入手点，让学生评价探究的结果，考核学生的氧化还原反应学问。（四）综合性探究类题综合性探究试题往往就一个详细的化学问题或化学现象，从提出假设、设计试验方案、选择试验仪器和进行试验等方面考查学生对较完整的探究过程的了解。试题往往要求学生对化学试验方案设计的一般方法或思路比较了解，要求学生弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的学问，通过类比、迁移、分析，从而明确试验原理。依据试验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡皮，反应是否加热及温度是否限制在肯定范围，给出的药品、仪器或装置是否足够，须要补充还是筛选，仪器药品的规格等。从而选择合理的化学仪器和药品。再依据试验目的和原理，以及所选用的试验仪器和药品，设计出合理的试验操作步骤、试验装置。学生应具备识别和绘制简洁的试验装置图的实力，试验步骤应完整而又简明。在详细试验中依据视察，全面精确地记录试验过程中的现象和数据。依据试验视察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出合理的结论，之后再将可能出现的问题进行探讨或装置改进等。探究的问题可能是原理、也可能是过程，综合性强。四、中学化学探究性试验试题编制策略探究性试验命题的方式方法，将是化学新课标实施、新课程推动中须要我们仔细思索和重点探讨的问题。课程标准强调，科学探究是中学化学重要的学习方式、学习内容和目标。在纸笔测试中，设计综合探究试题，加强对科学探究实力的考查，发挥科学探究的功能，可以使学生在做科学探究试题的过程中得到全面的发展。（一）编制原则纵观近年来全国各地高考试卷，可以发觉优秀的探究性试题都具有两个基本特征：一、它是一个“真”问题。即这个问题除了已知和目标之外，有详细的问题情境，使学生解答这个问题的过程，是一个问题解决的过程而不是仅仅回忆学问的过程。二、它所考查的重点是学生的科学探究思维实力，而不是学科学问。怎样编制出优秀的探究性试题，以引导学生转变学习方式，促进老师改进课堂教学？个人觉得，探究性试验编制时除了考虑常见试题的科学性、精确性、公允性和规范性[1]教化部考试中心.《高考化学测量理论与实践》[M][1]教化部考试中心.《高考化学测量理论与实践》[M].高等教化出版社2004：232~2331.真实性原则探究性试验试题设置宗旨是让学生在解题过程中思索整个探究过程，从而培育学生科学思维方法，视察和记录试验的方法，以提高学生的科学素养。要让学生思索探究的过程，在编制试题时要追求探究情景的真实性，素材应当是取自学生周边的事物或学生熟识的社会实践活动，试题中各环节的设计，都应当力求真实再现探究情境。在实实在在的探究场景中，引导学生利用学到的学问解决社会、生活方面的一些简洁的实际问题，有利于挖掘学生潜在的动机资源和养成学以致用的习惯，激发学生学习的动机，增长他们对新学问的探求欲和探究未知领域的创建欲，并促进科学素养的形成。相对于解决那些人为编造的、虚拟的化学问题来讲，更能体现化学的学习价值。有利于对新课程中情感、看法与价值观目标的落实。学生做的一些探讨报告就是志向的试题素材，比照试验报告、探讨性学习报告等。这些探讨报告既反映了科学探究的成果，又反映了科学探究的过程和方法，我们比较简洁从中选取问题的切入点，以考查学生的科学探究实力。2.新奇性原则由于新课程的选择性，不是全部的学生都经验过某个素材的实践活动，如按活动原生态呈现的话，试题的公允性就会面临挑战。保持探究性试题的新奇性才能体现公允。故在编制探究性试验试题时必需对素材进行合理的取舍、细心的加工、科学的设计，并与新课程的教学内容紧密结合，使之具有新奇性。3.层次性原则试验探究中会产生各种各样的问题，探究过程的深化往往都围围着问题绽开，一组恰如其分的问题，能够激发学生的探究愿望，产生主动的问题解决心向。探究性试验试题的编制中应依据学生的认知结构和试验目标设置由易到难、层层递进、有探究价值的问题，力求在问题意识的驱动下，让学生自主、主动的投入其中。通过体会提出问题、猜想与假设、制定安排、进行试验、收集证据、说明与结论、反思与评价、表达与沟通等环节，体验学问的获得过程，得出结论，解决问题，实现自身主动建构与发展，从而对学生发觉问题、分析问题、解决问题的实力进行有效的培育。4.开放性原则

探究性学习是新课程改革所提倡的新的学习方式，探究性试验是指人们在结果、现象未知的状况下通过试验设计去探究,进而获得结论的试验.在探究试验过程中不同的学生的学习爱好、特长不同，在试验过程中获得的学习体验和对问题的解决方案往往不同，表现他们所学东西的呈现方式也是多种多样的。在探究性试验试题往往是一些解题方法多样化、答案不是唯一的开放性试题。试题着重考查学生对角度、多侧面、多层次地思索问题，多渠道处理信息和结果多种表述方式，培育学生的发散性思维和创新实力。（二）素材选取找寻好的联系实际的探究性试验试题素材，是一个颇令一线老师感到头疼的问题。笔者认为可以从日常生活中发觉素材，从科普、新闻中挖掘素材，尤其要从学生的学习和生活实际中选取试题素材。这一方面比较简洁将它转化为探究性问题情境，使选取的问题贴近学生的学问水平和认知实力；另一方面有利于引导教学联系学生的生活实际和社会实际，培育学生解决实际问题的实力。在学生的学习和生活实际中，哪些材料可以作为试题的素材？个人觉得，比较志向的的试题素材主要有以下几种：1.课本上的试验材料新课程教材中是新课程理念实现的载体，新课程教材试验内容丰富，有“演示试验(视察与思索)”、“探究性试验(或实践活动)”等，这些情境学生一般比较熟识，是探究性试题的很好素材。2.试验报告试验报告往往能反应试验的过程与方法，将其给予肯定的问题情境，也是不错的探究性试验素材。3.探讨性学习报告等新课程实施过程中学生开展的探讨性学习和综合实践活动，其成果往往以探讨报告的形式呈现，这些探讨报告既反映了科学探究的成果，又反映了科学探究的过程和方法，我们比较简洁从中选取问题的切入点，以考查学生的科学探究实力。（三）情境设置有了相宜的素材，将它转化为一道探究性试题，须要设置合理的试题情境。在设置试题情境时，应以科学、技术和社会中涉及的科学学问与技能为问题情境；以中学化学学问和技能为问题解决背景，即作为问题的已知条件；以科学探究实力为问题解决路径，在思维层面上考查学生科学探究实力，即问题的考点落在科学探究思维实力上。详细来说，要符合三个要求：一是问题情境的表达要充分、简练，即与解题相关的信息要充分表达，不影响解题的要省略，而不是四平八稳，主次不分；二是问题解决的背景学问要确保已知，即要确保作为已知条件的背景学问是绝大多数学生都能驾驭的，试题检测的确是探究思维实力而不过多牵涉学问的驾驭程度，以提高评价的精确性和公允性；三是问题的考点着落要精确，即要依据不同的试题素材设置不同的考点，因为不同的素材适合不同探究思维实力的考查，比如探讨结果有充分数据的素材，可以考虑用以考查对资料的分析和说明实力或推出结论实力；探讨过程表达得清楚明白的，可以考虑考查试验设计实力；探讨报告简短明白的，可以考虑考查提出问题实力或提出假设实力。（四）命题案例1.试题内容（07年广东省高考23题）已知某金属混合粉末中，除含铝外还含有铁、铜中的一种或两种，每种金属的含量都在5%以上。请设计合理试验探究该金属混合粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、容量瓶、量筒、滴管、药匙；1mol·L-1硫酸、2mol·L-1硝酸、2mol·L-1NaOH溶液、20%KSCN溶液完成以下试验探究过程：（1）提出假设假设1该金属混合粉末中除铝外还含有元素；假设2该金属混合粉末中除铝外还含有元素；假设3该金属混合粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素。（2）设计试验方案基于假设3，设计出试验方案（不需作答）。（3）试验过程依据（2）的试验方案，叙述试验操作、预期现象及结论【提示】I.在答题卡上按以下方式作答，留意前后内容对应；II.留意文字简洁，确保不超过答题卡空间。编号试验操作预期现象与结论①②③2.案例分析该题以新课程教材中的探讨性学习课题——易拉罐成分的探究为命题素材，结合高考中常见物质的检验考点重新设计，情境真实，材料新奇，作为高考试题，确保了试题的公允性；试题设计成让学生完成试验探究过程，从中体会到探究性学习的全过程。试题在设问时充分考量考生的探究实力差异，分两次设问，留意了试题的层次性；详细探究过程的题设条件不确定，而答案完全开放，就铁元素的检验就有三种方案：方案一：用药匙取入少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用；往试管A的剩余粉末中加过量稀硫酸，充分反应后，静置。取上层清液于试管B中，剩余固体备用；试管B中加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液。溶液先变成黄色，加KSCN后显血红色，结合②可知，肯定含铁。方案二：样品加稀硫酸后，取上清液，加入过量NaOH，产生浅绿色沉淀；放置一段时间后，沉淀变为红棕色方案三：取样品加稀硝酸后，取上清液稀释至无色，滴加KSCN，溶液呈血红色，样品中含Fe该题是新课程高考中的经典探究试验试题，试题设计考查较完整的探究过程，能很好地区分不同试验实力层次的考生：可以独立设计与完成试验、做过试验但理解甚浅、没做过试验等层次，在评价时加强科学评价量表在依据试题所考查的实力层次对试题赋分、参考答案及评分方案方面的实际应用，确保试题的有效性和评卷的规范性。这对中学化学要重视试验教学具有很好的导向性。

（五）命题实践1.素材选取《探究反应原理的试验案例——草酸溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液反应速率改变缘由探究》[2][2]肖常磊钱扬义.中学化学试验教学论[M].化学工业出版社,2008：66~692.情境设置草酸及酸性高锰酸钾溶液中学学生都比较熟识，情境干脆呈现探究试验过程即可保证试题情境的真实性和新奇性。3.问题设置草酸溶液中逐滴加入酸性高锰酸钾溶液时，涉及到中学化学中的氧化还原反应学问点及反应速率的影响因素学问点，相对氧化还原反应，速率的影响学生的理解更好一些，为此建议将速率的影响因素作为起点较低的设问点，氧化还原问题放后，从而体现试题的层次性。因该探讨报告有充分数据的素材，故考虑用以考查对资料的分析和说明实力或推出结论实力。4.试题内容向草酸（H2C2O4）溶液中逐滴加入酸性高锰酸钾溶液时，溶液褪色总是先慢后快试验（1）：在2支试管中分别加入10mL等浓度的草酸溶液，在1号瓶中加入少量硫酸锰固体。后在两支试管中加入0.1mol·L-1的高锰酸钾溶液。现象如下（表1）表1加入药品不加硫酸锰的硫酸酸化的草酸溶液加少量硫酸锰的硫酸酸化的草酸溶液试验现象（褪色时间）褪色很慢（30s）褪色很快（2s）试验（2）：在2支试管中分别加入5mL等浓度的草酸溶液，在2号试管中再加入10滴稀硫酸，然后加入5滴0.1mol·L-1的高锰酸钾溶液。现象如下（表2）表2编号1号试管2号试管褪色时间现象100s90s均有气泡产生；2号试管的溶液褪色比1号试管的溶液快，它们颜色改变如下：紫红色→红色→橙红色→橙色→黄色→无色。试验（3）：取3支试管分别加入5mL等浓度草酸溶液，然后在1、2、3号试管中依次加入10滴、1mL、2mL稀硫酸溶液，各加入5滴0.1mol·L-1的高锰酸钾溶液，然后置于温度为65℃的水浴中加热。视察现象（表3）。表3编号1号试管2号试管3号试管褪色时间试验现象90s100s120s均有气泡产生；1号试管的溶液褪色比2、3号试管的溶液快，它们颜色改变如下：紫红色→红色→橙红色→橙色→黄色→无色。该探讨性学习小组提出猜想与假设的理论依据是（从化学反应原理的角度作答）：。（2）设计试验（1）对应的假设是；试验（1）得出的结论是。（3）由试验（2）和试验（3）得出的结论是；（4）据有关现象写出草酸溶液与酸性高锰酸钾溶液的离子方程式：。以考核学生的科学探究实力为主要目的的探究性试验试题，在编制过程中要要突出问题意识，即引导学生学会视察。试题的情境应当留意真实性，立意具有新奇性，问题设置具有层次性，解法具有探究性，思维具有发散性，答案具有开放性。让学生在解题过程中能够体验到科学探究的过程，激发学习化学的爱好，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培育学生的创新精神和实践实力。试题编制工作好比雕刻艺术。选择素材时对素材的谛视，就像在描绘雕刻作品的轮廓；将素材转化为一道试题编写出来，就像雕刻出作品的初胚；而最终敲定的试题，就像雕刻艺术成品一样是经过反复推敲、打磨而成的。在试题编制过程中要多角度、多层次思索，要一再推敲试题有没有对素材的探讨数据或探讨过程断章取义而导致试题情境有歧义甚至出现科学性错误，要思索考生的学问实力状况，思索学生是否能在解题过程中体验到科学探究的过程并激发学习化学的爱好，从而提高他