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

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

我国基础教育改革以科学探究为突破口，提倡以科学探究的方式进行学习。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。2009年是新课程改革高考的第三年，总共有10个省市进行新课程高考。随着高中新课程的推进，新课程高考将全面实施。作为改变传统教学方式与学习方式、培养学生的科学探究能力和创新能力以及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得以体现是关系本次新课程改革的顺利推进和成败的关键，也是广大化学教师所面临的共同问题。一、科学探究能力试题在试卷中的结构和内容分布《2009年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科·课程标准实验版）》，在“化学实验与探究能力”部分明确要求学生“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”。并且各课改实验区在各自的考试说明中进一步强调科学探究能力的考查。如江苏省的《2009年普通高等学校招生全国统一考试化学科考试大纲的说明》，在“学会实验探究”部分要求学生：“具有较强的问题意识，能够在给定情境中通过分析、判断提出有探究价值化学问题的能力；能设计解决简单化学问题的探究方案，能运用观察、实验、阅读资料等多种手段收集证据，能运用比较、分类、归纳、概括等方法形成探究结论；能对探究方案、探究过程、探究结论等进行分析和评价，能准确地表述探究结果，并应用探究结果解决相关问题。”在2009年10课改实验区的9套新课程高考化学卷中，有7套试卷涉及科学探究能力试题的考查，具体见表1。由表1可以看出，2009年课改实验区7套新课程高考化学试题大部分能关注科学探究能力的考查，有6套试卷中的科学探究能力赋分在14分以上。其中广东卷分值最高，达34分，占学科总分比例的22.7%，按学科总分比例位居第三，这与该省学科总分为150分有关；江苏卷分值为28分，占学科总分比例的23.3%，按学科总分比例位居第一；今年首次参加新课程高考的福建省在科学探究能力方面考查不错，试题分值为23分，占学科总分比例的23%，位居第二；今年参加新课程高考的浙江、福建在科学探究能力方面考查表现也尤佳，分值为15分和17分，分别占学科总分的15%和17%。然而，第三次参加新课程高考的海南卷表现不佳，考查科学探究能力试题分值为5分，占试题总分的5%；还有就是山东卷和天津卷，整个试卷科学探究能力的考查的意识不强。所以，从科学探究能力考查的试题分值和占学科总分比例来看，广东卷、江苏卷、宁夏卷（辽宁卷）、浙江卷、安徽卷和福建卷命题合理，能控制在15%～20%左右。从题型来看，各新课程高考化学卷主要是以简答题来考查学生的科学探究能力。这主要是与科学探究试题的特点有关，即通过简答题更能考查学生的思维过程和表达能力，达到过程与结果相统一。但福建卷有一道在卷一中考查学生科学探究能力的选择题，分值为6分，这是一次有益的尝试。从考查的内容来看，2009年新课程高考化学卷有关科学探究能力考查试题的选材大多来自实际应用情境和真实情境，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。这使学生在具体情境和问题解决中对化学知识的学习增进了理解，加以综合地迁移和运用，引导学生认识科学、技术、社会与环境之间的相互关系，学生从化学视角分析和解决实际问题，也有助于“情感态度和价值观”课程目标的达成。并且2叩9年新课程高考化学卷中的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出图文并茂的特点。这不仅仅体现了学科的价值性和美化了试卷结构，而且还能有效地促进考生多途径获取信息能力的提高，这与“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。表12009年新课程高考化学卷中科学探究能力试题的结构和内容分布二、科学探究能力组成要素考查的统计分析科学探究有两层含义：一是指科学家用于研究人类未知的自然界各种活动；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8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。对学生的科学探究能力的评价也主要围绕这8要素进行，所以我们对科学探究能力评价的统计就是对这8要素进行统计分析。由于近年来的新课程高考化学中的科学探究能力的评价主要是通过实验来考查，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，所以统计时上述四个要素的能力是相对应的。具体统计情况见表2（见下页）。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），考查的次数为15；制定计划能力（实验方案设计能力）考查的次数为8，位居第二；进行实验能力（用语言描述操作步骤能力）考查的次数为7，位居第三；其次是反思与评价能力（实验方案及结果评价能力）考查次数为5，位居第四；而其他科学探究能力组成要素的能力考查很少，如猜想与假设能力，表达与交流能力各为1，提出问题能力与收集证据的能力没有考查。这主要是由于科学探究是一种活动，只有在实际的探究过程中学生的探究能力才能表现出来，所以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。但在我国目前大规模的教育考试中，这是难以实施的，纸笔测验仍是力图体现这种考查要求的最主要的形式。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。但受考试的时间、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，也不能考查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。所以，我们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。并且目前科学探究能力主要是通过实验来考查。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和实验方案及结果评价能力等能较客观地被考查，所以这些能力要素考查得相对较多。表22009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分析对新课程高考化学卷有关科学探究能力试题进一步分析，我们还可发现有些是通过一道试题考查几个能力要素。如安徽卷的28题，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；广东高考第21题，做出猜想、设计实验方案、开展实验研究并得出结论的能力。有些是一道试题只考查单个的科学探究能力组成要素，如福建卷的第12题考查的是实验数据处理与解释能力，海南卷的第16题第3问考查的是实验方案设计能力。三、问题与思考对2009年新课程高考化学卷的有关科学探究能力考查试题进行统计分析，我们发现各课改实验区都进行了有意义的探讨，迈出了可贵的一步，并且有许多值得肯定的地方，但同时也存在有一些值得思考的问题。1.试题的真实性与情景性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，所以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。因此，用于评价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的内容迁移到解决新问题中来。并且试题选材只有具有一定的真实性，才容易激发考生解决问题的兴趣，提高考生适应社会、认识世界的能力，增强其社会责任感。2009年新课程高考化学卷用于评价科学探究能力的试题，大多数是以生产、生活、科研以及实验等实际为背景，真实的情景性科学探究试题设置得较好。但有些新课程高考卷不尽如人意，如宁夏（辽宁）卷的第26题，虽然是以“实验室测定碱式碳酸铜的组成”为情景来考查科学探究能力的一道实验题，但试题情景过于陈旧，基本上是传统的实验，不能体现新课程改革的新理念。2.试题的开放性对于科学探究能力的评价应加强试题的开放性。同时，开放性的试题有利于促进学生的发展和全面评价学生。开放性原则要求试题命制着重考查学生多角度、多侧面、多层次地思考问题、理解试题，多渠道处理信息和结果多种表述方式，培养学生的发散性思维和创新能力。开放性的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，只要答案合理即可给分。只有这样才能全面地考查学生的创造性思维和探究能力。2009年新课程高考化学卷有关科学探究能力考查的试题中有一定比例的开放性试题，如海南卷的第16题第3问，广东卷的第21题第3问等。但总体上对于科学探究能力的评价开放性试题的比例不大，这是值得命题者思考的问题。而且，在高考中如何根据考生知识的构成、认识的水平加以把握试题的开放度，必将是命题者面临的现实问题，也是必须解决的问题。3.科学探究能力各组成要素如何考查科学探究活动一般经历8个步骤。从今年的科学探究试题来看，有些省市考查的是较为完整的探究过程。如广东高考第21题，要求做出猜想、设计实验方案、开展实验研究并得出结论等。还有安徽卷的第28题，要求进行实验设计、实验数据处理、进行解释与结论和进行思考与交流等。有些课改实验区科学探究试题考查的科学探究能力组成要素中的单个要素或两个要素。如福建卷第12题的通过分析和处理实验数据，得出合理结论能力的考查；浙江卷第27题考查学生的实验方案设计和对实验数据分析得出实验结论的科学探究能力的考查；广东卷第20题的对实验数据和关系曲线运用归纳、推理进行得出实验结论并作出解释的科学探究能力的考查等。并且发现，科学探究能力重要因素和首要因素——提出问题能力以及收集证据能力却没有在试题中体现。所以，我们可以进行较为完整的科学探究过程的命题来考查学生的科学探究能力，也可以进行考查学生的科学探究能力的某个要素能力或两个要素能力的命题。值得我们思考的问题还有：如何把握各要素能力考查的比例；是否只能在简答题中考查科学探究能力要素；如何考查提出问题的能力等。4.科学探究能力是否只能在实验中考查实验是化学学科的特征，实验探究是提高学生科学探究能力和科学素养的重要学习方式。作为具有导向作用的新课程高考化学，自然而然把化学实验探究的考查作为评价学生的探究能力和创新能力的重要手段。所以，各课改实验区高考试题都是以实验来考查学生的科学探究能力。有学者根据各种探究能力的模型和国外探究能力考查的评价目标，将目前高考中的探究能力分