小学化学教学：纸笔测验评价科学探究学习结果

课程标准指出：“纸笔测验可以从以下几个方面考查学生的学业水平：观察、描述与解释简单化学现象的能力，初步学会运用所学的知识从化学视角对有关物质的性质、变化进行分析、判断的能力，化学用语的识别与运用能力，简单化学问题的探究能力。”这就要求新课程背景下的纸笔测验，不仅要关注学生知识与技能的掌握程度，又要关注学生的科学探究能力和实践能力，还要关注学生在情感态度与价值观方面的发展。利用纸笔测验对学生科学探究学习进行评价时，应该符合这一要求。

（一）纸笔测验试题的要求

1.科学性。

科学探究纸笔测验的目的是为了准确评价学生科学探究知识与技能的理解和应用，评价学生的科学探究能力。为了获得客观、公正、准确的评价结果，试题必须保证内容科学、合理，不能出现知识性错误，不能与所学的概念、原理、规律等相悖，有碍于学生形成正确的知识、技能和方法，不利于学生对有关原理和规律的掌握和理解。命制试题时，要考虑概念的形成过程和概念的内涵与外延；要考虑实验的真实性与可操作性；要考虑外界条件，如温度、压强对实验的影响等；要考虑选用的仪器与材料的可靠性，数据的合理性；还要考虑语言叙述的严谨性和逻辑性，不能出现歧义等因素，避免出现科学性的错误。

2.情境性。

科学探究始于问题，而学生发现问题、提出问题和解决问题又是在一定的情境中完成的。利用纸笔测验评价学生的科学探究学习时，要在真实的情境中命制试题，才符合学生科学探究学习的过程，评价才有意义。而考查科学探究学习的纸笔测验试题中的情境，往往取自于教材中的演示实验，探究实验，学生实验活动，实验操作，药品的配制、使用和管理等内容。通过再现这些实验的真实场景，将需要考查的问题融入其中，让学生在熟悉的情境中，利用所学知识解答相关问题，从而评价学生的实验设计、实验分析、实验评价、实验操作等科学探究能力，有利于激发学生的兴趣，增长他们探索和创新的欲望，促使学生形成科学素养。

在命制试题时，不能为了设置情境而追求新情境、随意虚设情境，脱离实验的真实场景，不能人为编造问题，让科学探究学习评价失去意义。

案例24　科学探究纸笔测验试题

（2007年·江西）小明同学学习化学后，知道镁在空气中燃烧会生成白色的氧化镁固体。但他在空气中点燃镁条时，却发现在生成白色固体中还夹杂着少量的淡黄色固体。于是，他对生成淡黄色固体的原因进行了如下探究：

【提出问题】为什么会生成淡黄色固体？

【查阅资料】小明查阅资料，记录了下列几种物质的颜色：

其他同学认为不必查阅氯化镁的颜色，理由是________。

【提出猜想】小明分析资料，认为淡黄色固体可能是由镁与空气中的______________反应生成的。

【实验探究】小明设计实验验证了自己的猜想，他的方案可能是________。

【实验结论】根据小明的实验结果，写出镁条在空气中燃烧时两个反应的化学方程式________、________。

【反思与评价】通过上述实验，你对燃烧的新认识是________。

分析点评

本题用演示实验“镁条在空气中燃烧”发现的异常现象创设情境，让学生在真实的情境中发现问题，并提出一个具有探究价值的问题。进而以科学探究的基本要素为主线，利用查阅到的资料和已经学过的知识，解决有关问题。整个科学探究过程水到渠成，既考查了有关的知识与技能，又达到了评价学生科学探究学习的目的。

3.多样性。

科学探究涉及科学探究的基本要素、实验操作技能、实验室制取气体、常见物质的检验与区分、混合物的分离和提纯以及对日常生活和工农业生产中常见问题的探究等丰富的内容。而评价试题有选择题、填空题和简答题等多种类型。为了实现科学探究学习评价的诊断与发展功能，在对科学探究学习进行纸笔测验时，应命制内容丰富、形式多样的试题进行评价。对同一知识内容可以采用不同的题型进行评价，如考查“常见物质的检验与区分”的内容，可以用选择题、填空题或简答题进行考查。对不同知识内容可以采用同一题型进行评价，如“科学探究的基本要素”“实验操作技能”“混合物的分离和提纯”等，都可以用选择题进行考查。

4.层次性。

科学探究内容的学习相对于其他化学知识的学习，难度较大，学生有一个逐步理解、消化、吸收的过程。命制纸笔测验试题时，应关注评价的层次性，要根据课程标准的要求控制题目的难易程度，也要根据学生的学习进展控制题目的难易程度。即从课后同步作业题、单元测试题、期中、期末测试题到中考试题，要设置合理的梯度，难度应有所区分，这样才能发挥纸笔测验的功能，引导学生积极主动地开展科学探究学习。

案例25　探究“空气中氧气含量”的纸笔试题

试题1：用来测定空气中氧气含量的方法很多。如图所示是小明用红磷在空气中燃烧来测定氧气含量的方法。实验步骤：a.将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。b.点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。c.待红磷熄灭并冷却到室温后打开弹簧夹。请根据实验回答下列问题：

（1）实验步骤b中，产生的现象是________，实验步骤c中，产生的现象是________，反应的文字表达式为________。

（2）实验获得的结论是________。

（3）该实验同时证明了氮气有________、________的性质。

（4）有时会发现实验中进入集气瓶中的水小于集气瓶容积的1/5，造成这种现象的原因是________。

A.使用红磷的量不足，瓶内氧气没有消耗完

B.未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内

C.没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出

D.插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出

分析点评

本题紧扣教材“测定空气成分中氧气含量”的实验，以实验步骤设置试题情境，让学生重温实验过程，在熟悉的情境中解答有关问题。而需要解决的问题又围绕实验现象、实验结论和反思实验现象异常的原因进行设置，并让学生选择实验现象异常的原因。这样的设置，降低了试题的难度，适用于课后同步作业。

试题2：某同学用下图所示的装置测定空气中氧气的体积分数。请你填写有关空格，并与同学交流。

（1）待火焰熄灭并冷却到常温时，打开弹簧夹看到的现象是________，“待火焰熄灭并冷却到常温，再打开弹簧夹”的原因是________，反应的文字表达式为____________。

（2）该实验同时证明了氮气有________的化学性质。

（3）在实验中有时会发现进入集气瓶中的水小于集气瓶容积的1/5或大于1/5，造成小于1/5的原因是________，大于1/5的原因是________。

（4）实验中用硫代替红磷，实验________（填“能”或“不能”）成功，理由是________。

分析点评

本题在试题1的基础上，将分析实验现象异常的原因由选择题变成填空题，增加了对产生实验现象的原因分析，增大了试题的难度。同时，增加了“测定空气成分中氧气含量”探究实验中反应物的替代物质的考查，需要学生在掌握了氧气化学性质的基础上，才能回答此问题。与试题1相比，不仅改变了试题考查的内容和形式，而且增加了试题的难度和思维含量，适用于单元测试。

试题3：为了测定空气中氧气的含量，化学课外兴趣小组的同学们进行了如下探究：

【提出问题】空气中氧气的含量是多少？

【猜想与假设】小丽同学认为氧气的含量小于空气总体积的1/5，小华同学认为氧气的含量约等于空气总体积的1/5，小明同学的猜想是________。

【设计方案】同学们经过讨论，采用下图所示的装置探究空气中氧气的含量。

【进行实验】同学们正确操作并完成了实验。

【得出结论】经过实验，________同学的猜想是正确的，反应的文字表达式为________。

【反思与评价】（1）如果实验中发现进入集气瓶中的水小于集气瓶容积的1/5，请写出造成这种现象的主要原因：_________________、_________________、______________。

（2）小红同学对实验产生误差的原因认真分析后，提出了如下图所示的改进方法，你认为改进后的方法具有的优点是________。

分析点评

本题相对于试题1与试题2来讲，以科学探究的基本要素为主线设计试题。考查科学探究的基本要素和“测定空气成分中氧气含量”探究实验中的有关知识，并对实验方案进行改进，增加了对实验方案的评价及实验方案、实验装置的改进等内容，试题的难度和思维的含量进一步增大，适用于单元测试或期中测试。

试题4：小亮同学利用下图所示的装置测定空气里氧气的含量。他先在燃烧匙中放入足量的红磷，塞紧橡皮塞，然后用凸透镜聚光照射集气瓶中的红磷。

（1）由于凸透镜的聚光作用，使红磷的温度________，红磷燃烧；燃烧停止后，燃烧匙里仍有红磷，燃烧停止的原因____________。

（2）待完全反应冷却到常温后，打开弹簧夹观察到的实验现象是_______，说明________。反应的化学方程式为__________。

（3）实验中不能用木炭代替红磷，原因是__________。如果必须用木炭代替红磷完成实验，要将广口瓶中的水换成________。反应的化学方程式为____________。

分析点评

本题以教材“测定空气成分中氧气含量”的探究实验为情境，考查燃烧的条件、灭火的原理、化学反应中的实验现象、实验方案的改进等知识和技能。试题的综合性增强，难度加大，思维含量增大，适合于毕业或中考测试。

以上案例都是以“测定空气成分中氧气含量”的探究实验为情境设计试题，但试题以课程标准和学生的学习进度控制题目的难易程度，不断扩大知识与技能的考查面，渗透对科学探究基本要素和方法的考查，逐步增加试题的综合性、难度和思维含量，符合知识学习的渐进性和学生的思维特征，体现了试题命制的层次性要求，能有效评价学生的科学探究学习。

5.开放性。

科学探究的过程是开放的，不同的学生根据自己的兴趣、特长，已有的知识和技能以及具备的科学探究能力开展科学探究活动，进而获得结论。他们在科学探究学习中获得的学习体验和对问题的解决方案往往不同，解决问题的方法往往会多种多样，形成的能力也就不尽相同。而开放性试题不仅内容具有丰富性，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，而且考查的目标更加全面，这正好符合科学探究学习评价的要求。所以评价科学探究学习的试题要体现开放性，使学生以所学知识为依托，发挥丰富的想象，从多角度、多侧面、多层次地思考问题，多渠道处理信息和多方式表述结果，并以独特的个性与视角创造性地解决问题，从而评价学生的科学探究学习以及学生的思维能力、思维品质和科学探究能力。

科学探究纸笔测验试题的开放性一般体现在情境开放、过程开放和结果开放上。

案例26　科学探究纸笔测验试题

（2014年·宁夏）李老师在实验室制取了两瓶常见的无色气体，放置在实验台上，如下图所示。请你回答下列问题：

（1）A气体可能是________，你推断的理由是________。B气体可能是______________（写一种）。

（2）请设计实验验证你推断的B气体，完成下列实验报告。

（3）在实验室制取B气体时，反应的化学方程式是______________，发生装置所需的仪器名称是________。

分析点评

本题以实验室制取气体的思路为主线，考查实验室制取气体的原理、装置、检验、收集、放置等知识，需要学生从逆向思维的角度回答问题。而试题从情境的创设到问题的设置，再到答案都具有开放性，是一道开放性很高的纸笔测验试题，能有效对学生的科学探究学习进行评价。

6.原创性。

学生解答科学探究试题的过程，本身也是一个开展科学探究的过程，需要有探究精神和创新能力。用纸笔测验试题评价学生的科学探究学习时，要求试题必须具有原创性，在力求情境真实性的基础上，无论从形式上，还是内容上；无论从考查的角度上，还是从问题的呈现上，都要给学生耳目一新、眼前一亮的感觉，让学生在解答科学探究试题的过程中，体验科学探究的魅力，形成科学探究能力。

命制试题时，要大胆创新，注意开拓纸笔测验命题的新策略和新形式，要从教材中的演示实验、探究实验、家庭小实验、学生实验技能测试、课后习题以及日常生活和工农业生产中筛选素材、提炼信息、精心设问，以提高试题的原创性。

案例27　科学探究纸笔测验试题

（2012年·宁夏）实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、石灰石和稀盐酸以及下列仪器：

（1）利用上述仪器和药品可以制取二氧化碳，你选择的仪器是_________（填序号），药品是　________，反应的化学方程式是________。

（2）若补充一种仪器____________（填仪器名称）。利用上述仪器和药品还可以制取氧气，你选择的仪器是_________（填序号），反应的化学方程式是______________。

（3）确定气体收集装置应考虑的因素是________和________。(www.zuozong.com)

分析点评

本题取材于教材（人教版·九年级化学上册）P114的实验装置图和P115课后习题5，结合实验室制取氧气、二氧化碳的有关知识改编而成。试题的情境真实、新颖，问题设置合理，有效考查了实验室制取气体的有关知识和技能，达到了“初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体”的评价要求，试题具有较强的原创性。

（二）衡量试题质量的标准

试题质量的高低，直接影响着纸笔测验的效果。而衡量试题质量高低的教育测量指标有许多项，最主要的是难度和区分度。教师在编制纸笔测验试卷时，要根据课程标准认真筛选试题，保证试题有合理的难度和区分度，以有效考查学生科学探究学习目标的达成情况。

1.难度。

难度是衡量试题难易程度的指标，通常用P表示，其数值在0～1之间。难度的计算方法很多，这里用得分率来表示试题的难度，计算公式：，其中表示某一试题的平均得分，W表示该题的总分。

难度与难度等级的对应关系如下：

根据科学探究学习评价的类型不同，教师命制试题的难度应该有所不同。一般来讲，即时性评价（课堂练习、课后作业）中，试题的设置要稍易，难度≥0.7。过程性评价（单元、期中、期末测试）中，试题的设置要难易适中，难度在0.6～0.9之间。终结性评价（毕业测试、升学考试）中，要根据纸笔测验的目的来设置试题的难度，如毕业考试试题的设置要难易适中，难度应在0.6～0.8之间；高中升学考试试题的设置要稍难，难度应在0.5左右。

2.区分度。

区分度是指测验试题能否较好地将受试者的水平区分开来的量度指标，通常用D表示，其数值在－1～1之间。计算区分度的方法有多种，最简单的方法是两端分组法，计算公式：D＝（前27%的学生的平均分－后27%的学生的平均分）÷满分值。

区分度与评价等级之间的对应关系如下：

由于试题的区分度与试题的难度关系密切，教师在命制科学探究主题内容的纸笔测验试题时，要通过调整试题的难度来控制试题的区分度。选择的各种试题，难度不能太大或太小，以保证试题与评价的类型相匹配，这样试题才有较强的鉴别力和良好的区分度。

（三）纸笔测验试题的命制

试题的命制是用纸笔测验评价科学探究学习的中心环节，直接关系着纸笔测验的信度和效度。命制试题时应该以科学探究的基本要素为主线，以知识和技能为基础，以实验为核心，在真实的背景中设置问题情境，考查学生科学探究能力，才符合课程标准中对纸笔测验的要求，才能发挥纸笔测验的真正作用。但一道试题不可能考查一个完整的科学探究过程，往往只能针对科学探究的某些内容和学生的某种科学探究能力进行考查，这就要求命制试题时，要根据考查的内容、认知水平和评价要求，选用选择题、填空题或简答题等不同题型，对学生的科学探究学习进行评价。

1.选择题的命制。

选择题主要用于测量学生对科学探究有关知识的记忆、理解和综合应用的能力。用于科学探究学习评价的选择题一般是“四选一”型的，它具有评分标准客观和考查范围广等特点，但在考查学生的综合应用能力、探究能力等方面不如填空题和简答题。一般在考查科学探究的基本要素、实验基本技能、物质的检验和区分、混合物的分离和提纯等内容时应用较多。

命制选择题时，应注意以下事项：

（1）科学严谨，选项准确无歧义。

（2）难度适中，注重考查基础知识。

（3）语言叙述精练，问题陈述清楚。

（4）错误选项具有迷惑性和诱导性。

案例28　选择题示例

（2011年·乌鲁木齐）往AgNO3和Cu（NO3）2的混合液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生。根据上述现象，你得出的结论是　（　）

A.滤渣中一定有Fe粉　　B.滤渣中一定有Cu粉

C.滤液中一定有Fe2＋　　D.滤液中一定有Ag＋、Cu2＋

分析点评

解答本题需要用铁、铜、银的金属活动性顺序判断铁与硝酸银溶液、硝酸铜溶液及稀盐酸反应的可能性。还要考虑到铁与硝酸银溶液、硝酸铜溶液反应的先后顺序，增加了解题的思维含量。同时，由于铁粉量的不确定性导致了铁与硫酸铜溶液反应的不确定性，使试题的错误选项具有较强的迷惑性和诱导性。本题语言简练，问题清楚，科学严谨，符合选择题的命题要求。

2.填空题的命制。

填空题注重考查科学探究的基础知识、基本方法以及运用科学探究的相关知识解决实际问题的能力。注重知识的相互联系和迁移应用。具有基础性、综合性和开放性等特点。

命制填空题时，应注意以下事项：

（1）空白设计必须是关键词句、主要内容和核心知识。

（2）空白设计不宜过多，也不宜出现在句首，以便学生理解题意。

（3）要对情境素材进行取舍，避免考查只需要机械记忆就能回答的内容。

（4）避免可能的暗示。如预留空白的长短对答案的提示、后面的叙述对前面的答案有提示等。

（5）当答案是数量时，要在空白的后面规范数量单位和数字的精确度。

案例29　填空题示例

（2014年·宁夏）比较、分析、归纳是化学学习的有效方法。已知化学反应：①Zn＋CuSO4══ZnSO4＋Cu　②Cu＋2AgNO3══2Ag＋Cu（NO3）2　③Cl2＋2NaBr══2NaCl＋Br2　④Br2＋2NaI══2NaBr＋I2。

（1）通过分析、总结发现：上述四个反应均属于基本反应类型中的______________反应；反应③中的Cl2和反应④中的Br2所含元素的化合价都从反应前的________价变成反应后的________价。

（2）分析反应①和②，可以得出Cu、Zn、Ag的活动性由强到弱的顺序是__________，判断这三种金属活动性顺序的依据是___________。用相似的思维方法类推反应③和④，我们还可以得到Cl2、I2、Br2的活动性顺序，由强到弱排列为__________。

（3）写出氯气和碘化钠（NaI）反应的化学方程式：______________。

分析点评

本题以化学方程式设置情境，隐含了有关金属的活动性顺序等基础知识。通过分析化学反应基本类型和化合价判断三种金属的活动性顺序，并以基本反应类型为“桥梁”，通过相关知识的迁移，判断非金属单质的活动性顺序，并写出没有学过的化学反应的化学方程式。试题情境真实，空白设计切中要害，知识脉络清晰，有效考查学生的科学探究基础知识和科学探究能力。

3.简答题的命制。

简答题综合考查学生的科学探究能力，一般以科学探究的基本要素为主线，将试题情境所涉及的科学探究的知识与技能和化学实验有机结合，按照纸笔测验评价的目标要求设置问题，考查物质的化学性质以及“猜想与假设”“实验方案的设计”“解释与结论”“基本实验操作”“评价与反思”等科学探究能力。试题具有综合性、开放性、逻辑性和思维性等特点。

命制简答题时，应注意以下事项：

（1）选取的素材真实可靠，不能主观臆造。

（2）语言文字简洁明了、言简意赅，问题的指向准确、清楚无歧义。

（3）问题的设置要由浅入深、层层递进，使试题具有一定的梯度，符合学生的心理特征。

（4）注重科学探究主题内容的基础知识与技能和科学探究基本要素的有机整合，考查学生科学探究的知识和能力。

（5）注重试题的原创性，评价学生的创新能力和科学素养。

（6）注重试题的开放性，评价学生的个性发展和思维能力。

（7）注重设置问题考查总结、归纳、比较、迁移等科学探究的方法。

案例30　简答题示例

（2016年·宁夏）M是生活中常见的金属，MSO4溶液是无色液体。某化学兴趣小组的同学欲探究M与铜、铝的活动性顺序，请你与他们一起进行以下探究活动。

【提出问题】M、铜、铝的金属活动性顺序是怎样的？

【猜想与假设】小敏的猜想是Al﹥Cu﹥M；小强的猜想是Al﹥M﹥Cu；你的猜想是__________。

【设计与实验一】小莉取M丝、铜丝、铝丝和编号为①、②、③的3支试管，进行如下表所示的实验（试管中均盛有体积相同、溶质质量分数也相同的稀盐酸）：

【交流与表达】同学们对同一实验得出两种不同结论的现象进行了讨论，明白了实验刚开始时试管③中无气泡产生的原因，该原因是______________。

【设计与实验二】为了进一步探究三种金属的活动性顺序，同学们取粗细相同、打磨干净的M丝、铝丝及相关的溶液，又进行了如下图所示的实验：

（1）试管乙中观察到的现象是______________。

（2）试管丙中反应的化学方程式为______________。

【交流与表达】同学们经讨论后认为该实验可以优化，去掉试管______________（填试管编号）中的实验，也可以得出正确的结论。

【解释与结论】通过以上实验，同学们得出了三种金属的活动性顺序。

【评价与反思】实验结束后，同学们对实验过程进行了如下反思：

（1）影响金属与酸反应速率快慢的因素，除了相互反应的金属和酸的性质外，还有______________（任写一种）。

（2）探究金属活动性顺序时，除了上述实验中已经用到的两种方法外，还可以根据______________进行判断（任写一种）。

分析点评

本题以探究未知金属M与铜、铝的活动性顺序为线索，考查金属的化学性质、科学探究基本要素及设计实验探究金属的活动性顺序等知识与技能。试题将科学探究的基本要素设为明线，把金属的化学性质和探究金属活动性顺序的实验与科学探究的基本要素有机整合，在考查金属的化学性质和金属活动性顺序的同时，考查学生解答科学探究试题的思路和方法，对学生的科学探究能力进行评价。试题选取的素材真实可靠、语言叙述言简意赅、问题设置层层递进，试题设计了2次“设计与实验”活动，彰显了实验探究的核心内容，并通过“评价与反思”考查总结、归纳等科学探究的方法。试题具有较强的综合性、原创性和开放性。

（四）纸笔测验的实施

科学探究主题内容的纸笔测验，一般与其他内容一起实施。教师开展纸笔测验评价时，应做好以下工作。

1.要全面了解学生科学探究主题内容的学习情况，合理设置试题的难度和区分度，以提高纸笔测验的信度和效度。

2.要根据科学探究学习评价的目的和要求，命制符合评价类型的试题，以了解学生在不同阶段的学习情况和科学探究的水平。

3.要合理安排科学探究主题内容测验试题的数量和分值，使纸笔测验既考查科学探究主题内容，又全面诊断学生某一阶段的化学学业水平。

4.在纸笔测验评价之后，应要求学生从错解析因、正确解答相关知识和体会等角度进行试题分析，以提高他们自我诊断、自主分析、自我反思与评价的能力。

5.要以恰当的方式将评价结果及时反馈给学生。不宜根据分数公布学生的名次，而要参照教学目标解释评价结果，让学生了解自己的教学目标达成情况，明白进一步努力的方向和需要克服的弱点，努力实施有利于学生发展的参照性评价。