凸显学科特点 发挥导向功能 ——2018年福建省中考化学实验试题特点及教学启示

义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，科学探究对发展学生的科学素养具有不可替代的作用，化学实验是进行科学探究的重要方式［1］。可见，化学实验对于全面发展学生科学素养的重要作用，化学实验试题承载着评价学生科学素养发展水平的功能。2018年福建省中考化学全卷16小题，满分75分，其中涉及实验的有7小题，合计35分，实验试题权重大、分值比例高，充分体现了“正确发挥考试对教学的导向作用，凸显学科特点，加强实验教学，引导教师改进课堂教学，以学生为本，让学生学会学习、学会生活，提升科学素养［2］”的命题原则。本文拟从基本实验技能、学科思想方法、创新意识和探究能力三个方面分析2018年福建省中考化学试卷中实验试题的考查特点，旨在对一线教师改进实验教学提供教学参考。

一、实验试题特点

1．体现课标要求，注重基本实验技能考查

2018年福建省中考化学试题，有关实验技能考查的试题共5小题合计18分，充分体现了课标和福建省初中学科教学与考试（化学）指导意见（下简称“指导意见”）对化学实验基本技能的要求，具体考查内容及依据如表1所示。

表1 试题对化学基本实验技能的考查内容及考查依据

考查题号和具体内容 课标的要求 指导意见对课标的补充说明 考查赋分6考查一定温度下氯化钠饱和溶液配制的“计算”步骤，通过对概念“溶解度”含义的理解，计算溶质的质量。初步学会配制一定溶质质量分数的溶液。3 9 A选项：考查碳酸盐固体的检验方法；C选项：考查氧气的验满方法；D选项：考查通过对二氧化碳的检验，证明蜡烛中含碳元素；B选项：判断能否用酚酞溶液证明二氧化碳和水反应初步学会根据某些性质检验和区分一些常见的物质。初步学会用酸碱指示剂、pH试纸检验溶液的酸碱性。能检验氧气、二氧化碳、含碳酸根物质。3 4考查过滤、吸附和消毒等净水方法的区别。13（2）（3）分别考查用蒸发和溶解的方法对混合物进行分离、除杂和提纯，区别物理、化学法除杂的适切性。初步学习使用过滤、蒸发的方法对混合物进行分离。初步学习使用过滤、蒸发的方法对混合物进行分离和除杂。3 3 15（1）① 考查实验室用过氧化氢制氧气化学方程式的书写和发生、收集装置的选取。15（1）② 用文字语言表述装置（如右图）气密性的检查方法。初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体，能进行药品的取用，简单仪器的使用和连接、加热等基本的实验操作。初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体（CO2、O2）。4 2

由上表分析可知，试题考查几乎涵盖了课标中对基本实验技能的所有要求，分值占全卷总分的24%，而2017年版高中化学课标，在必修课程主题1“化学科学与实验探究”中要求：学生初步学会物质检验、分离、提纯和溶液配制等化学基础知识和基本技能。2018年福建省中考两考合一，既体现义务教育课标要求，注重考查基本实验技能，考试内容注意基础性，同时注意选择对学生后续学习有用的知识。从考查形式上看，主要是通过单项选择题（4、6、9）和实验探究题（15）实现对学生基本实验技能的考查；从实验素材上看，试题情境多为教材中出现的实验或课后习题，并适度创新，如第4小题的素材来自于课本净化水的实验，第6小题的素材来自课本实验“一定溶质质量分数的氯化钠溶液的配制”，第9小题CO2-3的检验、氧气的验满、二氧化碳的检验和用酸碱指示剂检验溶液的酸碱性，均来自课后习题或习题改造，13小题的（2）（3），以古代化学工艺“敞锅熬盐”的步骤为背景，试题情境新颖，考查了学生在陌生情境中运用基本实验技能——蒸发和溶解，对物质进行分离和提纯的方法迁移；从试题信息呈现的方式看，试题信息以文字、图表等形式简洁呈现，充分考虑到考试时长，体现对考生的人文关怀。

2．凸显学科思维，注重学科思想方法考查

化学学科思想方法是人们用化学视角观察认识物质世界的固有观念和方式，包括元素观、微粒观等学科核心观念，也包括结构决定性质、分类与比较、定性与定量结合等具体的学科思想［3］。2018年福建省中考化学实验试题，以真实问题情境为测试载体，以实际问题为测试任务，以初中化学核心知识为解决问题的工具，考查学生运用具有学科特质的思维方式认识世界的视角和分析解决问题的思路，注重对“宏观-微观-符号”、“控制变量，对比设计”和定性与定量结合等学科思想方法的考查，注重对元素观、变化观、实证观等化学核心观念的考查。如，第9小题选项D“将内壁蘸有澄清石灰水的烧杯罩在蜡烛火焰上方，证明蜡烛中含有碳元素”，要求考生能用变化观、元素观对结论和证据之间的逻辑关系进行推理和判断；第14小题（图1）工业流程图中，对步骤①生成Fe（OH）3的基本反应类型和步骤③锌泥成分的判断，都渗透着对变化观、元素观的考查；第10小题“自制氧烛，为确定每100g氯酸钠需要添加金属粉末的质量［m（金属）］，……”，考查了定性和定量相结合的学科思想。第15题（图2）的以下四空是对“控制变量，对比设计”学科思想的考查；13小题（1）“黄卤所含杂质BaCl2和黑卤以某矿山酸性废水（主要含硫酸、硫酸铁、硫酸铜和硫酸锌等）为原料，通过下述流程可将废水中的铁、铜和锌分步沉淀，实现回收利用。

图1 第14小题图

实验二 探究H2O2质量分数、溶液pH、温度对反应速率的影响

2.2.2 渗漏损失 滴灌淖尔底部与侧部主要为黏土层，透水性差。根据典型淖尔渗漏量计算结果，结合《水库设计手册》中的渗漏损失估算法及渗漏计算经验数值，考虑到淖尔底部、侧部黏土层分布的不均匀性，淖尔渗漏可参照地质优良型水库，最终确定渗漏损失系数为0.5%（月渗漏量占月平均蓄水量的比例）。2008—2016 年渗漏损失量为593×104～1 465×104m3，灌溉关键期渗漏损失占全年渗漏损失量的36%～46%，渗漏损失是淖尔水损失的次要途径。

（2）设计如下表实验方案：

因传感器节点无法持续性供电,除了在硬件电路方面进行能量控制之外,在软件结构方面也进行低功耗的设计,以提高节点的工作时长。机车车辆信号检测过程中,传感器节点进行数据采集与发送的时间远小于等待采集的间隔时间,所以在间隔时间内将单片机设置为待机模式,本文选用的超低功耗MSP430单片机基于中断的事件驱动机制,从待机到唤醒只需 6 μs,能够实现系统工作模式的快速切换[10]。

实验序号 H2O2质量分数／% pH 温度／℃ 每分钟气泡数1 30 5 20 2 30 6 20 3 30 11 20 4 5 11 30 5 a 11 b

①实验1～3的实验目的是_________。

②a＝_______；b＝_______。

实验三 探究制取氧气的适宜催化剂

伏击，是预先将兵力隐蔽地配置在敌人必经之路的一侧或两侧，等待或引诱敌人进入伏击地区后，达成进攻的突然性，将其捕获或歼灭的一种战术。依据公安边防部队的任务、作战目的和作战要求，伏击已成为公安边防部队较为常用的战斗形式。这种战法能改变敌暗我明的状况，占有准备充分之利和地形之利，能以小的代价获取战斗的胜利，能有效地打击犯罪分子，使国家利益和人民生命财产安全得到很好的保护。

（3）实验方案如下：

Ⅰ．用 MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合，滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球，备用。

提水工程使用压力管道居多，因复杂的运行工况、多变的地形条件，要求选用的管材，应具有很好的可靠性和较好的经济性。结合国内管材生产及使用情况，在高工压、长距离输水工程中使用较多的主要有钢管（SP）、球墨铸铁管（DIP）、玻璃钢夹砂管（FRPM）、PE管四种管材。

图2 第15小题图

Ⅱ．用30粒含MnO2的海藻酸钠微球，采用左下图装置进行实验。改用其他三种微球，分别重复上述实验，得到右下图的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。所含杂质MgSO4反应生成白色沉淀，该反应的化学方程式为 ____。”和 14 小题（1）“Ca（OH）2中和废水中的硫酸，该反应的化学方程式为____。”这两小题是对“宏观-微观-符号”三重表征思想和变化观的考查，后者还蕴含着对考生“结构决定性质，性质决定应用”的化学核心观念渗透。

3．把握试题开放度，注重创新意识和探究能力考查

2018年福建省中考化学实验试题遵循“适当增加开放性试题，做到试题形式、思维过程、答案标准多样化，注重考查学生的创新意识和探究能力，尊重和促进学生的个性化发展［4］”的命题原则，着重考查了设计、评价实验方案、评价实验结果以及分析图表、数据等信息得出结论的证据推理能力，如第10小题以选项的形式呈现实验方案和实验结果，考查学生依据探究目的评价实验方案、分析处理图表信息评价实验结果的能力；第14小题（3）试题信息以工业流程图（图1）的形式呈现，考查学生设计实验方案的能力，具体用到的元素化合物知识是：运用金属活动性顺序选用试剂和硫酸铜反应得到铜；15（3）①②③考查学生分析图表、数据获取信息、加工处理信息与已有知识整合，分析推理得出结论，图表信息以表格、数字化实验装置图和图像（图 2）等多样化形式呈现。同时 14（3）、15（2）试题答案有一定的开放性，尤其是15（2）②答案的开放性，考查了学生的创新意识，发展了学生的思维空间。

只好站起来关上书房的木门。关门的瞬间他看一眼云梦，云梦一边咯咯咯一边往这边瞅。呼伦心里稍感不妥，稍微愣了愣，还是把门关上。

二、实验教学启示

1．改变机械实验现状，强调思维过程参与

学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证［5］。2017年版高中化学课标要求：认识化学实验是研究和学习物质及其变化的基本方法，是科学探究的一种重要途径。可见，化学实验的重要性初高中一脉相承，学生具备基本实验知识和技能是课标的要求，也是学生后续学习的需要。课标中规定的8个学生实验［6］，承载着落实学生基本实验技能的学习目标。当前的教学困惑是：学生实验完成率高，学生参加考试，实验题的答题呈现难以体现做过实验的优势，老师们认为实验教学的“投入”和“产出”不呈正相关性，如，学生做过“实验室用高锰酸钾制氧气”的实验，考试时多数学生有以下答题呈现：检查装置（图3）气密性，导管一端放水里，松开握试管的手，学生答：观察到有气泡产生说明气密性好；检查装置（图4）气密性，学生迁移使用手捂锥形瓶产生气泡的方法；连接仪器组装装置（图3），学生先固定试管（试管口朝上），后放酒精灯；当用铁夹固定试管（图3），若使试管口略低于试管底部，学生答：应调节螺旋A 或 C（填“A”、“B”或“C”）；用排水法收集氧气，加热前，学生直接把导管口伸入未装满水有气泡的集气瓶，当分析用排水法收集氧气不纯的原因，学生无法将其与操作不当之间实现关联；实验结束，学生先停止加热，再把导管移出水槽，等等。可见，学生做实验仅仅停留在浅表机械的操作和完成实验的结果上，由于每一步操作的思维过程缺失，学生并未真正掌握正确的基本操作技能。

图3

图4

鉴于此，针对“用高锰酸钾制取氧气”的实验，必须让学生明确每一步骤所需的实验基本技能（图5），教师可以根据示范的每一步骤，设计以下问题串组织学生小组讨论：连接仪器：连接仪器时什么样的不当操作，试管容易破裂？为什么？检查气密性：是先装高锰酸钾还是先检查气密性？检查气密性的原理是什么？操作有先后顺序吗？反之可能会有什么后果？松开手，会有什么现象？什么现象就能说明气密性好？装药品：装药品怎样保证不滴洒？为什么药品尽量在试管底部好？装多少？为什么管口要塞棉花？不塞棉花，可能会产生什么后果？固定仪器：固定试管的高度，如何保证酒精灯外焰加热？先放酒精灯还是先固定试管？铁夹为什么要夹在试管的中上部？怎样操作能使管口略向下倾斜？管口为什么要略向下倾斜？如果向上倾斜，可能会出现什么不良后果？加热：为什么要用酒精灯外焰加热？试管炸裂和试管本身、酒精灯火焰、加热操作之间有什么关系？排水法收集：导管口冒气泡，为什么不能立即收集？如果立即收集可能会产生什么后果？除此之外，还有什么原因有可能使收集的氧气不纯？怎样判断气体收集满了？气体收集满后，怎么操作，才能把装满氧气的集气瓶从水里拿出来？拿出来后集气瓶怎么放置？检验：怎样检验收集到的气体就是氧气？为什么要用这个方法检验？还有没有其他方法？通过每一步骤的问题讨论，学生真正弄清操作背后的原理支撑，加深了学生对基本实验技能的理解，积极的思维过程参与，避免了盲目实验的弊端。

2.3.2 护理质量改进内容 护理质量改进素材获取途径用“加、减、乘、除”表，即，“加”是把外行业成功的质量管理元素加入护理工作中;“减”是如何减少护理工作中常犯的错误;“乘”是摆脱传统观念束缚的超越思维，创新护理工作模式和方法;“除”是剔除司空见惯、无效的护理工作程序。如护理工作流程的重建，护理工具的改革，护理措施的改进等。

图5 “用高锰酸钾制取氧气”的实验步骤和对应技能目标要求

2.抓住课本实验原型，重视学科思想方法培养

课标一级主题“科学探究”的二级主题“发展科学探究能力”八大要素中“制订计划”要求：根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案，具有控制实验条件的意识。“控制变量，对比设计”是化学重要的学科思想方法，2018年福建省中考化学第15小题有4空（图2）涉及到对此方法的考查。因此，教学中要充分利用好教材中“控制变量，对比设计”学科思想的实验原型，根据学生的认知规律，逐步发展学生的认识层级。如人教版（2012）九年级化学（上）涉及“控制变量，对比设计”学科思想的课本实验编排，从第一单元的“人体吸入的空气与呼出气体有什么不同”到第四单元的“用肥皂水区分软水和硬水”，从第六单元的“证明二氧化碳和水反应”到第七单元的“燃烧条件探究”，逐步实现了从单一变量到多种变量，从分析变量、控制变量对实验结果的影响到课本实验设计的复述再现，从课本已有的实验设计到学生自主设计实验的迁移，学生对“控制变量，对比设计”学科思想方法的认识和应用水平呈螺旋式上升，最终形成运用“控制变量，对比设计”思想设计实验方案的一般思路［7］（如图6）。

图6 控制变量、设计对比实验方案的一般思路

再比如，元素观的建立也是一个逐步递进、层级发展的过程，人教版（2012）九年级化学（上）第一单元“对蜡烛及其燃烧的探究”中，用干燥烧杯和用澄清石灰水润湿内壁的烧杯，先后罩在火焰上方，旨在培养学生观察现象，得出蜡烛燃烧产物是水和二氧化碳的结论；第三单元学习“分子可以分成原子”时，得出反应前后原子种类不变，而后学习“元素”，从反应前后原子种类不变，得出反应前后元素的种类不变；第四单元学习“水的组成”，根据水的“合”和“分”推出水的组成元素；第五单元学习“质量守恒定律”，元素观的建立从定性走向定量，根据具体的化学反应，不仅可以根据已知物质的元素组成，推断未知物质的元素组成，还可以根据已知物质组成元素的质量，推算未知物质组成元素的质量，进而确定未知物质的微观构成。教学中要抓住课本实验原型，培养学生的学科思想方法，逐步发展学生的认识层级。

3.设计重点探究环节，培养创新意识和探究能力

化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学，其特征是研究物质和创造物质［8］。以实验为基础是化学学科的重要特征之一，让学生有更多的机会主动地体验科学探究的过程，在知识的形成、相互联系和应用过程中养成科学的态度，学习科学方法，在“做科学”的探究实践中培养创新精神和实践能力［9］。

初中化学课本中不同类型实验的呈现，因内容和学习顺序不同，有不同的探究目标定位，承载着不同探究能力的发展功能，所以选择设计的重点探究环节也不同。举例说明如表2所示。教学中应根据不同类型的实验内容，承载不同探究能力发展功能，选定重点环节精心进行教学活动设计，如“验证盐酸和氢氧化钠发生反应”的实验，重点不在课本实验的验证上，而在实验方案的设计上，学生设计实验方案的方向可归纳为：反应物减少或消失的验证；生成物产生的验证；反应热效应的验证；反应过程中溶液pH变化的检测等，多种方案评价、优化和筛选的过程，尊重了学生的个性发展，发展了学生的思维空间，培养了学生的创新意识和实践能力。

表2 初中化学实验的类型、探究活动目标和重点探究环节

实验类型 实验名称 探究活动目标 重点探究环节物质的组成、结构 电解水建立结论和证据之间的逻辑关系记录现象，收集证据，获得结论物质的性质验证二氧化碳和水反应；验证二氧化碳和氢氧化钠反应；验证盐酸和氢氧化钠反应运用变量控制的思想设计实验方案设计、评价实验方案金属、氧气、二氧化碳、酸、碱、盐的性质观察现象，获得结论记录现象，得出结论，结果表达物质的制备实验室制取氧气和二氧化碳逐步形成实验室制取气体的思路和方法反应原理、实验装置确定，进行实验物质的反应条件燃烧条件的探究铁锈蚀条件的探究运用变量控制的思想设计实验方案设计、评价实验方案物质的反应规律评价实验方案，记录现象，得出结论物质的分离、提纯验证质量守恒定律从现象得出结论水的净化粗盐提纯会用过滤、吸附、蒸发等方法对物质进行分离进行实验物质的检验氧气、二氧化碳、碳酸根离子、溶液酸碱性的检验收集证据，获得结论 进行实验

总之，2018年福建省中考化学实验试题凸显学科特点，突出学科思想方法的考查，为今后改进实验教学提供了很好的导向作用。

参考文献

［1］［5］［6］［8］［9］中华人民共和国教育部．义务教育化学课程标准（2011年版）［M］．北京：北京师范大学出版社，2012：6-11，11，12，1，4

［2］［4］福建省教育厅．福建省初中学科（化学）教学与考试指导意见（2017年版）［M］．福州：福建人民出版社，2017：12

［3］ 罗滨．初中化学关键问题指导［M］．北京：高等教育出版社，2015：48

［7］ 刘四方．基于学科思想方法的命题与教学反思［J］．化学教育，2018，39（5）：8