新课程高考化学探究性试题的特点与启示

曾兵芳

新课改提倡以科学探究的方式进行学习，以科学探究为突破口。《普通高中化学课程标准》要求学生通过亲身经历和体验科学探究活动，激发学习的兴趣，增进对科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，初步形成科学探究能力。2013年，除了广西省，其他省、市、自治区全部参加了高中新课程高考。作为改变传统教学方式与学习方式、培养学生科学探究能力和创新能力、提高学生科学素养的科学探究，如何在新课程高考化学卷中体现，是关系新课改顺利推进乃至成败的关键，也是广大化学教师所面临的共同问题。

化学探究性试题是通过阅读、理解、分析试题所提供的信息或解题材料，结合化学基础知识和基本技能，模拟科学研究方法，提出猜想与假设，拟定探索方案设计实验，根据实验进行分析和推理进而得出结论的一种新题型。探究性试题能较好地考查学生进行探究性学习的参与度、进行探究性学习的一般方法及对高中化学中的元素及其化合物知识、化学反应原理、化工和化学实验等方面知识的熟练程度。这一新题型，已经引起了广大教师和高考命题专家的极大兴趣和广泛关注。本文通过对2007～2013年新课程高考化学卷所涉及的探究性试题进行研究，归纳其命题特点，以其获得对科学探究能力试题的命制和高中化学教学的有益启示。

一、新课程高考化学探究性试题的特点

1.试题情景具有新颖性和真实性

关注社会，联系生产、生活实际是高中化学新课程的理念，也是新课程高考化学考试大纲中“化学科命题注重测量自主学习的能力，重视理论联系实际，关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，以促进学生在知识和技能、过程和方法、情感、态度和价值观等方面的全面发展”的“考核目标与要求”。2007年以来，新课程高考化学卷无论是以必考模块形式出现，还是以选考模块形式呈现的试题中，科学探究能力都是命题者重点关注的对象，相关试题所占分值比重较大，均在40%～70%之间。

科学探究能力是内隐的，一般无法直接看到，只能通过学生在探究过程中的外显活动表现出来。科学探究是一种活动，也只有在实际的探究活动中学生的探究能力才能表现出来，因而考查学生科学探究能力的最好形式是让学生进行真实的科学探究活动。[1]由此，用于评价考生科学探究活动的纸笔测试中的化学问题，也应具有一定真实的情景，它有利于学生将科学探究活动中的学习内容迁移到解决新问题中来。不仅如此，试题选材只有具备了一定的真实性，才容易激发考生解决问题的兴趣，提高其适应社会、认识世界的能力，增强其社会责任感。[2]2007年以来，新课程高考化学卷中有关科学探究能力考查的试题选材大多来自实际应用情景和真实情景，情景新颖，内容涉及了诸如环境、医药、化工、学生生活实际和学生真实实验等，使得学生在具体情境和问题解决中增进了对化学知识的理解，进而综合地迁移和运用，也可以引导学生认识科学、技术、社会与环境之间的相互关系，并从化学视角分析和解决实际问题，同时有助于“情感态度和价值观”课程目标的达成。而且，新课程高考化学卷中有关科学探究能力考查的试题以数据表格、图表、装置图、流程图、关系曲线和文字表述等形式呈现，这一图文并茂的特点，不仅体现了学科的价值性、美化了试卷结构，而且能有效地促进考生多途径获取信息能力的提高。这一特点也与“能够通过对实际事物、实验现象、实物、模型、图形、图表的观察，以及对自然界、社会、生产、生活中的化学现象的观察”从而进行“接受、吸收、整合化学信息的能力”考查的新课程高考的要求相符合。如2009年的浙江卷以“超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2”为真实情景，以数据表格、图表、模型、关系曲线和文字表述等形式呈现，考查元素化合物的性质、化学反应原理、化学计算、实验知识等内容及实验设计、数据处理、解释与结论的探究能力。该题以解决化学实际问题为思路进行设问，问题情景真实，能考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力和科学探究的能力，最终达到分析和解决（解答）化学问题。

2.完整探究与局部探究评价相结合

依据不同的标准，我们可将科学探究活动划分为不同的类型。如依据在探究活动中师生所起作用的程度不同，可分为定向探究和自由探究；依据构成探究活动的要素的多少，可分为局部探究和完整探究。局部探究是指包含部分探究要素的探究活动。课堂教学中，教师为实现特定的教学目标，往往将个别要素设计为探究活动的重点，而淡化或省略其他要素。完整探究则指包含全部探究要素的探究活动。如果力图让学生经历完整探究过程，课堂教学一般会被设计成完整探究，而不必突出个别要素。[3]而依据构成探究活动要素的多少所分类的局部探究和完整探究活动在课堂教学中的运用十分广泛，因而也是高考考查学生科学探究能力常用的探究试题题型。从2007～2013年的新课程高考化学卷来看，完整探究考查主要集中在安徽卷、广东卷和四川卷。如安徽卷从2009年首次参加新课程高考以来，都是进行完整探究活动的考查，2009年第28题以“探究有关因素对Fenton法处理含难降解有机物的工业废水的化学反应速率为载体，用试题提供的数据、图像信息接受、接收、整合信息进行探究，并补充必要条件来解决实际问题”来考查学生的实验方案设计能力、实验数据处理与解释能力、思考与交流能力；2010年第28题“某研究性学习小组探究Fe（NO3）3溶液蚀刻银的原因进行探究”为情景，考查学生的提出问题、设计实验方案、验证假设、思考与交流等科学探究能力要素等。广东卷2009年第21题以“某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究”为目的，要求考生做出猜想、设计实验方案、开展实验研究并得出结论等，较为完整地展示了“科学探究的基本过程”和“以实验为基础的科学探究方法”。2013年四川卷第9题以“探究AgNO3的氧化性和热稳定性”为情景，考查考生提出假设、实验设计、验证假设、实验评价和得出结论的能力等。而其他省份的新课程高考化学卷较多地采用了局部探究题型来进行科学探究能力考查。如2009年福建卷第12题考查的是实验数据处理与解释能力；海南卷第16题第3问的“提纯某Fe2O3样品的实验方案设计”和江苏卷第19题第5问的“以苯甲醛和乙醇为原料合成苯乙酸乙酯的实验设计”，考查的都是实验方案设计能力；此外还有2011年宁夏卷第28题（5）小问的“实验设计”、浙江卷第27题的“实验结果处理”，2013年北京卷第28题（4）小问的实验方案设计、重庆卷第9题（3）小问实验现象的分析、浙江卷第29题（6）小问的实验方案设计，等等。

3.考查要素突出实验数据的分析处理和实验设计

科学探究有两层含义，其一是指科学家用于研究人类未知的自然界的各种活动；其二是指学生用以获取知识、领悟科学的思想观念，领悟科学家研究自然界所用的方法进行的各种活动。科学探究过程大致要经历八个步骤：提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、结论与解释、反思与评价、表达与交流。对学生科学探究能力的评价也主要遵循这八个要素进行。但通过对2007年以来的新课程高考探究性试题进行内容分析，我们发现，化学试题所考查的科学探究能力要素主要集中于实验数据的分析处理和实验设计中。笔者以2009年新课程高考化学卷中科学探究能力组成要素考查的统计为例进行分析[4]，具体见下表。

由于近年来新课程高考化学卷中有关科学探究能力的评价主要通过实验来考查，如制定计划能力实际上是通过实验方案设计来考查，进行实验能力是通过用语言描述操作步骤来考查，解释与结论能力是通过对实验数据处理和解释来考查，反思与评价能力是通过对实验方案及结果评价来考查，所以在进行统计时，上述四个要素的能力是相对应的。由表可知，对科学探究能力的考查，考查最多的科学探究能力要素是解释与结论能力（实验数据处理与解释能力），考查次数为15次；制定计划能力（实验方案设计能力）的考查次数为8次，位居第二；进行实验能力（用语言描述操作步骤能力）的考查次数为7次，位居第三；反思与评价能力（实验方案及结果评价能力）的考查次数为5次，位居第四；而其他科学探究能力组成要素的考查次数都很少，如猜想与假设能力、表达与交流能力各为1次，提出问题能力与收集证据能力没有被考查。笔者认为，这主要是因为，科学探究是一种活动，只有在实际的探究活动中，学生的探究能力才能表现出来，因而考查学生科学探究能力的最好形式是让学生进行真实的科学探究活动。但在我国目前的大规模教育考试中，这一考查形式难以有效实施，纸笔测验仍是力图体现这种考查要求的最主要的形式，即依靠探究性试题，引导学生表现出期望的行为，并根据这些行为判断学生的探究能力水平。但受考试时间、卷面长度等因素的限制，有限的几个试题不可能引导考生表现出代表其探究能力的所有行为，即便是真实的动手操作探究，所考查的也只是这种复杂结构能力的一部分。况且，纸笔测验的试题无论怎样命制，也无法考查出在动手操作中遇到新问题时，学生调动多个探究能力元素单元灵活解决问题的水平。也正因为此，命题人员只能根据题目的内容素材，选择几个角度对学生的探究能力进行测试。一次考试考查的只是学生探究能力的很小一部分。[5]并且，目前科学探究能力主要是通过实验来考查的，在纸笔测试中，实验数据处理与解释能力、实验方案设计能力、用语言描述操作步骤能力以及实验方案及结果评价能力等，都能较客观地考查出学生的科学探究能力，因而这些能力要素考查得相对较多。

2009年新课程高考化学卷中科学探究能力组成要素考查的统计

4.集综合性、开放性与新课程理念于一体

综观2007年以来的新课程高考化学卷，其中的探究性试题所考查的内容注重综合性，渗透STS教育理念，试题选材在化工、医药卫生、营养食品、材料、能源、环境、生活与日用品等领域的实际应用情境、生产、生活实际以及科技成果方面都有涉及，将化学探究性试题知识点的检验与化学学科知识、技能、方法等相结合，对学生科学素养进行综合考查。[6]如2011年的江苏卷第19题，是以复合火箭推进剂的重要成分制取和分析为背景的综合实验题，涉及理论分析、阅读理解、读图看图、沉淀制备、沉淀洗涤、含量测定等多方面知识；2012年的安徽卷第27题，以探究某食品亚硫酸盐的含量为目的，设计探究性实验来考查考生化学实验基本操作、仪器的使用、实验方案的分析和运用相关知识进行分析综合的能力，以及运用文字表达分析解决问题的过程，并进行有关计算等，都意在考查学生对综合实验处理的能力。这些都充分体现了科学探究性试题的综合性。

《普通高中化学课程标准》要求：“习题类型要多样化，要增加实践题和开放题的比例，开放性的试题有助于学生发现和提出问题；要鼓励学生深入生活实际，调查、咨询或进行实验，最终解决化学问题；要鼓励学生综合运用已学知识，从不同角度、不同层次进行思考，创造性地解决问题。”[7]因此，在一定条件下加强试题的开放性是新课程高考以来化学命题的热点与趋势。开放性的试题有利于促进学生的发展和全面评价学生。开放性试题包括试题内容的开放、解决问题过程与方法的开放、试题答案的开放以及以上形式兼而有之的开放等多种开放形式。考生只要充分发挥思维的创造性和发散性，利用学过的知识和试题给出的信息进行解题，答案合理即可给分，只有这样，试题才能全面地考查学生的创造性思维和探究能力。[8]2007年新课程高考以来，化学试卷中大部分开放性的试题都是通过探究性试题来考查的，对于科学探究能力的评价也加强了试题的开放性，如2012年安徽卷的第28题第3问的“该课题组对固体产物（不考虑PbSO4)的成分提出假设，请你完成假设二和假设三”和第4问的“为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究”；2011年宁夏卷的第28题第4问“请你设计一个实验，用化学方法区分钙和氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象”等。

二、启示

1.注重化学核心知识和科学方法的教学

分析2007～2013年新课程高考化学卷，我们不难看出，新课程高考强调以“能力立意”命题，更加注重能力和素质的考查，命题依据《普通高中化学课程标准》，但不拘泥于《普通高中化学课程标准》，不过分强调知识的覆盖面，突出了主干知识与核心知识的考查。新课程高考化学探究性试题主要是在物质的成分分析、性质探究、物质分离、离子检验等探究活动中，渗透化学主干知识、实验技能、科学方法与化学素养的考查。核心知识考查的是原子结构与元素周期律、离子反应、元素化合物化学性质、有机化学性质和化学反应、化学理论，以及化学实验基础知识与实验技能等基础内容；科学方法主要考查的是物质分离提纯、物质检验、条件控制、实验操作等方法。因此，化学教师应注重化学核心知识和科学方法的教学，引导学生理解化学学科的基础概念和原理，掌握化学变化的实质和规律；应重视分类与归纳、比较与求同、转化与分析推理、宏观与微观、定性与定量相结合的化学思想方法的应用。[9]

2.加强实验探究教学，培养学生科学探究能力

对学生科学探究能力的考查主要是针对科学探究过程的八要素进行的，因此，教师在教学过程中必须加强实验探究过程与方法的训练，培养学生的科学探究能力与创新能力。如在化学实验教学中，教师应安排学生做一些探究性实验，让学生能真正体验到实验探究的过程，在实验中引导学生积极思考，勇于猜想并提出假设、设计实验方案，从而选择仪器药品，进行正确的实验条件控制与操作，以达到及时发现、分析并解决实验异常现象，获得定量、定性分析化学问题的能力。这有利于学生在实验探究过程中全面掌握实验技能，有效地提高了学生的实验科学探究能力和创新能力。除此之外，课堂教学中教师应将实验探究进行常态化，只有这样，学生的科学探究能力才能得到迅速提高。因为探究教学活动是日常教学中的一个必经环节或者是某部分内容的延伸，开展探究教学活动不必刻意找一大块时间。教师要善于从教材中、从生产和生活中挖掘探究的材料，把探究课题细化、筛选成微型探究活动，穿插在教学之中。[10]

3.注重情境教学，加强与STS的联系

在新课程教育理念下，课程内容的设置不再是以传统化学学科知识体系的方式进行，而是在贯穿整个化学学科知识的基础上，重视其与科学、技术和社会（STS）的密切联系。新课程高考化学探究性试题的选材大多数来自于真实情景，内容涉及环境、能源、材料和医药等领域，从而促使学生学会从化学视角去分析和解决问题；引导学生从中提炼新的知识或发现新知识的某些特征，并结合已有知识，合理应用新信息进行推理，以达到对学生获取、理解和整合化学信息能力以及科学探究能力的考查。由此，日常教学中，化学教师应重视科学过程的教学，注重化学与科学、技术、社会等的联系，从学生已有的生活经验和将要经历的社会生活实际出发，加强化学与其他学科的整合，将化学知识的学习融入有关的社会现象和解决具体的社会问题中，引导学生在社会背景中学习化学，学会从化学学科角度解决与社会生产相关的实验问题。这不仅能促使学生更好地应对高考，而且能让学生的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观得到全面发展。

［1］［5］娄延果.谈中考纸笔测验中学生科学探究能力的考查［J］.化学教育，2007（9）：31～33.

［2］赵宇.2008年课改实验区高考化学试题情景素材的价值取向性分析［J］.教育理论与实践，2008（10B）：9～10.

［3］李英.化学探究教学“探究性程度”的评判研究［D］.长春：东北师范大学，2003

［4］曾兵芳,周兰根，聂小燕.2009年新课程高考化学卷有关科学探究能力考题的统计分析与思考［J］.中学化学教与学，2010（4）:45～48.

［6］张世勇，林芳明.科学素养理念下新课程高考化学科学探究试题的特点及启示［J］.教育测量与评价，2012（2）:50～53.

［7］中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）［S］.北京:人民教育出版社，2003.

［8］单旭峰.课程标准高考化学试题科学探究能力考查初探［J］.化学教学，2009（4）:31～35.

［9］陆余平，厉墨龙，唐力.化学思想在高考中的体现与对学生复习的启示［J］.化学教育，2006（12）：26～28.

［10］高兆芬.化学探究式教学常态化策略［J］.化学教学，2013（4）:26～27.