中学生化学“定量化”能力的测评问题和方式

中学生化学“定量化”能力的测评问题和方式

从〝定性〞到〝定量〞是化学学科开展的里程碑,是人们对化学物质及其变化的看法向纵深开展的结果。在化学学习中,随着学习进程的展开,肯定要求先生从量的角度来描

画和探求物质的结构、组成和变化。传统化学课程将〝化学计算〞作为一项基本技艺,但从量的角度处置化学效果并非单纯的数学运算,也并非复杂的方法、技巧等技艺的操练,而是〝无看法、有意义、有目的、有方法的认知和操作的共同体〞[1]。先生依据化学基础知识,运用数学方法处置物质组成、结构、变化中〝量〞的效果的才干称为〝定量化〞才干。具有〝定量化〞才干,能使先生从量的方面看法物质及其变化的规律,体验定量研讨方法在化学迷信研讨和工农业消费中的重要作用。

1 〝定量化〞才干水平的构建

中学化学的〝定量化〞学习内容主要是以2个基本物理量——物质的量和质量为中心,结合基本概念原理和元素化合物知识而展开。从初中阶段以质量为中心到高中阶段以物质的量为中心,从中心概念到基础计算再到综算计算,遵照了

从微观到微观、从复杂到复杂的认知进程,构建了从中心概念到基础计算再到综算计算的递进式体系。

了解化学概念的含义及化学原理、符号中所包括的量的关系是处置定量化学效果的基础。Nakleh和Silberma(1993)的

研讨说明假设先生想要恰外地处置定量化学效果,那么他们必需了解摩尔的含义[2]。Koch(2021)指出先生初学化学时在寻觅笼统化学符号和描画化学进程之间的联络、分子式所提供的定量信息(比如计量关系)方面会遇到困难。先生首先必需彻底掌握知识和方法,学会将化学符号转换成有意义信息,才干处置定量化学效果[3]。Dori(2021)以为有关物质的量的化学计算效果可以从复杂性和转换水平两个维度来停止分类。转换次数越多,复杂性越大,先生处置化学计算效果时遇到的阻碍就越多[4]。〝思想〞是看法的初级阶段,是对事物实质的、初级笼统和概括的看法。化学学科思想方法是对化学理想、化学实际以及化学方法的实质看法,思想方法往往使得化学定量化效果的处置事半功倍。

因此,依据〝由复杂到复杂、由基础到综合、由详细到笼统〞的〝定量化〞才干开展的规律,构建如下由低到高的4个水平:

水平1:看法概念或符号中所包括的数量关系。如,看法化学方程式等符号中所包括的质量关系;知道溶解度等概念中包括的数量关系;知道物质的量等概念的计量含义等。

水平2:直接运用数量关系停止复杂运算。如,依据化学式、化学方程式停止复杂的运算;应用物质的量等概念间的相互关系停止换算等。

水平3:整合或转换数量关系停止综合运算。如,剖析和处置

图表数据或实验数据停止运算;对溶液中发作的化学反响停止运算等。

水平4:运用化学思想方法停止运算。如,运用守恒法、差量法、关系式法等思想方法停止一些较为复杂的运算。

以上4个水平从看法数量关系到直接运用再到综合运用,最高水平为运用化学思想方法,复杂性及转换水平逐渐添加,思想及定量化要求逐渐提高,水平的划分表达了化学学迷信习的规律。

2 〝定量化〞才干测评研讨

依上述〝定量化〞才干的4个水平编制测量工具,运用Rasch 模型剖析检验结果[5],修订和优化测量工具,并依据大样本测试结果剖析学高中生化学〝定量化〞才干现状以及开展规律等。

2.1 研讨工具

以〝定量化〞才干的4个水平层次为实际依据,编制了相应的测量工具。第一轮试测结果经过Rasch模型检验之后,对某些项目停止了修正,项目总数未变,构成了第二轮试测的检验卷,其中Q1~Q8是选择题,Q9~Q13是建构反响题(建构反响题要求被试组织或建构一份答案,在考察先生的高层次才干上具有优势,建构反响题的答案有封锁性答案和开放性答案两种)。第二轮试测后再经Rasch模型检验修正后的检验卷可用于大样本测试。详细项目与才干水平的对应如表1所

示。

关于选择题而言,每一道题中均包括4个选项,仅有一个正确选项。关于建构反响题而言,那么采用等级评分。以下几例是对〝定量化〞才干检验卷中项目的简明剖析说明:

例1 在10℃时,KNO3 的溶解度是20 g,那么此温度下的饱和溶液中,以下关系正确的选项是( )

A.m(溶液): m(溶质)=4:1

B.m(溶质): m(溶剂)=1:4

C.m(溶液): m(溶剂)=6:5

D.m(溶剂): m(溶液)=4:5

说明:该题属于〝水平1:看法化学概念或化学符号中所包括的数量关系〞的考察内容,旨在考察先生能否知道溶解度概念中所包括的溶质、溶剂以及饱和溶液三者之间的质量关系。

例2 目前国际上通用〝测氮法〞标定牛奶中蛋白质含量,蛋白质中含氮量平均为16%,假定不法分子在 1袋某品牌奶粉中加了1 g三聚氰胺(C3 H6N6 ),相当于添加蛋白质约( ) A.4.2 g B.3.2 g C.0.7 g D.1.6 g

说明:该题属于〝水平2:直接运用数量关系停止复杂的计算〞才干的考察内容,旨在考察先生能否依据化学式停止化合物质量与其中所含元素质量的换算。

例3 在规范状况下,取甲、乙、丙各30.0 mL相反浓度的盐

酸,然后区分渐渐参与组成相反的镁铝合金粉末,失掉下表

中有关数据(假定反响前后溶液体积不发作变化)。

请计算合金中Mg、Al的物质的量之比。

说明:该题属于〝水平3:整合或转换数量关系停止综合运算〞才干的考察内容,旨在考察先生能否依据图表所提供的实验数据、正确选择实验数据并依据化学化学方程式停止运算。

例4 硫代硫酸钠是一种用途普遍的化工产品,某厂技术人员设计了以下消费流程:

假定由原料制S的转化率为75%,制SO2 的转化率为90%,SO2 制Na2 SO3 的转化率为95%,那么用于制S和Na2SO3的原料的质量比为多少时,才干制得最多Na2 S2 O3 (其他消耗不计)?

说明:该题属于〝水平4:运用化学思想方法停止复杂运算〞才干的考察内容。题给信息中从原料到产品阅历了多步化学反响,假定分步计算,那么很烦琐。假定运用关系式思想方法,依据多步反响中最后反响物和最终生成物之间量的关系,列出关系式停止相关运算,那么将大大简化运算进程。

2.2 研讨样本

本研讨共停止了三轮检验,被试组成如表2。第一轮测试用于初步伐查检验工具的质量,经Rasch模型检验剖析后,对检验工具停止修正,再停止第二轮试测,依据第二轮试测结果的