新加坡GCE O-Level化学实验操作考查评介与启示

梁正誉　邓峰　石子欣　杨维震

摘要： 新加坡GCE O-Level化学实验操作考查属于新加坡中学生年度选拔性结业考试的化学科必考科目。以实验操作考查的2023年考试大纲及2019年试题为例，介绍其考查方案、考查目标、考查内容、考查标准及试题设计，据此探讨对我国中考、学业水平考试中的化学操作考试乃至纸笔测验中实验题的启示。我国化学实验操作考试可逐步过渡为考试前不公布题库和考题；考查目标强化实验设计、分析与评价能力；适当增大探究性实验的开放度；依据课标建立指向化学实验能力的考查标准；丰富纸笔测试的实验题型，尝试考查作图题和论述题。

关键词： GCE； O-Level； 实验操作； 中考化学； 学业水平考试

文章编号： 10056629（2023）10008507 中图分类号： G633.8文献标识码： B

1 问题的提出

在教育部《关于加强和改进中小学实验教学的意见》等文件发布后，自2019年起，各省市统一将实验操作纳入初中学业水平考试（以下简称“中考”），部分地区也将实验操作纳入省级普通高中学业水平考试（以下简称“学业水平考试”）［1，2］。过去“纸上谈兵”式的化学实验能力评价方式已有相当程度的改观。但由于我国中考和学业水平考试中的化学实验操作考试全面起步不久，某些方面还有待继续探索。譬如，各地对考试目标的界定不甚明确；试题主要从题库抽取，相对固定；题型略显单一，均为操作题；评分标准主要指向操作技能，较少涉及数据处理、方案评价等其他实验能力。

在华人占大多数的新加坡，也有类似的中学生化学实验操作考试——新加坡GCE O-Level（The Singapore-Cambridge General Certificate of Education Ordinary Level）化学实验操作考查（Practical Assessment）已实施多年，依据化学科考试大纲（Syllabus 6092，以下简称“考纲”）开展［3］。其考查目标明确，考查内容广泛，题型多样，考查标准从多方面指向化学实验能力。因此我们可以部分地借鉴新加坡的经验，为我国化学实验考试评价改革提供参考。

然而，目前专门讨论新加坡GCE O-Level实验操作考查（以下简称“实验操作考查”）的文章较少。在中国知网以“O-Level”为“篇关摘”进行检索，结果显示截至2023年6月1日，国内有9篇文献介绍新加坡GCE O-Level各學科考试［4～12］，研究主题多为理科试题分析，仅有1篇文献评价了化学考试［13］，但没有详细介绍实验操作考查。为了提供针对性的参考，本文以实验操作考查的2023年考纲和2019年试题为例，重点介绍其考查方案、考查目标、考查内容、考查标准与试题设计，据此探讨其对我国中考和学业水平考试的化学实验操作考试，乃至纸笔测试中实验题的启示。

2 新加坡GCE O-Level化学实验操作考查简介

实验操作考查是新加坡GCE O-Level化学考试的必考项目，主要由接受了4年（快捷课程班）或5年（普通课程班）中学教育的新加坡中学生参加［14］。化学考试的总成绩被英联邦各国承认，作为考生申请就读新加坡或海外英联邦国家的大学预备班或专科学院的依据之一［15］。实验操作考查的考查方案、考查目标、考查内容、考查标准在考纲中均有明确的规定。

2.1 考查方案

新加坡GCE O-Level化学考试共三场，每场间隔约两周。实验操作考查通常为第一场考试，考前不会公布题库。实施考查时，考生须在1小时50分钟内独立完成实验操作，并用纸笔作答试卷3的题目。考查成绩取卷面分，总分40，占化学考试总成绩的20%（见表1）。

值得一提的是，实验操作考查的方案曾有变革——2006至2017年间，新加坡采用“学校科学实践考核”（School-based Science Practical Assessment，简称SPA）的评价方式。SPA不限制考试时长，由若干位考生所在学校的化学教师监考并评分［16］，并允许根据多次评估折算总成绩。自2018年起，SPA改为限时测试，由国家统一命题、组织考试与评分。尽管形式在变化，实验操作考查始终作为化学必考项目，旨在测查考生的化学实验能力。

2.2 考查目标

实验操作考查对化学实验能力的关注同时体现在考查目标上（Assessment Objectives，简称AO）。AO涵盖三个维度：（1）知识与理解（AO1）；（2）信息处理与问题解决（AO2）；（3）实验技能与探究（AO3）。实验操作考查主要以AO3的要求为导向（见表2），考生须在试卷3提供的指引下选用合适的仪器与方法，独立完成3～4个实验，并在试卷3上记录现象、分析数据、推理结论、设计与评价实验方案。

考查目标将化学实验能力划分为四个“技能领域”（Skill Areas），并规定了相应的考查权重（见表3）。其中“实验设计（P）”占15%，其他技能领域“操作、测量和观察（MMO）”“数据和现象的呈现（PDO）”与“分析、结论和评价（ACE）”共计占85%。纵览表3，技能领域的划分顺序对应科学探究的一般过程——根据一定目的或猜想设计实验方案；进而完成实验操作，观察现象并记录数据；通过分析所处理的数据得出实验结论，并进行反思与评价。实施考查时，试卷3依据权重设置相应题目来测查不同的技能领域，据此评价考生AO3的达成情况。

2.3 考查内容

上述4个技能领域的测查离不开考查内容作为载体。考查内容体现于不同实验主题下的问题任务和操作技能中。首先，实验操作考查的命题范围与纸笔测试基本一致。实验主题选自下述六个模块：实验化学、原子结构与化学计量、化学反应、元素周期律、空气、有机化学。可见，实验主题较广泛，实例可见本文试题例析。

其次，每个实验在上述六个模块的内容中设计相应的问题任务来测查四个技能领域。对于“操作、测量和观察（MMO）”，实验操作考查要求考生能用合适的仪器记录一系列测量结果（见试题例析的例1）；对于“数据和现象的呈现（PDO）”与“分析、结论和评价（ACE）”，则可能涉及不需要用到实验仪器的数据分析题（见例2）。另外，通常会有1道试题专门测查技能领域“实验设计（P）”，要求考生应用、整合上述六个模块的知识来设计实验（见例3），还可能需要适当使用数据采集器，处理给定的实验数据以得出相关结论，并分析拟定的计划。总之，问题任务均有针对性地指向四个技能领域。

最后，具体到实验操作技能，考纲“实验化学”模块的“学习效果”（Learning Outcomes）（见表4）有清晰的规定。同时，考纲要求考生能使用适当的仪器/设备（包括使用传感器采集数据）记录一系列测量值（如质量、长度、时间、体积和温度），并规定了定量滴定分析和定性分析的技术细节。此外，考纲建议考生提前接触一系列实验，从中锻炼操作技能。这些实验包括但不限于：（1）滴定（如酸碱中和滴定）；（2）化学反应速率的测定；（3）涉及分离技术的实验（如纸层析法、过滤与蒸馏）；（4）盐的制备；（5）气体的收集；（6）涉及某元素、某化合物或某混合物的无机物定性分析（如阴、阳离子的反应与气体的检验方法）；（7）有机物定性分析（如用试管实验鉴别不饱和键的存在）。综上，操作技能的要求较全面，且突出定量分析的技能。

2.4 考查标准

为了测查隐性的化学实验能力，考纲对四个技能领域均规定了表现性的考查标准（见表5）。浏览表5中每个技能领域的考查标准，可发现每项标准的能力水平自上而下逐步提高。譬如，技能领域“操作、测量和观察（MMO）”的考查标准可划分为“能够操作精通操作反思操作”三个层次——第1、 2点考查标准要求考生能正确地组装仪器并收集数据与观察现象，确保完成实验；第3、 4点进一步要求理解仪器操作步骤与现象记录背后的原理，准确记录现象与测量数据；在上述基础上，第5点则要求评估观察与测量的结果，反思操作、观察与测量过程的不足。由此可见，考查标准的划分有一定的进阶性。

2.5 试题例析

为了更清晰地展示试题设计与实验操作考查的过程，此处选取2019年试卷3的题目进行分析。

例1第⑥问填表，要求考生完成酸碱中和实验、观察并测量温度变化值，对应技能领域“操作、测量和观察（MMO）”的考查标准第1、 2、 4点（考查标准见表5，下同）。题干仅提供大致的实验步骤，未说明操作的细节。第（1）～（4）题主要测查“数据和现象的呈现（PDO）”第2、 3点，对考生数据处理的能力要求较高，譬如考生须取点作图、估读两线相交处的溶液体积。后两题指向“分析、结论和评价（ACE）”第2、 5点，考生需要以第（4）问的计算结果为证据，推理强酸的成分，并给出提高结果准确性的改进建议。

例2明晰了探究目的、具体的反应原理以及实施步骤。其中，第（7）题与第（12）题的设问方式值得参考——题干给出了假定的质量测量值与假想的实验现象，避免考生因偶然因素导致无法完成后续试题的情况，进而更有效地测查“数据和现象的呈现（PDO）”的考查标准第2点。再者，第（8）题给出了NaHCO3、 H2O与CO2的相对分子质量，减少了考生的记忆负担。此外，在第（10）、（11）、（14）与（15）问中，考生须反思加热过程中的误差引入因素、给出建议以提高实验准确度，并解释添加过量硝酸的用意。9道题中有4题指向方案评价能力，实验操作考查对“分析、结论和评价（ACE）”的重视可见一斑。

例3旨在测查“实验设计（P）”。题中只给出试剂，没有任何操作提示。考生围绕“制备NaHSO4”的实验目的，找出隐藏变量“溶液体系中H+与OH-的浓度比例”，对应考查标准的第1点；并现场设计可行的实验流程，对应考查标准的第2点。该题对系统思维的要求较高，难度有所提升，作为最后一题是合理的。

3 对我国化学实验考试评价改革的启示

我国化学实验考试评价方式如何进一步作改进和完善？下面就考查方案、考查目标、考查内容、考查标准以及试题设计五方面探讨新加坡GCE O-Level化学实验操作考查对我国中考和学业水平考试的化学实验操作考试，乃至纸笔测试中实验题的一些启示。

3.1 过渡至考前不公布题库和考题

我国化学实验操作考试的成绩计算方式未必需要模仿O-Level。首先是因为二者考试目的不同，我国是为了“加强和改进中小学实验教学工作”［18］，侧重引导教学，而新加坡侧重分流选拔［19］；其次有研究表明：高利害的操作考试未必能促进实验教学［20］。故笔者赞同我国做法，以地区实际情况为准，灵活采用原始分、等级呈现等形式计算成绩［21］。

但从长远看，可借鉴O-Level考前不公布题库和考题的形式。目前多地教育局在考前会公布当年的操作考试题库或真题［22］。尽管符合现阶段我国实验教学现状，但有數据表明一些学校因此仅采取考前“突击训练”“集中练习”的应试备考策略［23］。考前不公布操作考试题库，仅以《义务教育化学课程标准（2022年版）》或《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下统称“课标”）中的“学生必做实验”作为考试范围。这或能进一步增强当地教师对课标的重视程度，改善平常化学实验教学的完成情况。

3.2 增设实验设计、分析与评价的考查目标

与O-Level考纲的考查标准类似，我国课标的学业质量水平同样依据科学探究过程界定了详细的实验能力表现［24］。而对于其中的实验设计、分析与评价能力，目前我国中考和学业水平考试均倾向通过纸笔测试来测查。这或许导致部分考生虽能娴熟地纸上谈兵，一旦面对真正的实验情境则难以迁移。

因此，化学实验操作考试的考查目标可向课标的学业质量水平看齐，在操作考试中强化实验设计、分析与评价的考查目标，以综合发展化学实验能力为目的。相应地在考试中增加少量简单的数据分析与方案评价题，从“考操作技能”向“考实验能力”转变。这与一些研究者的观点类似［25，26］，也许有利于在真实的实验情境中锻炼考生的科学探究能力。

3.3 适当增大探究性实验的开放度

O-Level实验操作考查的内容繁多，不太符合我国实际。其所涉及的化学知识远多于我国现行中考化学实验操作考试，甚至出现不少我国高中化学的知识，譬如中和滴定、有机物定性分析等。这或许与教育制度相关：新加坡的初中学习时间较长（4～5年），理应考查更多内容。

然而，我国化学实验操作考试或可借鉴O-Level，适当增大探究性实验的开放度，以考查实验设计能力。当前，我国青岛、广州等地已有探究性实验操作题的尝试［27，28］，但以探究反应能否发生为主，难度较小，稍微弱化了考试的选拔性。因此可适当借鉴O-Level实验操作考查的做法，拓宽探究的开放度。

3.4 依据课标建立实验能力考查标准

尽管课标的学业质量水平界定了化学实验能力的具体表现［29］，我国化学实验操作考试的考查标准似乎暂未能“对标”地反映能力。譬如2022年广州中考对“二氧化碳的制取及性质”这道题的主要操作误区制定了10个评价要点［30］。尽管考生的对错一目了然，但由于缺少题目的能力编码，评价要点似乎难以反映出考生的化学实验能力水平。

故可参考O-Level考纲中“技能领域”的划分方式，依据课标的学业质量水平，尝试建立化学实验操作考试“能力水平表现（评分点）”的考查标准，具体可参考初中课标附录3的案例2［31］。甚至进一步规定每项能力在考试中的占比。上述措施或能更有效地测查化学实验能力，而非单纯考查操作技能。

3.5 纸笔测试实验题可考查作图和论述

将操作题设为实验操作考试的主要题型，符合我国现阶段基础教育实际。操作题有三个优点：完成时间短（平均10～30分钟）、考查标准相对客观、能借助AI等信息技术手段评分以减轻一线教师的工作量［32］，符合我国人口基数大的特点，因此无需在实验操作考试中加入O-Level实验操作考查的全部题型。

但为了综合考查实验能力，我们可丰富纸笔测试的实验题型，尝试命制实验数据作图题和实验方案评价的论述题。实验数据的作图题在中考比较少见，但即便到学业水平考试仍是难点，例如2022年广东高考第17（4）小题（绘制NaOH滴定HAc的中和滴定曲线）的正确率为6.7%、空白率达39.8%［33］。方案评价的文字论述也往往是考生的薄弱环节，譬如2022年广州中考第20（3）小题（测定反应快慢，论述“大理石和盐酸反应开始时立刻收集气体”是否合理）的难度达0.06［34］。因此，纸笔测试的实验题可尝试加入作图或论述题，以测查考生的数据处理能力和方案评价能力。

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*广东省2022年学位与研究生教育改革研究项目“知识创建视角下化学教育硕士PCK发展研究——基于合作设计导向的混合式学习模式”（43203306）、广东省2022年课程思政改革示范项目“化学教学设计研究（设计主线提炼）”（52361614）、广东省2021年一流本科课程建设项目“化学教学论”（51013521）研究成果。