化學試題的問題情境及其創設

王云生

摘要：從考試評價理念、評價模式轉變的視角，探討試題情境創設的目的和作用。討論命制以關鍵能力、學科素養和核心價值觀測評為主旨的情景化試題需要注意的問題。提出情境創設要做到情境真實，注重科學性，要與測試目標、考試內容相匹配，要有利于學科素養的考查，要注重研究對象的整體性、完整性，體現考查的綜合性。

關鍵詞：考試目標; 綜合考查; 情景化試題; 情境創設

文章編號：1005-6629（2020）09-0079-05

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

近幾年來，隨著教育教學要求和水平的提高，在基礎教育階段對學生學習目標達成度的考查也在發展提高。例如，高考評價體系“在教育功能上，實現了高考由單純的考試評價向立德樹人重要載體和素質教育關鍵環節的轉變;在評價理念上，實現了高考由傳統的“知識立意、能力立意”評價向“價值引領、素養導向、能力為重、知識為基”綜合評價的轉變;在評價模式上，實現了高考從主要基于“考查內容”的一維評價模式向“考查內容、考查要求、考查載體”三位一體評價模式的轉變”[1]。高考評價體系的轉變，必然要求高考試卷試題命制理念、命題要求、試題呈現方式的轉變。近幾年來，在基礎教育的各級各類考試中，設計使用密切聯系實際，具有真實問題情境的試題（情景化試題），成為試題命制的發展趨勢，如何看待、設計和使用情景化試題，也引起了人們的注意。

什么是試題情境？試題情境創設的目的、作用是什么？如何利用試題背景材料創設試題情境？情景化試題增加了試題的閱讀量，是否會增大考生理解題意的難度？試題情境復雜程度、陌生程度的提高，是否會影響考試的難度、信度和效度？許多問題都需要結合學科的教、學、考的實際做討論。

1?創設試題情境的目的和作用

試題的問題情境，簡稱為試題情境，也被稱為試題情景。“情景”意為具體場景。“情境”不僅指場景，還有境地的涵義。“景”以顯性、靜態描述為主。“境”還包括“景”中的各種事物間的相互影響、相互作用。論述教育教學活動的話語中，運用情境比情景更貼切，如“智能具有情境性特點”“李吉林的情境教學”等等。因為教育教學行為總是與社會大環境緊密聯系著的，“環境”既包括活動的具體場景，也包括場景中各個事物間存在的各種關系與作用。試題的問題情境，需要描述問題場景，場景也蘊含著事物的相互影響和關系。運用試題的背景材料創設試題情境呈現的場景中，也應該蘊含著場景中各種事物間的關系和相互作用，能為問題的解答提供具有有機聯系的動態的信息。

一般認為，一道試題應當包含立意、情境、設問三要素。立意是試題的考查目標，是試題考查的主旨。設問是試題提出的要求考生解答的問題，是試題的落腳點。試題的考查目標，可以是對知識的了解、記憶是否正確與完整;對知識的理解、掌握的程度;運用知識分析處理問題的能力;信息的獲取和處理能力;發現問題并通過探究分析解決問題的能力;某個學科的素養;核心價值觀等等。如果試題的考查目標只是考查對知識的了解記憶或知識的理解掌握程度，試題一般不需要用背景材料創設問題情境。例如：

（1） 在通常條件下燃燒發生的必要條件是。（填空題）

（2） 說出防止發生意外燃燒產生安全問題的三種措施。（簡答題）

（3） 下列關于可燃物著火點的說法，哪個是正確的？（選擇題，選項從略）

三道試題都以初中化學“燃燒、燃燒的條件”的教學內容為背景，考查有關燃燒條件基礎知識的了解記憶、理解和掌握程度。三道試題都沒有或沒有具體地創設某種特定的情境。如果在上述試題中個加上一個帽頭，“燃燒是人們生產生活中常見的現象，十分重要”，有了聯系生產生活的字眼，是不是有了試題情境？其實，這個帽頭對試題的屬性和應答沒有任何實質的影響，不能說是問題情境，只是形式上的點綴。

考試的目標，若不以單純的知識了解、記憶或知識的理解、掌握程度為目標，而要對考生的關鍵能力、學科素養和核心價值觀等做綜合考查，類似上述的無情境試題就難以實現，必需運用適當的背景材料創設問題情境。例如，下列幾道也以“燃燒、燃燒條件”學習主題為考查內容的試題，提供了復雜、陌生程度不等的問題情境，使試題具備了立意、情境、設問三要素。

（1） 如圖1所示，鉆木可以取火。利用燃燒發生的原理，說明鉆木為什么可以取火。

（2） 電影《赤壁》中有一場吳蜀聯軍與曹操水軍在長江赤壁大戰的故事。吳國和蜀國聯軍在許多小船上裝滿枯枝，澆足油，借著東南風向曹操水軍的營地駛去，接近曹軍船隊時，士兵點燃船上枯枝后棄船回營。一只只著火的船在東南風的推動下，像一匹匹火龍沖向曹操水軍營地。用鐵鏈連結在一起的曹軍木船船隊，頓時被點燃，燒成一片火海，最終全部葬身于火海之中。試運用燃燒的條件分析說明為什么曹軍船隊會全部葬身于吳蜀聯軍設計的火海之中。

（3） 用鑷子夾住一片銅絲網，平放在蠟燭火焰上，可以看到銅網將火焰切斷，網的上方無火焰，網的下方燃燒正常。1816年英國科學家戴維，受到這一現象的啟發，發明了煤礦工人下礦使用的安全礦燈。他在煤礦工人使用的普通礦燈加裝了一個圓筒形銅絲網燈罩，把煤氣燈火焰包圍在銅絲網燈罩中央，有效地防止了燃著的礦燈引發煤礦中可燃性氣體的燃燒所引起的爆炸事故。這個發明讓成千上萬名礦工免于遭到不測。試說明安全礦燈具備安全性的原因。

上述三道試題，以試題背景材料為載體，利用人類生活生產事實、電影故事、科學家的發明創設問題情境，創設了與問題的發生、發展和解決密切相關的具體場景，把試題考查的問題和考查的內容（考生應該掌握的知識和經驗）聯系起來，并以情境任務設問。試題情境也隱含著某些解答問題的必要條件，能引起考生的思考和思維定向。

試題情境的創設還可以為試題提出開放性或探究性任務創造場景，有利于培養思維的開放性和創造性，提升考生的創造意識。

情景化試題設置了復雜程度、陌生程度不等的情境和情境任務，要求考生解答試題時，做有序的分析思考。要在閱讀、理解試題背景材料，在試題所設定的情境中了解問題的產生及類型，把握問題的核心，找到突破口，溝通已知和未知，形成解題的思路;在各個解答步驟中調用認知結構中相關的知識、技能、經驗并與試題情境中的必要條件整合，做分析、歸納、演繹或推理，解答問題，完成情境任務。因此，情景化試題不僅能考查考生對考試內容的理解掌握與否，還提供了考查考生認知過程的環境，能考查考生分析解決問題的認知過程。從考生的應答情況，測評考生的關鍵能力、學科素養和核心價值觀，比較全面地評價考生的學習成果。情景化試題的解答，能讓考生獲得依據實際問題的情境，靈活綜合地運用學科知識，分析解答問題的體驗，鼓勵考生在學習中做到理論聯系實際，努力提高學科素養。

2?情景化試題情境的創設

高考評價體系，指出“情景化試題的命制，要依據考試目標，選擇、使用密切結合考試內容，貼近時代、貼近社會、貼近生活的素材，合理地呈現試題情境，設置新穎的試題呈現方式和設問方式”[2]。情景化試題的命制，試題情境的創設是關鍵。試題情境是實現試題考查目標的載體，也是情境任務、試題設問的基礎，還要與考查的學習內容契合。

不同學科、同一學科的不同主題的學習內容的試題，可以選擇不同的背景材料，運用不同的方式創設情境。化學學科，可以利用學生的學習活動（包括化學實驗和實踐性活動）、生活中遇到的問題、探究學習活動、化學家的科學研究活動或成果（諸如新物質的合成、新能源的開發、環境保護的研究和實踐）作為背景材料。可以用文字輔以圖表、數據、流程圖、結構圖式，化學反應圖示等形式來呈現。試題情境的創設要注意做到以下幾點。

2.1?情境要真實，要注重科學性

情境創設，不能為情境而情境，杜撰事實和實驗數據。試題的背景材料要簡明，情境的形式要多樣。

聯系生產生活、科學研究實際的素材，往往較為復雜，涉及許多領域、多個學科，有的還含有與考試內容不完全契合的材料。因此需要做擇取、簡化和改造，合理地呈現試題情境。簡化改造的過程，要保證真實性和科學性。一些科學原理、規律性知識、認知模型等已對實際事物做了簡化和純化。聯系實際事物考察原理、規律性知識，要注意實際事物和認知模型的區別。例如，從理論上說，不可逆反應，反應物消耗量或生成物增加量，是依據反應的化學方程式中反應物和生成物的計量數比呈線性關系。但是，實際發生的化學反應，由于諸多因素的影響（如反應物的純度、副反應的發生、測量上不可避免的誤差等等）并非一定如此。所以用數據材料設置情境，如何設計、運用數據（或曲線圖表）就必須斟酌。

2.2?情境要與測試目標、考試內容相匹配

創設試題情境的背景材料（如某個話題、事件、實驗事實）要與考試內容相匹配。要能體現試題立意的主旨。試題情境對解題方向和思路要有啟發作用，要提供解答試題必須的條件。

考生在試題情境中解答的認知過程（問題的提取和解決的思維過程），要能反映所要考查的關鍵能力或學科素養，有利于測評考生獲取、處理信息的能力。

如2019年高考理綜能力測試全國卷1卷第13題，以科學家合成的一種新化合物為背景材料，用該化合物的結構圖式（見圖2），輔以文字說明創設試題情境（W、 X、 Y、 Z為同一短周期元素，Z核外最外層電子數是X核外電子數的一半）。要求考生判斷下列敘述中正確的一項：WZ的水溶液呈堿性;元素非金屬性的順序是X>Y， Z;Y的最高價氧化物的水化物是中強酸;新化合物中Y不滿足8電子穩定結構。

試題的考查內容是元素期表、元素原子結構和元素性質及其遞變規律的基礎知識。考查目標是考生應用上述基礎知識分析、判斷常見短周期元素的原子結構與性質的能力。試題給出的情境任務是判斷有關元素及其化合物性質說法的正誤。考生要從試題情境中，明確完成任務的關鍵是判斷出4種元素的種類，再依據各元素的性質做出選項正誤的判斷。試題情境隱含運用所考查的基礎知識判斷4種元素種類的必要信息，考生綜合運用要考查的基礎知識和經驗，閱讀分析給定的新化合物的結構式，判斷出元素W是1價活潑金屬以及其余三種非金屬元素的化合價，再結合元素在周期表中的位置、結構、性質的關系，通過分析推理，確定各元素的種類。確定了4種元素種類之后，依據各元素在周期表中的位置、性質、結構的關系和結構、性質的遞變規律，就可以判斷各個選項的正誤。

此外，情境的復雜程度、陌生程度要與試題考查目標相匹配，使試題的測試指標明確和可控。

2.3?情境創設要有利于學科素養的考查

試題情境所選取的素材，不僅要與考查內容契合，還要有利于學科素養的考查。例如，要考查考生分析推理能力，可以選取與考試內容相關的化學事實與實驗現象，包括物質組成、結構和化學變化規律，物質組成、結構、化學過程或化工流程的數據、圖表作為情境素材，設置能基于這三種事實證據進行分析、推理、判斷，完成情境任務或問題的解答。

2018年高考理綜全國2卷第9題。試題用圖示顯示，倒立于飽和食鹽水的試管中，進行甲烷與氯氣在光照下反應一段時間后可能出現的4種實驗現象，要求考生判斷能正確反映實驗現象的一張圖示。考生要觀察4種圖景中，食鹽水進入試管的高度、試管中是否有油狀液滴出現，聯系甲烷氯代反應的規律、產物性狀做出判斷。從考生應答的選項，可以考查考生對甲烷氯代反應規律的認識，對題設實驗現象圖的觀察、識別與比較能力;可以考查考生運用反應規律分析推斷反應宏觀現象的能力，對化學反應宏觀現象的識別、對反應微觀過程進行分析的能力，有效地考查了考生的化學學科素養。

又例如運用與考查內容相關的物質結構模型、化學概念模型、化學過程模型、化學過程的數學模型等創設情境，考查考生能否運用模型化方法學習（研究）物質及其變化，包括運用結構模型辨析物質結構、分析結構和性質的關系;理解辨析化學概念，分析說明化學反應過程的物質變化和能量轉化;分析歸納結構、變化過程的數量關系，建構定量研究說明物質的結構和化學變化。2019年高考理綜全國1卷第28題以水煤氣變換的化工過程為背景，命制了4個小題，各小題分別選擇不同的背景材料創設試題情境，設置不同的情境任務。其中的第4小題，選擇科學家以氧化鐵為催化劑，研究467℃、 489℃時水煤氣變換中CO和H2分壓隨時間變化關系所得到的4個數據圖線（a、 b、 c、 d），創設試題情境（見圖3）。要求考生依據數據圖的信息（實驗初始時體系中的PH2O和PCO相等、PCO2和PH2相等），判斷467℃、 489℃時PH2和PCO隨時間變化關系的曲線分別是哪一條圖線。

試題以水煤氣變換反應（以下簡稱變換反應）各個組分分壓的變化模型創設試題情境，巧妙地設計情境任務，全面地考查了考生對化學平衡原理的理解和掌握程度以及在較為陌生的情境中靈活運用化學原理分析解決問題的能力。

該小題的試題情境和設問十分簡潔。但要分析情境和設問的關聯性，找到解題思路并不容易。試題給出的4條圖線，是水煤氣變換反應的化學平衡建立過程中各組分分壓的變化模型。考生要結合題設信息，靈活地綜合運用化學平衡原理，從水煤氣變換反應的特點解讀分壓變化模型，才能順利理出解答的思路和步驟。首先，從反應的化學方程式CO+H2OCO2+H2和題設的文字說明，認識變換反應中氣體總物質的量、反應過程體系總壓強不發生變化，且PH2O和PCO保持相等。再從第3小題反應焓變的計算值（焓變小于0），判定變換反應的正反應是放熱反應。運用化學平衡原理，從反應的上述特點，可以推斷變換反應達到平衡狀態后，各組分的分壓和反應起始相比，PCO2和PH2應該增大，而PH2O和PCO相應降低，且兩者分壓變化的數值相等，溫度升高，變換反應的化學平衡將向逆反應方向移動，反應物的平衡轉化率將降低。依照這兩個推斷，觀察、分析4條曲線的有關數據，定量比較曲線中標注的30℃、90℃、反應達到平衡狀態后各組分分壓的數據，可以斷定曲線b、 c依次是屬于同一個條件下PH2、 PCO的分壓曲線（從30到90min，分壓分別上升或下降相同的數值——0.34kPa）;而a、 d依次是屬于另一條件下PH2、 PCO的分壓曲線（分壓分別上升或下降相同的數值——0.28kPa）。曲線b（PH2）顯示的平衡分壓高于曲線a（PH2）的平衡分壓，而曲線c（PCO）顯示的平衡分壓小于曲線d（PCO）的平衡分壓。因此，可以斷定b、 c分別是467℃時PH2和PCO隨時間變化的分壓曲線，a、 d應分別是489℃時PH2和PCO隨時間變化的分壓曲線。此外，可以從圖線中觀察到曲線a、 d代表的PH2和PCO分壓也比b、 c代表的PH2和PCO更快趨于平衡。

2.4?情境要注重研究對象的整體性、完整性，體現考查的綜合性

綜合性考查試題的情境要盡可能整體地反映研究對象的基本特征，可以提供從更多視角、在更多方面考察考生學科知識和學科素養的情境。

例如，高中化學考查化學平衡原理的試題，常見的習題、試題往往是以某個可逆反應作為試題情境，孤立地考查化學平衡原理知識。而2018年高考理綜全國1卷第28題的第2小題，則把對化學平衡原理理解、掌握程度和運用能力的考查，融入到更為多元、復雜的反應體系中，創新了化學平衡原理知識的考查途徑，更全面深入地考察考生的化學反應原理知識和靈活運用能力，更全面測評考生的學科素養。

試題以科學家利用測壓法在剛性反應器中研究25℃時N2O5（g）分解反應史料創設情境。反應容器中的反應體系里既存在N2O5（g）可以完全分解為NO2和O2的反應，還存在生成的NO2二聚合形成N2O4的可逆反應（見圖4）。反應過程中，不同時刻容器內氣體的總壓強的大小，不僅決定于溫度、N2O5（g）發生分解的百分數，還受到NO2二聚合反應所建立的化學平衡狀態的影響，較為復雜。試題情境提供了25℃時體系總壓強隨反應時間變化的一系列數據[包括N2O5（g）完全分解時刻的數據]，并指出NO2二聚合為N2O4的反應可以迅速達到平衡，化學反應2N2O5（g）2N2O4（g）+O2（g）， 2NO2（g）N2O4（g）的焓變等解題必須的信息。設計了若干相互關聯且難度逐步提升的情境任務。這些情境任務，不僅涉及高中化學平衡原理學習的主要內容，還涉及化學反應原理的多項基礎知識。包括：運用蓋斯定律計算N2O5（g）分解為N2O4（g）、 O2（g）的焓變，計算特定時刻（體系中PO2=2.9kPa），體系中N2O5（g）的分壓和分解速率，通過分析，求出25℃時NO2二聚合反應的化學平衡常數，運用規律性知識判斷溫度升高時，體系壓強的變化趨勢等等。考生要完成這些情境任務，需要全面認識反應體系中發生的各種變化，這些變化間發生的相互影響，定性、定量地分析不同溫度下、不同反應階段影響體系總壓強、各組分分壓的因素以及總壓強和各組分分壓的關系。完成這些情境任務，不僅要求考生深刻理解、熟練掌握化學平衡原理等化學反應原理知識，還要有較強的信息吸收和處理能力，并能運用所學知識通過分析、推理、運用化學計算方法解答問題。

設計考試內容主題面較寬、旨在綜合考查考生的關鍵能力、學科素養和核心價值觀的試題，如何選擇試題的背景材料創設試題情境，上述試題做了很好的探索。運用陌生度較大的背景材料，創設的試題情境比較復雜的情況下，試題的考查容量、難度也會大大增加。如何依據考試的目標、難度，選擇、使用與考試內容相匹配的素材，做到真實而又合理地呈現試題情境，優化情境的呈現方式和試題的設問方式，還需要更多的研究。

參考文獻：

[1][2]萬玉鳳. 為何考 考什么 怎么考——專家解讀《中國高考評價體系》[N]. 中國教育報， 2020-01-08（07）.