指向高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的命題任務(wù)設(shè)計(jì)研究*

◎ 夏向東

一、問題的提出

為落實(shí)“立德樹人”的教育根本任務(wù)，有效實(shí)施素質(zhì)教育，充分發(fā)揮課程在人才培養(yǎng)中的核心作用，全國高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組根據(jù)“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”和高中化學(xué)課程特點(diǎn)，提出包含“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神和社會責(zé)任”共五個(gè)方面的高中化學(xué)核心素養(yǎng)。

高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是指通過高中化學(xué)學(xué)習(xí)而逐步形成的關(guān)鍵能力、必備品格與價(jià)值觀念。為使高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育工作落到實(shí)處，課題組采取與一線教師共同研究的方式，開展了指向高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的命題任務(wù)設(shè)計(jì)的研究。其中命題任務(wù)設(shè)計(jì)是指基于課程標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)要求的紙筆作業(yè)或測試的命題設(shè)計(jì)。

二、研究內(nèi)容與思路

課題組對指向高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的命題任務(wù)設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容如下。

（1）研制基于課程標(biāo)準(zhǔn)、體現(xiàn)素養(yǎng)要求的命題設(shè)計(jì)支架——命題框架表；

（2）運(yùn)用“命題框架表”，開展體現(xiàn)高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求的案例研究；

（3）通過與一線教師的共同研究，提升區(qū)域化學(xué)教師的命題設(shè)計(jì)能力。

課題組通過文獻(xiàn)研究，借鑒PISA科學(xué)素養(yǎng)及高考能力測試的經(jīng)驗(yàn)，提煉體現(xiàn)素養(yǎng)要求的試題特征；開發(fā)、運(yùn)用“命題框架表”，開展素養(yǎng)為本的化學(xué)命題任務(wù)設(shè)計(jì)的案例研究。

三、成果和運(yùn)用

（一）體現(xiàn)素養(yǎng)要求的試題主要特征

1.注重試題情境化，密切聯(lián)系STSE

試題要注重情境化，題目呈現(xiàn)的方式與科 學(xué)（Science）、 技 術(shù)（Technology）、 社會（Society）和環(huán)境（Environment）（簡稱STSE）有關(guān)，是以一定的情境為背景的問題，需要從學(xué)生已有的知識及經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，將學(xué)習(xí)過的內(nèi)容遷移到解決新的問題中來。

（1）試題要注重對真實(shí)情境中解決問題能力的評價(jià)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重化學(xué)知識在生活情境中的應(yīng)用，要盡量降低學(xué)生對陳述性知識內(nèi)容的記憶要求，要體現(xiàn)在STSE教育思想的理解和應(yīng)用上，而不是對具體知識的記憶。

（2）試題的問題情境要有新穎性。既要根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和理解程度設(shè)計(jì)情境，又要有相當(dāng)?shù)男畔⒘亢鸵欢ㄉ疃龋梢詫栴}的答案隱藏在提供的情境、材料中，讓學(xué)生在解決問題的過程中尋找答案，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí)知識，測試評價(jià)的過程，也是學(xué)習(xí)的過程。

2.注重對科學(xué)探究中各要素的評價(jià)

素養(yǎng)為本的測試要注重科學(xué)探究的一般過程——觀察，收集案例，處理數(shù)據(jù)，提出問題，做出假設(shè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、收集證據(jù)，形成結(jié)論，反復(fù)驗(yàn)證。特別是試題更加加強(qiáng)理解和運(yùn)用科學(xué)數(shù)據(jù)的重要性，學(xué)生解決問題時(shí)需要恰當(dāng)?shù)厥褂脠D表、圖示等形式呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)。

（1）體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究是考查的核心?；瘜W(xué)核心素養(yǎng)的考查核心在實(shí)驗(yàn)探究，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出。指向化學(xué)核心素養(yǎng)的命題要突出實(shí)驗(yàn)探究，特別要體現(xiàn)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)。

（2）突出證據(jù)對科學(xué)解釋的支撐?？梢灾貜囊韵聝蓚€(gè)方面考查學(xué)生解釋問題的能力：第一，解釋問題的完整與清晰，科學(xué)的解釋是因果關(guān)系，解釋應(yīng)說明是為何與如何發(fā)生的；第二，使用證據(jù)，評價(jià)時(shí)應(yīng)基于學(xué)生如何將證據(jù)用來支持解釋。

3.設(shè)置適度開放的問題并鼓勵創(chuàng)新

為開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能，鼓勵學(xué)生多角度、多側(cè)面、多層次地思考問題，試題應(yīng)設(shè)計(jì)形式多樣、條件不確定或結(jié)論不確定的開放性問題，通過答案的多樣性，體現(xiàn)學(xué)生解決問題能力的差異性，并鼓勵學(xué)生有所創(chuàng)新。

（二）指向高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的命題任務(wù)設(shè)計(jì)

為提高命題的科學(xué)性、可操作性及解釋性，課題組研制了命題支架——命題框架（見表1），并運(yùn)用了“化學(xué)核心素養(yǎng)水平劃分”（見表2）和“SOLO理論對素養(yǎng)試題內(nèi)部結(jié)構(gòu)層次的劃分”（見表3），對試題體現(xiàn)的學(xué)科核心素養(yǎng)和試題屬性進(jìn)行了界定。

1.命題框架

表1說明如下：

（1）“素養(yǎng)”部分：運(yùn)用全國高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組的化學(xué)核心素養(yǎng)的水平劃分。素養(yǎng)要素包括：宏觀辨識與微觀探析（MM）、變化觀念與平衡思想（CE）、證據(jù)推理與模型認(rèn)知（EM）、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識（SI）、科學(xué)精神與社會責(zé)任（SS）；素養(yǎng)水平分為四個(gè)層次。該部分的作用是明確命題設(shè)計(jì)中的“素養(yǎng)”的要求。

（2）“學(xué)習(xí)內(nèi)容與水平”部分：主題與課程標(biāo)準(zhǔn)的二級主題相對應(yīng)；內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)與課程標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)內(nèi)容相對應(yīng)；學(xué)習(xí)水平是與教學(xué)基本要求相對應(yīng)。學(xué)習(xí)水平一共分為四個(gè)級別，由低到高分別以字母A、B、C、D表示。其中A表示知道，B表示理解，C表示運(yùn)用，D表示綜合。該部分的作用是基于課程標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)教、學(xué)、評的一致性。

表1 命題框架

（3）“試題屬性”部分：測量目標(biāo)是基于課程標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)素養(yǎng)要求，用可檢測的行為動詞來表述；能力結(jié)構(gòu)是按照SOLO理論，把試題的能力結(jié)構(gòu)劃分為單一結(jié)構(gòu)層次（S）、多元結(jié)構(gòu)層次（M）、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次（C）、抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)層次（A），它為試題的難度預(yù)估提供依據(jù)；題目難度分為容易、中等、較難、難四個(gè)等級；題目類型分為選擇題、填空題、簡答題、實(shí)踐題和其他等；題目來源分為引用、改編、原創(chuàng)三類。

2.化學(xué)核心素養(yǎng)的水平劃分

表2 化學(xué)核心素養(yǎng)水平劃分

（續(xù)表）

（續(xù)表）

3. SOLO理論對素養(yǎng)試題內(nèi)部結(jié)構(gòu)層次的劃分

表3 SOLO理論對素養(yǎng)試題內(nèi)部結(jié)構(gòu)層次的劃分

（三）研究案例

1.應(yīng)用型（STSE教育）試題

【案例】 牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列平衡：

請回答下列問題：

（1）進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會受到腐蝕，其原因是____________________________________；

（2）已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小，質(zhì)地更堅(jiān)固。請用離子方程式表示，當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因；

（3）根據(jù)以上原理，請你提出2種其他促進(jìn)礦化的方法，并對你提出的方法優(yōu)劣進(jìn)行評價(jià)。

【案例分析】將化學(xué)平衡中沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)原理融入“氟化物預(yù)防齲齒”及生活中“含氟牙膏的使用”真實(shí)的情境中。試題的選材貼近學(xué)生生活，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技發(fā)展和社會的進(jìn)步；通過解決問題的素養(yǎng)與能力立意，突出知識的應(yīng)用，側(cè)重考查學(xué)生的“變化觀念與平衡思想”的學(xué)科核心素養(yǎng)。本題對應(yīng)的命題框架表如表4所示。

表4 命題框架表

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型試題

【案例】醋酸是一種常見的弱酸。為了證明醋酸是弱電解質(zhì)，某學(xué)生開展了題為“醋酸是弱電解質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究”的活動。

（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：25℃時(shí)，將實(shí)驗(yàn)方案和相應(yīng)的結(jié)論填寫在相應(yīng)空格內(nèi)（藥品可自選）。維，體現(xiàn)了“變化觀念與平衡思想”和“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”等化學(xué)核心素養(yǎng)要求。本題對應(yīng)的命題框架表如表6所示。

表5 實(shí)驗(yàn)方案、現(xiàn)象和結(jié)論

3. 實(shí)驗(yàn)探究型試題

【案例】某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸（H2C2O4）能將其中的Cr2O72–轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可對該反應(yīng)起催化作用。

（2）有學(xué)生設(shè)計(jì)了D套實(shí)驗(yàn)方案：25℃時(shí)向0.1mol/L醋酸溶液中加入少量醋酸鈉晶體，實(shí)驗(yàn)測得溶液的pH增大。此方案能否證明醋酸是弱電解質(zhì)？若能，請解釋原因；若不能，請解釋原因，并修改方案。

【案例分析】本題要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明醋酸是弱電解質(zhì)，方法具有多樣性，答案具有一定的開放性，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià)能力具有較高的要求，有助于考查高階思

表6 命題框架表

為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下：

（1）該課題組對鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：Fe2+起催化作用；

假設(shè)二：________________；

假設(shè)三：________________；

……

（2）請你設(shè)計(jì)2種實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證上述假設(shè)一，并對自己設(shè)計(jì)的方案優(yōu)劣進(jìn)行評價(jià)，完成表7中內(nèi)容。[除了上述實(shí)驗(yàn)提供的試劑外，可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、KSO·Al(SO)·24HO等；溶液中CrO2–24243227的濃度可用儀器測定。]

___________表7 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評價(jià)____________

【案例分析】本題對信息的使用和加工能力提出了較高要求，經(jīng)確定研究對象、假設(shè)、制定研究方案、實(shí)施控制（實(shí)驗(yàn)研究）等，考查了基本的科學(xué)探究過程。題（2）屬于開放性問題，主要體現(xiàn)了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”化學(xué)核心素養(yǎng)要求。