分析化学1课程是面向我校自然科学平台新版培养计划的新设专业基础课程。该课程是在原培养计划的无机与分析化学课程的基础上，将化学分析部分独立出来，并与需求日益渐长的实验数据处理、分析和实验设计等内容进行深度整合和重构而开设的一门新版培养计划的课程。2020年9月开始面向本科自然科学实验班一年级新生(包括化学化工学院、生命科学学院、药学院、环境科学与工程学院、海洋化学和农生学院等)开课，目前已经开设两年。由于该课程设置的课时少，内容丰富而繁杂^[1–5]，学生普遍反映学习难度大、学习效果不佳，亟需收集有关学生学习过程和结果的信息，从而准确评价教学成效，改善教与学的质量。

考试是检验教学质量优劣最基本、最有效和最直接的手段之一^[6]。通过课程考试评估学生成绩，为了解学生的学习情况，乃至累积的考试成绩可以为鉴别学生的学业水平提供信息。更重要的是，授课教师可以通过对考试成绩的分析找出课程教学中存在的问题，为改进教学方法和手段、提高教学质量提供重要的参考依据。

教师通常根据具体的教学目标、教材内容和测验目的来编制试卷。编制试卷是一个繁复的过程，试卷编制者需要对测试题进行反复修改，包括鉴别题干是否表达明确、问题是否有很好的指向性等。设计合理的试卷可对教学质量进行有效的考核，因此研究课程教学质量评价非常重要的环节——期末考试的试卷生成及质量保证的要素显得尤为重要。

本文通过分析我校自然科学平台2020年和2021年的分析化学1课程试卷质量和期末考试成绩，总结基础化学课程乃至其他类似课程考卷的设计方案的宗旨、把控和原因；及时发现存在的教学问题，进行教学策略的反思，为调整教学内容、改进教学方法和提高课程教学质量提供一定的依据。

本课程选用的教材为北京大学出版社出版的《分析化学：定量化学分析简明教程》^{[7, 8]}。该课程为2学分32学时。我们对本校2020级和2021级本科自然科学实验班学生分析化学1课程期末考试卷面成绩进行了统计分析，学生总数分别为390和359人。

根据课程教学大纲要求，由授课教师命题(大于等于两套)，随机抽取一套作为期末试卷，闭卷笔试，时间120分钟，满分100分，其中客观题占35%–40%，主观题占60%–65%。

为避免教师主观因素对学生成绩评判的影响，采用统一的阅卷评分标准，以流水线作业方式固定每位教师的阅卷题型，核分和总分均采取双人核查制。

根据所有考生试卷得分，采用SPSS23.0和Excel软件及教学测量学的原理和方法对分析化学1期末考试分数和试卷命题质量进行统计分析和数据处理。考试成绩分析主要侧重于考试的整体水平。分析指标有最高分、最低分、平均分、标准差、优秀率和及格率等。试卷质量综合分析指标主要包括试卷的信度(α)、难度系数(L)和区分度系数(D) ^[6]。信度(reliability)也称为测量的可靠性，是指测验内部所有题目反映同一特质的一致性程度，一般使用内部一致性系数，即克朗巴赫(Cronbach) α系数^[9]表示。难度系数(L)是衡量试题难易程度的数量指标，L值小表明试题容易，反之则表明试题难。区分度系数(D)是对考生能力水平高低的区分指标。三者的计算公式分别为：

(1)$ \text { 信度 }(\alpha)=\frac{K}{K-1}\left(1-\frac{\sum s_i^2}{s_x^2}\right) $

(2)$ \text { 难度系数 }(L)=1-\frac{\text { 平均得分 }}{\text { 满分值 }} $

(3)$ \text { 区分度系数 }(D)=\frac{\text { 高分组平均分 }- \text { 低分组平均分 }}{\text { 满分值 }} $

其中，K为题目数，s_i²为所有被试者在第i题上的方差，s_x²为测验总分的方差。设置期末考试分数前100名学生作为高分组，期末考试分数后100名学生作为低分组。

2020年和2021年各分数段频数分布如图 1所示，纵坐标频率表示各分数段的学生人数。两年的优秀率分别为21.0%和17.0%，及格率分别为79.7%和72.4%。采用Shapiro-Wilk (S-W)检验法^[6]，对两年考试成绩进行正态性检验，可知两年试卷成绩均为负偏态(左偏)分布。从图 1可知，20–40分数段的同学偏多，这说明有相当一部分学生没有掌握最基础的内容。我们认为可能主要有以下三个方面的原因：(1) 由于高考制度的改革，有一些学生在高中阶段学习的化学知识较少，其化学基础较差；(2) 试题难度不低，其中2021年试题难度比2020年的稍高；(3) 由于大一第一学期就开设分析化学课程，其中2021年在9–16周进行较密集的教学，相关的知识铺垫可能不够全面，影响学生及时理解和消化。这说明面对不同专业、不同层次的学生，需要兼顾选择不同的教学方法^[10–13]，以帮助学生获得较大的进步。另外，课程体系设置还需要进一步优化，以期待取得良好的教学效果。

考卷的设计原则主要是保持教学目标和内容与测评之间高度一致。图 2为两年考核内容各章节知识点所占百分比。两年各章节所占百分比相似，其中络合滴定法所占百分比最高，约30%，沉淀重量法与沉淀滴定法所占百分比最低，约10%。试卷上各章节分数比例与章节授课学时比例基本一致，知识点的覆盖面较广，分布比较合理。酸碱滴定法和络合滴定法为本课程的重点内容，所以这两次考核都予以了重点考查。

信度(α)是考试成绩的可信程度，是反映试题分值的一致性、可靠性及稳定性程度的指标，一般在0.8以上表明信度良好。将2020年和2021年分析化学1试卷采用公式(1)来计算内部一致性系数Cronbach's α，并评价试卷的信度，如表 1所示，试卷总体的内部一致性系数分别为0.822和0.870，表明试卷的信度良好。

我们按照公式(2)、(3)分别统计了两年共749位同学期末考试成绩的难度系数和区分度，其中2020年试卷难度系数为0.28，区分度为0.38；2021年试卷难度系数为0.32，区分度为0.40；各题型的得分率和区分度请见表 2。一般认为，难度系数在0.2–0.8表示试卷比较合适，整份试卷的难度最好在0.3左右。区分度系数在0.2以下提示试卷的区分度较差，在0.3–0.39提示试卷的区分度较好，在0.4以上提示试卷的区分度非常好^{[14, 15]}。我们的数据表明两年的试卷均具有较好的难度系数和区分度。如表 2所示，客观题(选择题和填空题)和主观题(简答与计算题)的得分率相当，这可能与大部分选择题为理解与综合应用题型，有一定难度有关。另外，这两年试卷选择题的编制得当，其选项均具有较大的思维容量，从而使得选择题的得分率与主观题相当，同时也具有较好的区分度。四种题型中，实验设计题的得分率均为最低，这对大一学生来说应该属于比较正常的现象，也说明对相关实验教学和实验设计能力培养的教学有待加强，在教学过程中也需要加强与相关实验内容的关联。

两年的选择题均设置为20道题，每道题1分。2020年答题正确率在50%以下共6道题，有1道选择题区分度在0.2以下，有3道选择题区分度在0.2–0.3，其他16题均在0.44–1。2021年答题正确率在50%以下共3道题，有1道选择题区分度在0.2以下，其他19题均在0.54–1，表明此类题的区分度较好。2020年和2021年选择题中均为记忆型题占35%，理解型题占40%，综合应用型题占25%。2020年记忆型题、理解型题和综合应用型题的得分率分别为91%、71%和56%，2021年记忆型题、理解型题和综合应用型题的得分率分别为82%、67%和64%，两年的综合应用型题的平均分均为最低。另外，2021年综合应用型选择题得分较2020年稍有提升，但其平均分仍较低，说明学生对于基本理论的综合应用能力仍需加强。

另外，我们分析了4道2020年和2021年难度和类型相似的选择题。如表 3所示，从这4题的得分情况来看，络合滴定题得分最低。这部分内容为课程的难点，后续需要加强这部分内容的教学设计。这4题中有3道题两年的平均分相近，而酸碱滴定题的平均分差异较大，从2020年的难题变为2021年比较容易的题。总体而言，2021年得分情况优于2020年，这可能是因为2021年课程安排改为在后半学期(第9–16周)集中授课，先修无机化学，这样有利于加强学生对于分析化学课程内容的理解。另外，还可能与教师教学经验的累积和教学水平的提升以及学生的基础有关。

两年填空题分别为6道题和7道题，均有1道题答题正确率在50%以下。各道填空题的难度系数介于0.16–0.58之间，区分度均在0.44以上。两年简答与计算题均有6道题，各道简答与计算题的难度系数介于0.18–0.51之间，有一题的区分度为0.28，其他均在0.45以上，表明这两类题的难度和区分度均较好。

我们进一步统计了填空题和简答与计算题不同章节内容的得分率和区分度情况，其结果如表 4所示。由表 4可知，络合滴定和氧化还原滴定部分得分率相对较低，说明这两部分教学内容还需要进行重构。可利用课堂小测试随时检查学生的掌握情况，进而及时调整教学策略。另外，可准备一些相关阅读材料，增加课堂讨论时间和设置网络平台讨论区，引导学生分组讨论理论课上的重难点内容^{[16, 17]}。

试卷的设计非常重要，其设计原则主要是保持教学目标和内容与测评之间高度一致^[18]。通过对2020年和2021年试卷质量分析可知，影响试卷质量的因素主要包括试卷内容是否与教学目标和内容之间保持高度一致、主观题和客观题比例是否合适，以及各题型的难度系数和区分度是否合适等几个方面。我们对基础化学课程乃至其他类似课程试卷设计的主客观题比例、题型、难度系数和区分度等建议如表 5所示。整个试卷的难度系数建议为0.3左右。客观题的比例可控制在15%–40%，不宜太低或太高。客观题比例太低，会使得考核内容覆盖的范围较窄，试卷的信度不高；比例太高，容易忽略学生解决实际问题能力的考查。

通过对我校2020年和2021年自然科学实验班学生的分析化学1期末考试成绩和试卷质量的统计分析，我们发现教学过程中主要存在以下问题：(1) 学生的化学基础和学习质量差异较大；(2) 学生对于络合滴定法和氧化还原滴定法章节部分重难点内容的理解有待加强；(3) 学生对于基本理论的综合应用能力和实验设计能力有待加强。

针对以上教学中存在的问题，结合分析化学教学内容的特点，我们的教学策略思考如下：

(1) 面对不同专业、不同层次的学生，需要选择或融合不同的教学方法。根据授课内容采用教师讲授、学生小组学习、问题导向学习和教学中引入案例研究及综合性实验设计等多种授课方法——其中以问题导向学习为主。进一步对课程内容作适当的增减，重点讲授数据统计处理方法，详细介绍酸碱平衡与酸碱滴定法和络合滴定法的原理和方法，氧化还原滴定法和沉淀重量法则重点介绍其应用，适度弱化计算，着重培养学生分析问题和解决问题的能力。

(2) 在教学过程中，以误差和数据统计处理及基于四大平衡的化学分析方法为中心，加强与分析化学实验课的结合，通过设计一些与生活相关的分析化学问题，引起学生的兴趣，引导学生设计实验来解决这些问题。

(3) 充分利用线上学习平台，对于重难点内容引导学生进行充分讨论，及时答疑解惑。另外，可以适当地安排课堂小测试，及时掌握和反馈学生学习情况，进而及时调整教学策略。

综上所述，我们基于教学成绩和试卷质量分析，总结基础化学课程乃至其他类似课程考卷的设计方案的宗旨及把控和原因，发现教学中存在的问题，通过完善教学大纲，优化教学方法，加强与实验课程的关联，及时和学生进行沟通与反馈，力求获得最佳的教学效果。