高中化学探究性实验试题编制研究

1高中化学探究性实验试题编制研究刘义东莞中学指导教师：陈红雨华南师范大学化学学院摘要高中化学新课程改革要求通过以化学实验为主的探究活动，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能力的新题型——探究性实验试题。探究性实验试题是以考核学生的科学探究能力为主要目的，并将相关化学知识点融合在实验探究过程中的试题，这类试题具有立意新颖，情境真实，解法具有探索性，思维具有发散性，答案具有多元性的特点。化学探究性实验试题在编制要把握真实性、新颖性、层次性和开放性四原则。关键词新课程探究性实验试题编制《普通高中化学课程标准（实验）》（以下简称《课程标准》）课程的基本理念之一是“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力”。其课程目标也明确要求学生“经历对化学物质及其变化进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力，善于与人合作，具有团队精神”。从而“发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐”。为实现新课程目标，推进中学化学新课程逐步深入，体现了高中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能力的中实验探究能力的考查要求。“了解并初步实践化学实验研究的一般过程，掌握化学实验的基本方法和技能。在解决简单化学问题的过程中，运用科学的方法，初步了解化学变化规律，并对化学现象提出科学合理的解释。”新课程实施后的07、08年广东高考试题在“科学探究能力”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，探究性实验题既能考查考生对原有实验的理解，又能检验考生的知识迁移能力。对这些试题进行研究，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、探究性实验试题的概念“探究”一词在《现代汉语词典》中是“探索研究、探寻追究”的意思，探究既指探索研究的方式，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，倡导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；从教育学角度来看，它符合主体教育和创新教育的理论，强调学生的主体参与，实施创新学习。指学生在老师的指导下探讨疑点难点，有所发现和创新，是在识记、理解、分析、综合的基础上发展的最高能力层级。探究性实验是指在未知结果的情境中,由教师给出或学生自定探究课题,让学生自己拟定实验方案,制定实验步骤,独立运用实验手段,研究未知的现象和数据,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。化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对2象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为：问题--实验事实--科学抽象--结论--应用或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用。是学生积极主动获取化学知识、认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、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。探究性实验具有问题特征、收集信息特征、假设特征、验证特征和评价反馈特征。学生在探究性实验中，针对发现的问题，在回忆总结已有的知识和经验、收集和整理信息的基础上，作出大胆假设或猜想，并通过化学实验对提出的假设或猜想进行证实或证伪。探究性实验试题就是将考核学生的科学探究能力为主要目的，将相关化学知识点融合在实验探究过程中的试题。也即将探究性实验的过程或结果结合相关知识点设计成试题的形式，将具体的问题情境化，针对发现的问题，在回忆总结已有的知识和经验、收集和整理信息的基础上，作出大胆假设或猜想，并通过化学实验对提出的假设或猜想进行证实或证伪，并将实验设计、实验操作、思考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。探究性实验试题是通常为主观性试题，试题注重考查学生在解决实际问题中运用科学方法的能力。命题者可以让学生根据已知的实验目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，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，即将一个实验的相关实验操作、实验结论等等先表述出来，后让考生根据所学的知识推测相关操作的原因或得出结论的原因。二、高中化学探究性实验试题的特点作为一种纸笔测试的试题类型，探究性实验试题和传统的实验题相比，探究性实验试题主要考察化学实验能力和科学表述能力（包括运用文字、图象、符号、公式等的能力）等。在试题设计中一般会突出问题意识，即引导学生学会观察。其特点是立意具有新颖性，内容具有丰富性，解法具有探索性，思维具有发散性，答案具有多元性，效能具有创造性。这类试题往往通过提供背景材料，设置实验情景，提出某种实验问题。它要求考生投入实验当中，积极参与探究，在探究中拓宽思维空间，挖掘自身潜力，展示自我才华，并为创造性发挥提供前提条件。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能力、创新思维能力和综合探究能力。也即让学生能够通过以实验为主的多种探究活动，使学生体验到科学探究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。三、高中化学探究性实验试题类型探究性实验试题的分类方法很多，根据探究形式可分为参与型和自主型2种；根据科研方法可分为实验探究验证型、计算统计分析型、理论经验推理归纳型；根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；根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。根据探究性实验的自由3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考。从探究实验试题对探究的考查侧重来看，探究型实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实验发生的反应原理进行探究。试题一般会提供实验探究的过程及结果，让考生结合实验的过程分析实验发生的原因。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索真理的过程，感知科学探究必备的素质。规律的探究过程还可起到将知识之间建立关系，打通思维通道的作用。对化学规律进行探究，可以使原来的一些知识串联成线状网状，从而优化学生当前已有的知识结构。在一般规律的探究中，教师一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育，真正体现了化学作为文化的育人功能。【例1】某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：（1）将镁粉投入冷水中，未见任何现象；（2）将镁粉放入溴水中，观察到只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色逐渐褪去；（3）将镁粉放入液溴中，未观察到任何明显现象；（4）向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观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.镁粉只能直接与溴水中的溴反应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，让考生深入探究过程，分析探究原理，结合相关实验知识，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一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知识，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，要求学生能够在根据原理来解决问题。（三）结果评价类探究题结果评价类探究试题是在提供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、对探究结果的可靠性进行评价。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，学生能够在根据原理来解决问题。【例2、08年广东高考实验题】某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣小组在实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4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。本题以中学常见的实验为素材，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知识。（四）综合性探究类题综合性探究试题往往就一个具体的化学问题或化学现象，从提出假设、设计实验方案、选择实验仪器和进行实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实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，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。根据实验的目的和原理，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控制在一定范围，给出的药品、仪器或装置是否足够，需要补充还是筛选，仪器药品的规格等。从而选择合理的化学仪器和药品。再根据实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验操作步骤、实验装置。学生应具备识别和绘制简单的实验装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。在具体实验中根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。根据实验观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讨论或装置改进等。探究的问题可能是原理、也可能是过程，综合性强。四、高中化学探究性实验试题编制策略探究性实验命题的方式方法，将是化学新课标实施、新课程推进中需要我们认真思考和重点研究的问题。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，加强对科学探究能力的考查，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，可以发现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，有具体的问题情境，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知识的过程。二、它所考查的重点是学生的科学探究思维能力，而不是学科知识。怎样编制出优秀的探究性试题，以引导学生转变学习方式，促进教师改进课堂教学？个人觉得，探究性实验编制时除了考虑常见试题的科学性、准确性、公平性和规范性[1]之外，还把握以下几个原则。1.真实性原则探究性实验试题设置宗旨是让学生在解题过程中思考整个探究过程，从而培养学生科学思维方法，观察和记录实验的方法，以提高学生的科学素质。要让学生思考探究的过程，在编制试题时要追求探究情景的真实性，素材应该是取自学生周边的事物或学生熟悉的社会实践活动，试题中各环节的设计，都应该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知识解决社会、生活方面的一些简单的实际问题，有利于挖掘学生潜在的动机资源和养成学以致[1]教育部考试中心.《高考化学测量理论与实践》[M].高等教育出版社200