馬琳

摘要：紙筆測試評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，必須與課程目標(biāo)相吻合。命題框架應(yīng)依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，從科學(xué)探究要素著手，突出評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的發(fā)展?fàn)顩r和學(xué)業(yè)質(zhì)量的達(dá)成程度。通過8個(gè)案例具體闡釋提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)等過程，突顯以立德樹人為根本任務(wù)的素質(zhì)教育。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究素養(yǎng);紙筆測試;評(píng)價(jià)

2017年版《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《普高化學(xué)課標(biāo)》）將“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”確立為化學(xué)學(xué)科五大核心素養(yǎng)之一[1];2011年版《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《初中化學(xué)課標(biāo)》）強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力，明確發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的要素并對(duì)各要素提出具體目標(biāo)要求。設(shè)計(jì)與課程目標(biāo)直接對(duì)應(yīng)的測試試題，有效評(píng)價(jià)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展?fàn)顩r和學(xué)業(yè)質(zhì)量的達(dá)成程度，是落實(shí)兩個(gè)課標(biāo)要求的必要措施。

1 紙筆測試試題命題原則與框架結(jié)構(gòu)

紙筆測試操作方便，是最常用的學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)方式。雖然紙筆測試很難考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作情況，也不能滿足測量評(píng)價(jià)科學(xué)探究的全部要素，但利用探究試題的開放性，讓學(xué)生在豐富的實(shí)驗(yàn)情境中或設(shè)計(jì)、或評(píng)價(jià)、或補(bǔ)充、或修正，能有效評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

《普高化學(xué)課標(biāo)》對(duì)學(xué)業(yè)水平考試命題建議“情境的設(shè)計(jì)、知識(shí)的運(yùn)用、問題的提出與解決均應(yīng)有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的測試”[2]。依據(jù)課標(biāo)要求和不同學(xué)段學(xué)生心智發(fā)展水平，評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的試題命題應(yīng)以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為測試宗旨，以真實(shí)情境為測試載體，以實(shí)際問題為測試任務(wù)，以學(xué)生掌握的化學(xué)知識(shí)和探究實(shí)驗(yàn)技能為解決問題的工具，突出評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)發(fā)展?fàn)顩r和達(dá)成程度?；凇镀崭呋瘜W(xué)課標(biāo)》命題框架[3]，歸納科學(xué)探究素養(yǎng)試題命題框架如圖1所示。

2 紙筆測試試題設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)依據(jù)

2.1 試題情境

科學(xué)探究素養(yǎng)試題是以一定的情境材料為載體，圍繞某個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)，依據(jù)科學(xué)探究要素，設(shè)計(jì)系列層次性問題，評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)。

試題情境材料是基于落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)目標(biāo)，適合學(xué)生主體且作用于學(xué)生主體，讓學(xué)生產(chǎn)生一定的情感反應(yīng)，使學(xué)生主動(dòng)積極建構(gòu)知識(shí)，并能引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)化知識(shí)解決實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的文字（圖片、圖表）等素材。

因科學(xué)探究素養(yǎng)試題的探究性，其情境領(lǐng)域的劃分應(yīng)依據(jù)課標(biāo)要求，“緊密聯(lián)系學(xué)生學(xué)習(xí)和生活實(shí)際，體現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境的發(fā)展成果”[4]。故以知識(shí)范疇為維度，將科學(xué)探究素養(yǎng)試題背景維度劃分為：科學(xué)技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境、學(xué)科實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)技術(shù)是以近現(xiàn)代與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)研究成果;社會(huì)和環(huán)境是以當(dāng)今社會(huì)人們關(guān)注的化學(xué)與人類衣、食、住、行、社會(huì)生產(chǎn)生活以及環(huán)境等密切相關(guān)的事物;學(xué)科實(shí)驗(yàn)是與學(xué)科知識(shí)相關(guān)聯(lián)的探究實(shí)驗(yàn)。

情境材料涉及的探究內(nèi)容要求：（1）真實(shí);（2）有探究價(jià)值，不能隨意生成，不能脫離學(xué)科倫理價(jià)值的規(guī)范;（3）與“學(xué)生原有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)”形成有意義的連接;（4）情境材料的文字（圖片或圖表）等描述要求：①有明確探究問題的指向，②描述要簡明扼要。

2.2 根據(jù)科學(xué)探究要素設(shè)計(jì)的問題

《初中化學(xué)課標(biāo)》明確發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力要素為：提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流[5]?！镀崭呋瘜W(xué)課標(biāo)》沒有細(xì)化科學(xué)探究要素目標(biāo)，但在“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分”中將“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”分為4個(gè)等級(jí)水平，明確不同水平中科學(xué)探究素養(yǎng)的達(dá)成程度。課標(biāo)中發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力各要素的目標(biāo)與水平是評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)活動(dòng)的最終目的，要有利于教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[6]。

科學(xué)探究素養(yǎng)試題不要求每道試題都包含科學(xué)探究的所有要素，其體現(xiàn)科學(xué)探究的基本過程有多種形式和不同水平，但從紙筆測試評(píng)價(jià)角度，試題結(jié)構(gòu)一般包含“提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)”。

2.2.1 提出問題

科學(xué)探究，首先要學(xué)會(huì)提出問題。為激發(fā)學(xué)生提出問題，紙筆測試試題的問題情境材料有明確的探究問題指向。學(xué)生閱讀試題情境材料，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)，發(fā)現(xiàn)問題并提出問題。對(duì)于學(xué)生提出問題的能力《初中化學(xué)課標(biāo)》的目標(biāo)要求是：“能獨(dú)立提出有探究價(jià)值的問題;能用文字明確表述所發(fā)現(xiàn)的問題”[7]?！镀崭呋瘜W(xué)課標(biāo)》分4個(gè)能力水平，水平1“教材給出問題”、水平2能提出“簡單問題”、水平3“具有較強(qiáng)的問題意識(shí)，能在與同學(xué)討論基礎(chǔ)上提出探究性問題”、水平4“能根據(jù)文獻(xiàn)和實(shí)際需要，提出綜合性的探究課題”[8]。

[案例1]“夏天，我們喝可樂飲料，打開飲料瓶發(fā)現(xiàn)有大量氣泡冒出”請(qǐng)根據(jù)上述介紹，結(jié)合已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)提出可探究的問題。

下面為幾位學(xué)生提出的問題：

A學(xué)生：可樂飲料冒出氣泡中的氣體成分是什么？

B學(xué)生：溫度、壓強(qiáng)影響氣體的溶解度嗎？

C學(xué)生：夏天人們?yōu)槭裁聪矚g喝飲料？

D學(xué)生：飲料中含有氣體嗎？

試題情境材料與生活密切相關(guān)，以常見碳酸飲料為背景材料，讓學(xué)生提出可探究問題。試題情境材料表述的關(guān)鍵詞：夏天、打開飲料瓶、大量氣泡冒出，問題指向——溫度（夏天）、壓強(qiáng)（打開飲料瓶）、氣體成分（氣泡）。試題讓學(xué)生運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)，提出有探究價(jià)值的問題并用文字清晰表達(dá)，評(píng)價(jià)符合《初中化學(xué)課標(biāo)》的目標(biāo)要求。

2.2.2 猜想與假設(shè)

猜想是對(duì)問題做出的各種嘗試性解釋（或者說對(duì)問題答案做出猜想）。紙筆測試是對(duì)學(xué)生猜想的評(píng)價(jià)，《初中化學(xué)課標(biāo)》明確為“能主動(dòng)地或在他人的啟發(fā)下對(duì)問題可能的答案做出猜想或假設(shè);具有依據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)猜想或假設(shè)做初步論證的意識(shí)”[9];《普高化學(xué)課標(biāo)》沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，但達(dá)到高中學(xué)業(yè)水平4的學(xué)生對(duì)探究問題的猜想“要用可觀察測量的術(shù)語陳述;必須精確闡述（不能含糊或?qū)挿海?要確立研究問題的相關(guān)變量;猜想中要研究的變量是可操作的”。

對(duì)問題的猜想要注意控制變量，一般來說，應(yīng)選擇一個(gè)因子作為探究的自變量，以此對(duì)自變量作猜想（多個(gè)變量可做若干個(gè)猜想），變量與問題有因果關(guān)系。

[案例2]某學(xué)生向管壁附有少量FeCl3的試管中倒入5%的H2O2溶液，發(fā)現(xiàn)試管壁周圍產(chǎn)生大量氣泡。該同學(xué)通過查閱資料，提出這樣的問題：H2O2溶液加入少量FeCl3為什么出現(xiàn)大量氣泡？請(qǐng)你對(duì)該問題做出猜想？

某學(xué)生猜想：FeCl3離解出的Fe3+對(duì)H2O2溶液分解具有催化作用，加快了H2O2的分解速率。

該學(xué)生用規(guī)范的化學(xué)語言（FeCl3、離解、Fe3+、分解、催化作用、分解速率）精確闡述出現(xiàn)大量氣泡的原因——Fe3+具有催化作用，加快了H2O2的分解速率?！癋eCl3的有無、加入的量”是可操作的，反應(yīng)前后Fe3+的化學(xué)性質(zhì)與質(zhì)量是可以測定的。Fe3+是控制變量中的自變量，“H2O2的分解速率”是因變量。

試題以學(xué)科實(shí)驗(yàn)的意外發(fā)現(xiàn)為情境材料，引導(dǎo)學(xué)生做出猜想。案例2學(xué)生的猜想是建立在學(xué)生掌握Fe3+的性質(zhì)等相關(guān)知識(shí)、具備Fe3+檢驗(yàn)和Fe3+反應(yīng)前后質(zhì)量的測定等探究能力基礎(chǔ)之上的。另一方面，猜想可以正確，也可以不正確，從試題情境分析，也可以做出這樣猜想：“FeCl3離解出的Cl-對(duì)H2O2溶液分解具有催化作用，加快了H2O2的分解速率”。該題為開放性試題，通過學(xué)生猜想的文字表述和試題背景提供的信息研判學(xué)生的猜想能力水平。評(píng)價(jià)結(jié)果不是簡單的對(duì)錯(cuò)，而是根據(jù)學(xué)生對(duì)猜想的表述，研判學(xué)生素養(yǎng)水平層次，或給予相應(yīng)賦分（如水平1賦1分、水平2賦2分、水平3賦3分、水平4賦4分）。根據(jù)本題的問題知識(shí)層次和學(xué)生猜想文字描述水平，案例2學(xué)生猜想能力水平達(dá)到素養(yǎng)水平4。

[案例3]（2017北京理綜28題改編）某小組在驗(yàn)證反應(yīng)“Fe+2Ag+Fe2++2Ag”的實(shí)驗(yàn)中檢測到Fe3+，發(fā)現(xiàn)和探究過程如下：向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。

針對(duì)“溶液呈黃色”，甲認(rèn)為溶液中有Fe3+，乙認(rèn)為鐵粉過量時(shí)不可能有Fe3+，針對(duì)兩種觀點(diǎn)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：

① 取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實(shí)了甲的猜測。同時(shí)發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色變淺、沉淀量多少與取樣時(shí)間有關(guān)（資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN）。

② 對(duì)Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè)：

假設(shè)a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3+;

假設(shè)b：空氣中存在O2，由于（用離子方程式表示），可產(chǎn)生Fe3+;

假設(shè)c：酸性溶液中NO -3具有氧化性，可產(chǎn)生Fe3+;

假設(shè)d：根據(jù)現(xiàn)象，判斷溶液中存在Ag+，可產(chǎn)生Fe3+。

試題以學(xué)科實(shí)驗(yàn)為情境材料，設(shè)計(jì)系列情境問題。產(chǎn)生Fe3+的因素很多——鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3+;空氣中存在O2，由于4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O，可產(chǎn)生Fe3+;酸性溶液中NO -3具有氧化性，可產(chǎn)生Fe3+;根據(jù)加入KSCN溶液產(chǎn)生白色沉淀的現(xiàn)象，判斷溶液中存在Ag+，可產(chǎn)生Fe3+。因此，在探究實(shí)驗(yàn)中，如果一個(gè)問題的猜想有多個(gè)因子（變量）可作為自變量，進(jìn)行猜想時(shí)，要注意在控制變量中選擇一個(gè)自變量，這樣利于設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

案例3對(duì)探究問題給出了4個(gè)猜想，用有效的問題設(shè)計(jì)形成了具有不同復(fù)雜程度的測試任務(wù)，可根據(jù)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的表現(xiàn)評(píng)價(jià)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展水平和達(dá)成度。根據(jù)試題所涉及的知識(shí)層次和問題深度，案例3評(píng)價(jià)層次達(dá)到素養(yǎng)水平4。

2.2.3 設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

猜想可能正確，也可能錯(cuò)誤，要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?！冻踔谢瘜W(xué)課標(biāo)》“發(fā)展科學(xué)探究能力”方面的目標(biāo)要求：“在教師指導(dǎo)下或通過小組討論，提出活動(dòng)方案，經(jīng)歷制訂科學(xué)探究活動(dòng)計(jì)劃的過程;能在教師指導(dǎo)下或通過小組討論，根據(jù)所要探究的具體問題設(shè)計(jì)簡單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，具有控制實(shí)驗(yàn)條件的意識(shí)”;“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”的目標(biāo)要求：“能積極參與化學(xué)實(shí)驗(yàn);能獨(dú)立地或與他人合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作;能在實(shí)驗(yàn)操作中注意觀察和思考相結(jié)合”[10]?！镀崭呋瘜W(xué)課標(biāo)》的目標(biāo)要求：水平1“設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作”、水平2“依據(jù)假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，與同學(xué)合作完成實(shí)驗(yàn)操作”、水平3“依據(jù)假設(shè)提出實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)”、水平4“根據(jù)假設(shè)提出多種探究方案，評(píng)價(jià)和優(yōu)化方案”[11]。

因此，紙筆測試對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)主要包括：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)、合理、具有可操作性，實(shí)驗(yàn)方案完整;注意控制變量，設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

[案例4]某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7，光照下，草酸（H2C2O4）能將其中的Cr2O2-7轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe（SO4）4·24H2O]即可對(duì)該反應(yīng)起催化作用。為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對(duì)該反應(yīng)速率的影響，探究如下：

（1） 該課題組對(duì)鐵明礬[Al2Fe（SO4）4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下猜想：Fe2+起催化作用。

（2） 為驗(yàn)證猜想，甲學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案見表1（溫度和光照強(qiáng)度相同）。

請(qǐng)你分析甲學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)點(diǎn)和不足，并說明你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案。

顯然，甲學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案很好地控制了廢水樣品的體積、草酸的pH及體積、溶液中SO2-4和Al3+物質(zhì)的量、反應(yīng)時(shí)間以及溫度和光照強(qiáng)度等變量關(guān)系，但未設(shè)計(jì)空白實(shí)驗(yàn)[即對(duì)照實(shí)驗(yàn)中沒有設(shè)計(jì)一個(gè)未加入Al2Fe（SO4）4·24H2O和K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O的實(shí)驗(yàn)]，也未排除K+的濃度不同是否給實(shí)驗(yàn)造成干擾。因此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)先設(shè)計(jì)一個(gè)排除K+濃度影響的實(shí)驗(yàn)，還要再設(shè)計(jì)一個(gè)沒有加入Al2Fe（SO4）4·24H2O和K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O的空白實(shí)驗(yàn)。

試題以處理工業(yè)廢水中的K2Cr2O7為背景，設(shè)計(jì)問題情境，其第（2）小題讓學(xué)生設(shè)計(jì)和補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)方案，評(píng)價(jià)層次達(dá)到素養(yǎng)水平4。

[案例5]甲學(xué)生發(fā)現(xiàn)家中使用的銅制自來水龍頭表面長了一層銅綠，他查閱資料知道：銅銹的主要成分是銅綠[Cu2（OH）2CO3]，銅生銹的條件除氧氣和水外，還須有二氧化碳。請(qǐng)你根據(jù)學(xué)過知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究銅生銹的條件。

某學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案見圖2（使用的水為蒸餾水，加入試管前應(yīng)先加熱煮沸）。

2.2.4 解釋與結(jié)論

解釋與結(jié)論是通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給猜想一個(gè)明確結(jié)論，或一個(gè)科學(xué)合理的解釋，即猜想正確與否?！冻踔谢瘜W(xué)課標(biāo)》中“發(fā)展科學(xué)探究能力”的“解釋與結(jié)論”目標(biāo)要求為：“能對(duì)事實(shí)與證據(jù)進(jìn)行加工與整理，初步判斷事實(shí)證據(jù)與假設(shè)之間的關(guān)系;能在教師的指導(dǎo)下或通過討論，對(duì)所獲得的事實(shí)與證據(jù)進(jìn)行歸納，得出合理結(jié)論;初步學(xué)習(xí)通過比較、分類、歸納、概括等方法逐步建立知識(shí)之間的聯(lián)系”[12]?！镀崭呋瘜W(xué)課標(biāo)》中4個(gè)能力水平要求為：水平1“對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出解釋”、水平2“基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出結(jié)論”、水平3“基于現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并得出結(jié)論”、水平4“能用數(shù)據(jù)，圖表、符號(hào)等處理實(shí)驗(yàn)信息”[13]。

[案例6]（2016安徽中考第14小題，有刪減）某研究小組對(duì)自動(dòng)充氣氣球（見圖3）進(jìn)行下列探究。

探究二：白色粉末成分的探究

[猜想與假設(shè)]甲同學(xué)認(rèn)為是碳酸鈣;乙同學(xué)認(rèn)為是碳酸鈉;丙同學(xué)認(rèn)為是碳酸氫鈉。

[設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]將少量白色粉末放入水中攪拌，固體全部溶解，說明甲同學(xué)的猜想（填“正確”或“不正確”）。

室溫時(shí)，分別向盛有碳酸氫鈉、碳酸鈉和白色粉末樣品的錐形瓶中注入等體積、足量的10%鹽酸（裝置圖略），記錄如表2所示。

[分析并得出結(jié)論]如何從上表中獲取證據(jù)并得出結(jié)論？

試題以自制氣球圖片為情境材料，根據(jù)探究過程設(shè)計(jì)情境問題。探究實(shí)驗(yàn)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)計(jì)算考察學(xué)生在科學(xué)探究中“證據(jù)推理”方面的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。該題不需要復(fù)雜計(jì)算，只需利用反應(yīng)的化學(xué)方程式中相關(guān)物質(zhì)質(zhì)量比，分析等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體體積差異，推理分析白色粉末是什么物質(zhì)。試題設(shè)計(jì)根據(jù)《初中化學(xué)課標(biāo)》控制試題難度，不超越初中學(xué)段學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)，評(píng)價(jià)目標(biāo)符合課程標(biāo)準(zhǔn)要求，和課程內(nèi)容吻合。

[案例7]（2015廣東高考理綜33題改編）NH4Cl水溶液可以用來除鐵銹，除銹效果與NH4Cl水解程度有關(guān)。提出問題：影響NH4Cl水解因素是什么？

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證猜想：（限定試劑與儀器：固體NH4Cl、蒸餾水、100mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒、藥匙、天平、pH計(jì)、溫度計(jì)、可控溫度的恒溫水槽）。

（1） 某實(shí)驗(yàn)探究小組依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案擬定實(shí)驗(yàn)表格，如表3所示。

請(qǐng)你在表中列出能直接讀取數(shù)據(jù)的相關(guān)物理量及需擬定的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)用字母表示[表中“V（溶液）”表示所配制溶液體積]。

（2） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)①所擬定數(shù)據(jù)，若讀取的待測物理量的數(shù)據(jù)為Y，計(jì)算NH4Cl水解反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為。（只寫算式，忽略水自身電離的影響）

學(xué)生完成此題首先要分析影響鹽水解因素的物理量，做出猜想，再依據(jù)控制單一變量思想和題目限定的儀器與試劑，設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，擬定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)鹽水解后溶液酸堿性變化來確定待測物理量——溶液的pH（確立的因變量）。NH4Cl溶液濃度的影響實(shí)驗(yàn)記錄參考答案見表4。

計(jì)算NH4Cl水解反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。學(xué)生依據(jù)NH+4+H2OH++NH3·H2O及忽略水電離影響的提示，求出c（H+）=10-pH，結(jié)合（2）給定的待測物理量數(shù)據(jù)Y，推導(dǎo)出c水解（NH+4）=c（H+）=10-Y;再根據(jù)擬定的水解前加入NH4Cl的質(zhì)量ag和溶液體積100mL，求出NH4Cl初始物質(zhì)的量濃度，進(jìn)而計(jì)算NH4Cl水解百分率。

試題以“NH4Cl水溶液除銹效果與NH4Cl水解程度有關(guān)”設(shè)計(jì)問題情境，依據(jù)影響鹽的水解因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案制定實(shí)驗(yàn)表格，讓學(xué)生用表格處理實(shí)驗(yàn)信息，進(jìn)而讓學(xué)生計(jì)算NH4Cl水解反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，綜合考察評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)。學(xué)生確定表格中需要讀取的物理量及擬定數(shù)據(jù)，并利用擬定的數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)信息，難度較大，評(píng)價(jià)層次達(dá)素養(yǎng)水平4。

2.2.5 反思與評(píng)價(jià)

《初中化學(xué)課標(biāo)》中“反思與評(píng)價(jià)”的課程目標(biāo)：“有對(duì)探究結(jié)果的可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)的意識(shí);能在教師的指導(dǎo)下或通過討論，對(duì)探究學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行反思，發(fā)現(xiàn)自己和他人的長處與不足，并提出改進(jìn)的具體建議;能體驗(yàn)到探究活動(dòng)的樂趣和學(xué)習(xí)成功的喜悅”[14]?！镀崭呋瘜W(xué)課標(biāo)》化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的水平要求：水平1“發(fā)現(xiàn)和提出需要進(jìn)一步研究的問題”、水平2“提出自己看法”、水平3沒有明確目標(biāo)水平、水平4“能對(duì)實(shí)驗(yàn)中的‘異?，F(xiàn)象和已有結(jié)論進(jìn)行反思、提出質(zhì)疑和新的實(shí)驗(yàn)設(shè)想”[15]。

科學(xué)探究試題的“反思與評(píng)價(jià)”旨在考察學(xué)生反思能力，內(nèi)在促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，深層次了解學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。

[案例8]（2018北京理綜第28題，有刪減）實(shí)驗(yàn)小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質(zhì)。

資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液;具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。

（1） 制備K2FeO4（見圖4，夾持裝置略）。

（①②內(nèi)容略）

③ C中得到紫色固體和溶液，C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有：3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外還有。

（2） 探究K2FeO4的性質(zhì)。

① 取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗(yàn)氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl-而產(chǎn)生Cl2，設(shè)計(jì)方案見表5。

② 根據(jù)K2FeO4的制備實(shí)驗(yàn)得出：氧化性Cl2FeO2-4（填“>”或“<”），而方案Ⅱ?qū)嶒?yàn)表明，Cl2和FeO2-4的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系相反，原因是。

③ 資料表明，酸性溶液中的氧化性FeO2-4>MnO-4，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)如下：將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色，該現(xiàn)象能否證明氧化性FeO2-4>MnO-4。若能，請(qǐng)說明理由;若不能，進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

理由或方案：。

試題以學(xué)科實(shí)驗(yàn)為情境，在探究K2FeO4的性質(zhì)部分設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。方案Ⅰ中由溶液變紅現(xiàn)象讓學(xué)生得出a中含有Fe3+的結(jié)論，進(jìn)而讓學(xué)生產(chǎn)生質(zhì)疑——該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化，還可能由4FeO2-4+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O產(chǎn)生;由K2FeO4的制備實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生得出“氧化性Cl2>FeO2-4”的結(jié)論，再由方案Ⅱ?qū)嶒?yàn)得出“Cl2和FeO2-4的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系相反”，讓學(xué)生反思原因——“溶液酸堿性不同”;試題最后通過資料說明“酸性溶液中的氧化性FeO2-4>MnO-4”，并提供驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)“將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色”，讓學(xué)生結(jié)合現(xiàn)象判斷“能否證明氧化性FeO2-4>MnO-4，若能，請(qǐng)說明理由;若不能，進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”。試題設(shè)計(jì)的問題層層遞進(jìn)，反思層層深入，既要求學(xué)生通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論，又要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行反思和提出質(zhì)疑。試題評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)水平層次為素養(yǎng)水平4。

3 結(jié)束語

需要說明的是，文中列舉的案例是重點(diǎn)探討如何評(píng)價(jià)科學(xué)探究某個(gè)要素，而紙筆測試科學(xué)探究素養(yǎng)一般包含幾個(gè)要素，形成系統(tǒng)的問題鏈，通過學(xué)生運(yùn)用知識(shí)和探究技能解決問題，來評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)水平。因此，科學(xué)探究素養(yǎng)試題一般要針對(duì)若干個(gè)科學(xué)探究要素設(shè)計(jì)成問題鏈，不孤立考察評(píng)價(jià)某個(gè)要素。

另外，學(xué)生解決問題一般是建立在一定知識(shí)和技能之上的，高中階段學(xué)生的知識(shí)水平、探究技能要求高于義務(wù)教育階段學(xué)生，因此紙筆測試評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的試題設(shè)計(jì)還需考慮不同學(xué)段學(xué)生所具備的知識(shí)以及問題設(shè)計(jì)的深度。再者，如對(duì)于開放性試題（案例2、案例5），評(píng)價(jià)要根據(jù)學(xué)生解決問題中的具體表現(xiàn)來研判學(xué)生的素養(yǎng)水平。

評(píng)價(jià)是教育工作不可或缺的部分，任何一種評(píng)價(jià)方式都不可能盡善盡美，紙筆測試亦如此。以“立德樹人”為根本任務(wù)的素質(zhì)教育對(duì)紙筆測試提出了更高的要求，不僅重視化學(xué)學(xué)科知識(shí)考察，而且更加關(guān)注學(xué)生在運(yùn)用知識(shí)解決問題過程中所彰顯的正確價(jià)值觀、必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)：

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[6]劉知新，王建成著. 化學(xué)教育測量與評(píng)估[M]. 南寧：廣西教育出版社，1996：12.