素養立意的義務教育化學學業水平考試試題研究

劉文兵 呂艷

摘要： 通過題例分析了素養立意的試題命制特征及其關鍵能力的考查情況。對義務教育學業水平考試命題進行兩點反思：一是要融通義務教育化學課程標準中的學業質量與素養要求，二是要明晰素養立意下關鍵能力的考查路徑。

關鍵詞： 命題； 素養立意； 關鍵能力

文章編號： 10056629（2024）01008905

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

義務教育階段學業水平考試的命題原則是堅持核心素養立意［1］。素養立意試題是對素養導向的化學課程學業質量的全面考查。素養立意試題著重關鍵能力的考查，關鍵能力考查體現于真實情境的問題解決。一道好題應符合試題所要求的科學規范，并滿足服務選才和實現教學引領的基本功能。本文以2023年連云港市學業水平考試第38題（下稱“本題”）為例，說明試題命制流程思路、問題結構設置以及素養能力考查表現，從中反思獲得化學試題研制的相關啟示。

1 試題命制

1.1 命制流程

《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課標”）中給出了具體試題命制可遵循的流程，如圖1所示。

確定評價要求包括明確考試的類別和水平，以及測試所要達到的素養目標和能力要求。由此創設真實情境，需查閱相關文獻資料選擇情境素材，深度挖掘素材亮點所承載的必備知識與關鍵能力。設計測試任務就是要形成實際問題，并優化修改問題的呈現樣貌。最后是依據評價目標制定好評分標準。

1.2 命制思路

課標在“目標要求”中指出，能通過實例認識物質的性質及應用關系，形成合理應用物質的意識；能從物質及其變化的視角初步分析、解決一些與化學相關的簡單實際問題，發展辯證唯物主義世界觀［2］。在“學業質量”中指出，在認識物質的組成、性質以及分析相關實際問題的情境中，運用質量分數表示混合物體系中物質的成分；能通過溶解度和溶解曲線描述物質的溶解程度，能感受物質的多樣性，了解物質的性質及應用與日常生活的密切關系，認識化學科學對解決實際問題的重要意義［3］。

以某種具體物質為情境展開的實驗探究一般可以從物質外部特征（顏色、狀態、溶解性等物理性質和變化）→根據組成預測可能發生的化學變化→設計實驗觀察現象驗證預測→對出現的異常提出新問題→解釋和結論。基于以上認識，通過查閱資料，本命題小組決定以“氯化鈣除濕劑”［4］為素材命制試題。資料論文在項目任務實施中，將溶解與結晶、離子檢驗、電離平衡、鹽類水解、依據熱失重曲線對物質進行定性定量分析等知識融合，滲透變化觀、微粒觀、平衡觀等學科觀念。命題組對該素材進行精致加工，對照課標要求和學業質量水平，建構試題框架邏輯，進行問題編排，制定參考答案。

1.3 原題呈現

常見的氯化鈣產品有無水CaCl2和CaCl2·xH2O（x=1、 2、 4、 6），除CaCl2·6H2O不具有吸水性外，其他均具有吸水性，可作除濕劑。

（1） 不同溫度下，CaCl2在水中的溶解度如下表：

① 30℃時，飽和CaCl2溶液中溶質的質量分數為??? 。

② 低溫下從飽和CaCl2溶液中析出的晶體的化學式為??? 。

（2） 針對某氯化鈣除濕劑，興趣小組進行如下實驗：

步驟一：取適量氯化鈣除濕劑于燒杯中，加水溶解配成飽和溶液，觸摸燒杯壁，感覺熱，靜置一段時間后恢復至室溫。

步驟二：取少許步驟一所得溶液于試管中，滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成。

步驟三：取少許步驟一所得溶液于另一試管中，滴加飽和NaHCO3溶液，有白色沉淀和無色氣體產生。

① 由步驟一中的實驗現象可以得出的結論是????????? 。

② 寫出步驟二中反應的化學方程式：??????? 。

③ 根據步驟三，可用飽和CaCl2溶液鑒別飽和NaHCO3和飽和Na2CO3溶液的理由是???????????????? 。

（3） 為測定某氯化鈣除濕劑（含CaCl2·2H2O和少量NaCl）中CaCl2·2H2O的質量分數，興趣小組進行了如下實驗：稱量m g樣品置于坩堝中加熱，測得固體質量隨溫度升高的變化曲線如下圖所示。加熱過程中NaCl、 CaCl2既不熔化也不分解。

固體質量隨溫度變化曲線

① T℃后，繼續升溫固體的質量保持不變。樣品中CaCl2·2H2O（相對分子質量為147）的質量分數表達式為??? （用含m、 n的代數式表示）。

② 有同學認為用上述方法會導致測定結果偏高，理由是??? 。

參考答案：（1） ① 50% ② CaCl2·6H2O

（2） ① 氯化鈣除濕劑溶于水時放出熱量

② CaCl2+2AgNO3Ca（NO3）2+2AgCl↓

③ CaCl2溶液與Na2CO3溶液反應時無氣體產生

（3） ① 49（m-n）12m×100%

② 除濕劑吸收了空氣中的水（或“加熱過程中，坩堝中有固體飛濺出來”等。）

2 試題分析

2.1 素養立意

素養立意的試題考查重點不是學生擁有的知識技能狀況，而是學生運用必備知識解決問題的能力，以及該過程中表現出來的態度責任。氯化鈣在義務教育階段教材中涉及不多，也沒有結晶水合物知識介紹，對學生來說是較為復雜的陌生物質。本題以氯化鈣除濕劑為情境，屬于學術探究情境。通過探究其溶解、結晶、組成及純度分析，重點考查如下內容：現象解釋、溶解度與溶質質量分數換算、溶液中離子檢驗方法、基于熱失重曲線分析物質組成的方法、誤差分析等。目標是深化對溶液、結晶等概念原理的理解，學會實驗數據處理、實驗方案設計和評價，培養學生從圖表中獲取信息、從不同角度分析問題的能力，發展復雜推理、系統探究等高階思維，提升化學觀念、科學思維、科學探究等核心素養。素養立意的試題還要激發學生對化學物質世界的好奇心、探究欲，培養嚴謹求實、大膽質疑的科學精神。該試題設問不僅關注任務的價值導向，追求考查學生的思維能力水平，更關注探究結果的價值意義。本題的情境問題任務與價值意義導向如表1所示。

2.2 關鍵能力

關鍵能力考查聚焦在以下三點：一是注重試題情境設計。從日常生活、生產實踐、科學研究中選材創設情境，考查學生分析解決實際問題的能力，實現從“做題解題”到“解決問題”的轉變；二是創新信息呈現方式。豐富問題考查角度，要求學生多角度多層次認識理解相關知識原理；三是關注思維運演質量。增強試題的開放度，激勵學生運用創造性、發散性思維分析解決問題，激發學生創新意識，實現引導改變追求標準答案固化答題套路的教學模式［5］。

2.2.1 信息獲取與加工能力

本題涉及的信息類型、內容解讀及獲取加工運用情況，如表2所示。

通過信息的獲取與加工，能直接解決問題（1）①和（2）①。

2.2.2 邏輯推理與論證能力

邏輯推理與論證是科學思維的核心主旨，主要包括分析推測能力和歸納論證能力。

分析推測能力主要指基于對化學反應規律的認識，運用比較分類的方法，預測物質的性質和可能發生的反應及產物；根據物質的性質或反應現象等，判斷物質的結構特征；結合化學反應原理，推測簡單反應的過程和機理。如第（2）②，CaCl2溶液中滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成，首先要分析白色沉淀是什么，然后根據復分解反應規律確定另一種產物，再根據化學方程式書寫規則得出：CaCl2+2AgNO32AgCl↓+Ca（NO3）2。

歸納論證能力主要指認識不同呈現方式的數據和信息，利用數學方法對數據進行轉換，推導化學參數以及它們之間的定量關系，歸納總結出變化特征和規律；比較不同呈現方式得到的結果，論證并得出科學合理的結論。如第（3）①題的推理論證過程如圖2所示。

（3） ②題根據表達式，若要使結果偏高，只能是（m-n）的值增大，而m是初始給定的值，不能發生變化，只能是n減小。n減小的最主要原因有兩個：一是失水的質量增大，失水的質量為何會增大？肯定是有水增加。為什么會有水增加？結合信息：除CaCl2·6H2O不具有吸水性外，其他均具有吸水性，得出結論：實驗過程中除濕劑吸水導致該方法所獲取水的質量偏大，根據CaCl2·2H2OCaCl2+2H2O計算所得CaCl2·2H2O質量偏大，質量分數增大。二是剩余的固體質量減少，如在給坩堝加熱的過程中，可能會有少量固體飛濺出來等。

2.2.3 科學探究與創新能力

根據實驗的操作與過程，分析實驗目的預測實驗結果，根據已有的原理或規律，設計相關實驗操作、收集證據，表達自己的觀點和方案，是具有化學學科特征的重要能力。主要包括實驗方案的設計與評價、實驗過程的分析與判斷、實驗結果的處理與分析［6］。本題（2）③就屬于實驗結果的處理與分析。向CaCl2溶液滴加飽和NaHCO3溶液，有白色沉淀和無色氣體產生。這個實驗現象從機理上來說，已經超出了初中學生的認知水平，因為根據復分解反應的條件，NaHCO3和CaCl2不反應。而事實是生成了白色沉淀和無色氣體，有新物質生成，一定是發生了化學反應，化學反應是如何發生的呢？反應機理如何？不是初中學生能夠理解的。題目巧妙地設計成了解釋“可用飽和CaCl2溶液鑒別飽和NaHCO3和飽和Na2CO3溶液的理由”，這就需要學生聯想到CaCl2與Na2CO3溶液反應的現象是什么樣的，繼而結合復分解反應規律給出答案的關鍵點是反應過程中有無氣體產生。本題設問指向的認知角度和能力要求如表3所示。

3 命題反思

3.1 融通義務教育化學課程標準中的學業質量與素養要求

義務教育化學課程標準設計了學業質量和各學習主題的學業要求，為評價實施提供依據。初三學業水平考試在評價學業質量、測量素養發展狀況、引導教學變革方面起到關鍵作用，命題要融通學業質量與核心素養要求。以大概念“物質的變化與轉化”為例，課標中素養內涵、內容要求、學業要求與學業質量的構成要素示例分析見表4。

核心素養目標是化學學科育人的宏觀要求。學業要求是對主題內容的學業評價，是素養目標在內容層面的具體表達。學業質量則是學生學業成就表現的刻畫描述。通過分析大概念統領下的核心概念，確定表達核心素養的學科視角（學科思想、學科觀念、學科認識思路、學科認知角度等），進而尋找研究對象和真實情境，基于水平特征的學科能力活動表現確定評價任務類型和水平［7］。如此思路融通和方法路徑應是素養立意的命題取向。

3.2 明晰素養立意下關鍵能力的考查路徑

化學學科關鍵能力主要指理解與辨析、分析與推測、歸納與論證、探究與創新四個維度，如圖3所示［8］。該分類同樣適用于義務教育命題要求，落實在實踐操作中可從精選情境內容素材、科學設置問題任務、凸顯思維過程評價三方面入手。

情境化是素養立意能力考查命題的基本要求，要善于獲取真實的情境資料，素材選擇要注重內容形式豐富協調和實現價值引領，能夠蘊含思維方法態度價值導向。情境信息的呈現需符合學生認知特點，內在邏輯清晰，不能有政治性和科學性錯誤。問題任務設置是試題的考查載體，要求問題對象指向明確，注意問題中的思維障礙要與學生認知水平相匹配，問題限域大小設置合理，問題解決規則應具有學科一般性同時要有適當的遷移創新性［9］。思維過程的質量是筆試能力的重要表現，情境、信息、問題能夠反映思維過程，在試題命制中需要注重情境信息問題的設計質量，充分展現學生的思維過程水平，實現關鍵能力的測量目標。情境素材信息呈現—問題編制任務設置—思維邏輯發展線索，應該是素養立意的能力考查的基本路徑。

參考文獻：

［1］［2］［3］中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2022年版）［S］. 北京： 北京師范大學出版社， 2022： 48， 7， 38.

［4］陳俏， 蔣鄲驥， 王心怡. 高中化學“從組成和變化視角認識身邊的物質”項目式學習——家用氯化鈣除濕劑［J］. 化學教育， 2023，（1）： 63～69.

［5］［6］中國高考報告學術委員會. 高考試題分析（2023）·化學［M］. 北京： 現代教育出版社， 2021： 3.

［7］房喻. 王磊， 義務教育化學課程標準（2022版）解讀 ［M］.北京： 高等教育出版社， 2022： 281～282.

［8］單旭峰， 基于高考評價體系的化學科考試內容改革實施路徑［J］. 中國考試， 2019，（12）： 45～52.

［9］劉文兵. 基于問題解決的高考試題研究及教學啟示 ［J］. 化學教學， 2020，（7）： 91.