梁正譽　鄧峰　石子欣　楊維震

摘要： 新加坡GCE O-Level化學(xué)實驗操作考查屬于新加坡中學(xué)生年度選拔性結(jié)業(yè)考試的化學(xué)科必考科目。以實驗操作考查的2023年考試大綱及2019年試題為例，介紹其考查方案、考查目標、考查內(nèi)容、考查標準及試題設(shè)計，據(jù)此探討對我國中考、學(xué)業(yè)水平考試中的化學(xué)操作考試乃至紙筆測驗中實驗題的啟示。我國化學(xué)實驗操作考試可逐步過渡為考試前不公布題庫和考題；考查目標強化實驗設(shè)計、分析與評價能力；適當增大探究性實驗的開放度；依據(jù)課標建立指向化學(xué)實驗?zāi)芰Φ目疾闃藴?；豐富紙筆測試的實驗題型，嘗試考查作圖題和論述題。

關(guān)鍵詞： GCE； O-Level； 實驗操作； 中考化學(xué)； 學(xué)業(yè)水平考試

文章編號： 10056629（2023）10008507 中圖分類號： G633.8文獻標識碼： B

1 問題的提出

在教育部《關(guān)于加強和改進中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》等文件發(fā)布后，自2019年起，各省市統(tǒng)一將實驗操作納入初中學(xué)業(yè)水平考試（以下簡稱“中考”），部分地區(qū)也將實驗操作納入省級普通高中學(xué)業(yè)水平考試（以下簡稱“學(xué)業(yè)水平考試”）［1，2］。過去“紙上談兵”式的化學(xué)實驗?zāi)芰υu價方式已有相當程度的改觀。但由于我國中考和學(xué)業(yè)水平考試中的化學(xué)實驗操作考試全面起步不久，某些方面還有待繼續(xù)探索。譬如，各地對考試目標的界定不甚明確；試題主要從題庫抽取，相對固定；題型略顯單一，均為操作題；評分標準主要指向操作技能，較少涉及數(shù)據(jù)處理、方案評價等其他實驗?zāi)芰Α?/p>

在華人占大多數(shù)的新加坡，也有類似的中學(xué)生化學(xué)實驗操作考試——新加坡GCE O-Level（The Singapore-Cambridge General Certificate of Education Ordinary Level）化學(xué)實驗操作考查（Practical Assessment）已實施多年，依據(jù)化學(xué)科考試大綱（Syllabus 6092，以下簡稱“考綱”）開展［3］。其考查目標明確，考查內(nèi)容廣泛，題型多樣，考查標準從多方面指向化學(xué)實驗?zāi)芰?。因此我們可以部分地借鑒新加坡的經(jīng)驗，為我國化學(xué)實驗考試評價改革提供參考。

然而，目前專門討論新加坡GCE O-Level實驗操作考查（以下簡稱“實驗操作考查”）的文章較少。在中國知網(wǎng)以“O-Level”為“篇關(guān)摘”進行檢索，結(jié)果顯示截至2023年6月1日，國內(nèi)有9篇文獻介紹新加坡GCE O-Level各學(xué)科考試［4～12］，研究主題多為理科試題分析，僅有1篇文獻評價了化學(xué)考試［13］，但沒有詳細介紹實驗操作考查。為了提供針對性的參考，本文以實驗操作考查的2023年考綱和2019年試題為例，重點介紹其考查方案、考查目標、考查內(nèi)容、考查標準與試題設(shè)計，據(jù)此探討其對我國中考和學(xué)業(yè)水平考試的化學(xué)實驗操作考試，乃至紙筆測試中實驗題的啟示。

2 新加坡GCE O-Level化學(xué)實驗操作考查簡介

實驗操作考查是新加坡GCE O-Level化學(xué)考試的必考項目，主要由接受了4年（快捷課程班）或5年（普通課程班）中學(xué)教育的新加坡中學(xué)生參加［14］。化學(xué)考試的總成績被英聯(lián)邦各國承認，作為考生申請就讀新加坡或海外英聯(lián)邦國家的大學(xué)預(yù)備班或?qū)？茖W(xué)院的依據(jù)之一［15］。實驗操作考查的考查方案、考查目標、考查內(nèi)容、考查標準在考綱中均有明確的規(guī)定。

2.1 考查方案

新加坡GCE O-Level化學(xué)考試共三場，每場間隔約兩周。實驗操作考查通常為第一場考試，考前不會公布題庫。實施考查時，考生須在1小時50分鐘內(nèi)獨立完成實驗操作，并用紙筆作答試卷3的題目?？疾槌煽?nèi)【砻娣?，總?0，占化學(xué)考試總成績的20%（見表1）。

值得一提的是，實驗操作考查的方案曾有變革——2006至2017年間，新加坡采用“學(xué)?？茖W(xué)實踐考核”（School-based Science Practical Assessment，簡稱SPA）的評價方式。SPA不限制考試時長，由若干位考生所在學(xué)校的化學(xué)教師監(jiān)考并評分［16］，并允許根據(jù)多次評估折算總成績。自2018年起，SPA改為限時測試，由國家統(tǒng)一命題、組織考試與評分。盡管形式在變化，實驗操作考查始終作為化學(xué)必考項目，旨在測查考生的化學(xué)實驗?zāi)芰Α?/p>

2.2 考查目標

實驗操作考查對化學(xué)實驗?zāi)芰Φ年P(guān)注同時體現(xiàn)在考查目標上（Assessment Objectives，簡稱AO）。AO涵蓋三個維度：（1）知識與理解（AO1）；（2）信息處理與問題解決（AO2）；（3）實驗技能與探究（AO3）。實驗操作考查主要以AO3的要求為導(dǎo)向（見表2），考生須在試卷3提供的指引下選用合適的儀器與方法，獨立完成3～4個實驗，并在試卷3上記錄現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)、推理結(jié)論、設(shè)計與評價實驗方案。

考查目標將化學(xué)實驗?zāi)芰澐譃樗膫€“技能領(lǐng)域”（Skill Areas），并規(guī)定了相應(yīng)的考查權(quán)重（見表3）。其中“實驗設(shè)計（P）”占15%，其他技能領(lǐng)域“操作、測量和觀察（MMO）”“數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的呈現(xiàn)（PDO）”與“分析、結(jié)論和評價（ACE）”共計占85%?？v覽表3，技能領(lǐng)域的劃分順序?qū)?yīng)科學(xué)探究的一般過程——根據(jù)一定目的或猜想設(shè)計實驗方案；進而完成實驗操作，觀察現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)；通過分析所處理的數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論，并進行反思與評價。實施考查時，試卷3依據(jù)權(quán)重設(shè)置相應(yīng)題目來測查不同的技能領(lǐng)域，據(jù)此評價考生AO3的達成情況。

2.3 考查內(nèi)容

上述4個技能領(lǐng)域的測查離不開考查內(nèi)容作為載體?？疾閮?nèi)容體現(xiàn)于不同實驗主題下的問題任務(wù)和操作技能中。首先，實驗操作考查的命題范圍與紙筆測試基本一致。實驗主題選自下述六個模塊：實驗化學(xué)、原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)計量、化學(xué)反應(yīng)、元素周期律、空氣、有機化學(xué)。可見，實驗主題較廣泛，實例可見本文試題例析。

其次，每個實驗在上述六個模塊的內(nèi)容中設(shè)計相應(yīng)的問題任務(wù)來測查四個技能領(lǐng)域。對于“操作、測量和觀察（MMO）”，實驗操作考查要求考生能用合適的儀器記錄一系列測量結(jié)果（見試題例析的例1）；對于“數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的呈現(xiàn)（PDO）”與“分析、結(jié)論和評價（ACE）”，則可能涉及不需要用到實驗儀器的數(shù)據(jù)分析題（見例2）。另外，通常會有1道試題專門測查技能領(lǐng)域“實驗設(shè)計（P）”，要求考生應(yīng)用、整合上述六個模塊的知識來設(shè)計實驗（見例3），還可能需要適當使用數(shù)據(jù)采集器，處理給定的實驗數(shù)據(jù)以得出相關(guān)結(jié)論，并分析擬定的計劃?？傊?，問題任務(wù)均有針對性地指向四個技能領(lǐng)域。

最后，具體到實驗操作技能，考綱“實驗化學(xué)”模塊的“學(xué)習(xí)效果”（Learning Outcomes）（見表4）有清晰的規(guī)定。同時，考綱要求考生能使用適當?shù)膬x器/設(shè)備（包括使用傳感器采集數(shù)據(jù)）記錄一系列測量值（如質(zhì)量、長度、時間、體積和溫度），并規(guī)定了定量滴定分析和定性分析的技術(shù)細節(jié)。此外，考綱建議考生提前接觸一系列實驗，從中鍛煉操作技能。這些實驗包括但不限于：（1）滴定（如酸堿中和滴定）；（2）化學(xué)反應(yīng)速率的測定；（3）涉及分離技術(shù)的實驗（如紙層析法、過濾與蒸餾）；（4）鹽的制備；（5）氣體的收集；（6）涉及某元素、某化合物或某混合物的無機物定性分析（如陰、陽離子的反應(yīng)與氣體的檢驗方法）；（7）有機物定性分析（如用試管實驗鑒別不飽和鍵的存在）。綜上，操作技能的要求較全面，且突出定量分析的技能。

2.4 考查標準

為了測查隱性的化學(xué)實驗?zāi)芰?，考綱對四個技能領(lǐng)域均規(guī)定了表現(xiàn)性的考查標準（見表5）。瀏覽表5中每個技能領(lǐng)域的考查標準，可發(fā)現(xiàn)每項標準的能力水平自上而下逐步提高。譬如，技能領(lǐng)域“操作、測量和觀察（MMO）”的考查標準可劃分為“能夠操作精通操作反思操作”三個層次——第1、 2點考查標準要求考生能正確地組裝儀器并收集數(shù)據(jù)與觀察現(xiàn)象，確保完成實驗；第3、 4點進一步要求理解儀器操作步驟與現(xiàn)象記錄背后的原理，準確記錄現(xiàn)象與測量數(shù)據(jù)；在上述基礎(chǔ)上，第5點則要求評估觀察與測量的結(jié)果，反思操作、觀察與測量過程的不足。由此可見，考查標準的劃分有一定的進階性。

2.5 試題例析

為了更清晰地展示試題設(shè)計與實驗操作考查的過程，此處選取2019年試卷3的題目進行分析。

例1第⑥問填表，要求考生完成酸堿中和實驗、觀察并測量溫度變化值，對應(yīng)技能領(lǐng)域“操作、測量和觀察（MMO）”的考查標準第1、 2、 4點（考查標準見表5，下同）。題干僅提供大致的實驗步驟，未說明操作的細節(jié)。第（1）～（4）題主要測查“數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的呈現(xiàn)（PDO）”第2、 3點，對考生數(shù)據(jù)處理的能力要求較高，譬如考生須取點作圖、估讀兩線相交處的溶液體積。后兩題指向“分析、結(jié)論和評價（ACE）”第2、 5點，考生需要以第（4）問的計算結(jié)果為證據(jù)，推理強酸的成分，并給出提高結(jié)果準確性的改進建議。

例2明晰了探究目的、具體的反應(yīng)原理以及實施步驟。其中，第（7）題與第（12）題的設(shè)問方式值得參考——題干給出了假定的質(zhì)量測量值與假想的實驗現(xiàn)象，避免考生因偶然因素導(dǎo)致無法完成后續(xù)試題的情況，進而更有效地測查“數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的呈現(xiàn)（PDO）”的考查標準第2點。再者，第（8）題給出了NaHCO3、 H2O與CO2的相對分子質(zhì)量，減少了考生的記憶負擔(dān)。此外，在第（10）、（11）、（14）與（15）問中，考生須反思加熱過程中的誤差引入因素、給出建議以提高實驗準確度，并解釋添加過量硝酸的用意。9道題中有4題指向方案評價能力，實驗操作考查對“分析、結(jié)論和評價（ACE）”的重視可見一斑。

例3旨在測查“實驗設(shè)計（P）”。題中只給出試劑，沒有任何操作提示。考生圍繞“制備NaHSO4”的實驗?zāi)康模页鲭[藏變量“溶液體系中H+與OH-的濃度比例”，對應(yīng)考查標準的第1點；并現(xiàn)場設(shè)計可行的實驗流程，對應(yīng)考查標準的第2點。該題對系統(tǒng)思維的要求較高，難度有所提升，作為最后一題是合理的。

3 對我國化學(xué)實驗考試評價改革的啟示

我國化學(xué)實驗考試評價方式如何進一步作改進和完善？下面就考查方案、考查目標、考查內(nèi)容、考查標準以及試題設(shè)計五方面探討新加坡GCE O-Level化學(xué)實驗操作考查對我國中考和學(xué)業(yè)水平考試的化學(xué)實驗操作考試，乃至紙筆測試中實驗題的一些啟示。

3.1 過渡至考前不公布題庫和考題

我國化學(xué)實驗操作考試的成績計算方式未必需要模仿O-Level。首先是因為二者考試目的不同，我國是為了“加強和改進中小學(xué)實驗教學(xué)工作”［18］，側(cè)重引導(dǎo)教學(xué)，而新加坡側(cè)重分流選拔［19］；其次有研究表明：高利害的操作考試未必能促進實驗教學(xué)［20］。故筆者贊同我國做法，以地區(qū)實際情況為準，靈活采用原始分、等級呈現(xiàn)等形式計算成績［21］。

但從長遠看，可借鑒O-Level考前不公布題庫和考題的形式。目前多地教育局在考前會公布當年的操作考試題庫或真題［22］。盡管符合現(xiàn)階段我國實驗教學(xué)現(xiàn)狀，但有數(shù)據(jù)表明一些學(xué)校因此僅采取考前“突擊訓(xùn)練”“集中練習(xí)”的應(yīng)試備考策略［23］?？记安还疾僮骺荚囶}庫，僅以《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2022年版）》或《普通高中化學(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下統(tǒng)稱“課標”）中的“學(xué)生必做實驗”作為考試范圍。這或能進一步增強當?shù)亟處煂φn標的重視程度，改善平常化學(xué)實驗教學(xué)的完成情況。

3.2 增設(shè)實驗設(shè)計、分析與評價的考查目標

與O-Level考綱的考查標準類似，我國課標的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平同樣依據(jù)科學(xué)探究過程界定了詳細的實驗?zāi)芰Ρ憩F(xiàn)［24］。而對于其中的實驗設(shè)計、分析與評價能力，目前我國中考和學(xué)業(yè)水平考試均傾向通過紙筆測試來測查。這或許導(dǎo)致部分考生雖能嫻熟地紙上談兵，一旦面對真正的實驗情境則難以遷移。

因此，化學(xué)實驗操作考試的考查目標可向課標的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平看齊，在操作考試中強化實驗設(shè)計、分析與評價的考查目標，以綜合發(fā)展化學(xué)實驗?zāi)芰槟康?。相?yīng)地在考試中增加少量簡單的數(shù)據(jù)分析與方案評價題，從“考操作技能”向“考實驗?zāi)芰Α鞭D(zhuǎn)變。這與一些研究者的觀點類似［25，26］，也許有利于在真實的實驗情境中鍛煉考生的科學(xué)探究能力。

3.3 適當增大探究性實驗的開放度

O-Level實驗操作考查的內(nèi)容繁多，不太符合我國實際。其所涉及的化學(xué)知識遠多于我國現(xiàn)行中考化學(xué)實驗操作考試，甚至出現(xiàn)不少我國高中化學(xué)的知識，譬如中和滴定、有機物定性分析等。這或許與教育制度相關(guān)：新加坡的初中學(xué)習(xí)時間較長（4～5年），理應(yīng)考查更多內(nèi)容。

然而，我國化學(xué)實驗操作考試或可借鑒O-Level，適當增大探究性實驗的開放度，以考查實驗設(shè)計能力。當前，我國青島、廣州等地已有探究性實驗操作題的嘗試［27，28］，但以探究反應(yīng)能否發(fā)生為主，難度較小，稍微弱化了考試的選拔性。因此可適當借鑒O-Level實驗操作考查的做法，拓寬探究的開放度。

3.4 依據(jù)課標建立實驗?zāi)芰疾闃藴?/p>

盡管課標的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平界定了化學(xué)實驗?zāi)芰Φ木唧w表現(xiàn)［29］，我國化學(xué)實驗操作考試的考查標準似乎暫未能“對標”地反映能力。譬如2022年廣州中考對“二氧化碳的制取及性質(zhì)”這道題的主要操作誤區(qū)制定了10個評價要點［30］。盡管考生的對錯一目了然，但由于缺少題目的能力編碼，評價要點似乎難以反映出考生的化學(xué)實驗?zāi)芰λ健?/p>

故可參考O-Level考綱中“技能領(lǐng)域”的劃分方式，依據(jù)課標的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平，嘗試建立化學(xué)實驗操作考試“能力水平表現(xiàn)（評分點）”的考查標準，具體可參考初中課標附錄3的案例2［31］。甚至進一步規(guī)定每項能力在考試中的占比。上述措施或能更有效地測查化學(xué)實驗?zāi)芰?，而非單純考查操作技能?/p>

3.5 紙筆測試實驗題可考查作圖和論述

將操作題設(shè)為實驗操作考試的主要題型，符合我國現(xiàn)階段基礎(chǔ)教育實際。操作題有三個優(yōu)點：完成時間短（平均10～30分鐘）、考查標準相對客觀、能借助AI等信息技術(shù)手段評分以減輕一線教師的工作量［32］，符合我國人口基數(shù)大的特點，因此無需在實驗操作考試中加入O-Level實驗操作考查的全部題型。

但為了綜合考查實驗?zāi)芰?，我們可豐富紙筆測試的實驗題型，嘗試命制實驗數(shù)據(jù)作圖題和實驗方案評價的論述題。實驗數(shù)據(jù)的作圖題在中考比較少見，但即便到學(xué)業(yè)水平考試仍是難點，例如2022年廣東高考第17（4）小題（繪制NaOH滴定HAc的中和滴定曲線）的正確率為6.7%、空白率達39.8%［33］。方案評價的文字論述也往往是考生的薄弱環(huán)節(jié)，譬如2022年廣州中考第20（3）小題（測定反應(yīng)快慢，論述“大理石和鹽酸反應(yīng)開始時立刻收集氣體”是否合理）的難度達0.06［34］。因此，紙筆測試的實驗題可嘗試加入作圖或論述題，以測查考生的數(shù)據(jù)處理能力和方案評價能力。

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*廣東省2022年學(xué)位與研究生教育改革研究項目“知識創(chuàng)建視角下化學(xué)教育碩士PCK發(fā)展研究——基于合作設(shè)計導(dǎo)向的混合式學(xué)習(xí)模式”（43203306）、廣東省2022年課程思政改革示范項目“化學(xué)教學(xué)設(shè)計研究（設(shè)計主線提煉）”（52361614）、廣東省2021年一流本科課程建設(shè)項目“化學(xué)教學(xué)論”（51013521）研究成果。