化學試題的問題情境及其創(chuàng)設(shè)

王云生

摘要：從考試評價理念、評價模式轉(zhuǎn)變的視角，探討試題情境創(chuàng)設(shè)的目的和作用。討論命制以關(guān)鍵能力、學科素養(yǎng)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(chuàng)設(shè)要做到情境真實，注重科學性，要與測試目標、考試內(nèi)容相匹配，要有利于學科素養(yǎng)的考查，要注重研究對象的整體性、完整性，體現(xiàn)考查的綜合性。

關(guān)鍵詞：考試目標; 綜合考查; 情景化試題; 情境創(chuàng)設(shè)

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(chǔ)教育階段對學生學習目標達成度的考查也在發(fā)展提高。例如，高考評價體系“在教育功能上，實現(xiàn)了高考由單純的考試評價向立德樹人重要載體和素質(zhì)教育關(guān)鍵環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)變;在評價理念上，實現(xiàn)了高考由傳統(tǒng)的“知識立意、能力立意”評價向“價值引領(lǐng)、素養(yǎng)導向、能力為重、知識為基”綜合評價的轉(zhuǎn)變;在評價模式上，實現(xiàn)了高考從主要基于“考查內(nèi)容”的一維評價模式向“考查內(nèi)容、考查要求、考查載體”三位一體評價模式的轉(zhuǎn)變”[1]。高考評價體系的轉(zhuǎn)變，必然要求高考試卷試題命制理念、命題要求、試題呈現(xiàn)方式的轉(zhuǎn)變。近幾年來，在基礎(chǔ)教育的各級各類考試中，設(shè)計使用密切聯(lián)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(fā)展趨勢，如何看待、設(shè)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(chuàng)設(shè)的目的、作用是什么？如何利用試題背景材料創(chuàng)設(shè)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(jié)合學科的教、學、考的實際做討論。

1?創(chuàng)設(shè)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?！扒榫啊币鉃榫唧w場景。“情境”不僅指場景，還有境地的涵義?！熬啊币燥@性、靜態(tài)描述為主?！熬场边€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(huán)境緊密聯(lián)系著的，“環(huán)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(guān)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(guān)系。運用試題的背景材料創(chuàng)設(shè)試題情境呈現(xiàn)的場景中，也應(yīng)該蘊含著場景中各種事物間的關(guān)系和相互作用，能為問題的解答提供具有有機聯(lián)系的動態(tài)的信息。

一般認為，一道試題應(yīng)當包含立意、情境、設(shè)問三要素。立意是試題的考查目標，是試題考查的主旨。設(shè)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(fā)現(xiàn)問題并通過探究分析解決問題的能力;某個學科的素養(yǎng);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(chuàng)設(shè)問題情境。例如：

（1） 在通常條件下燃燒發(fā)生的必要條件是。（填空題）

（2） 說出防止發(fā)生意外燃燒產(chǎn)生安全問題的三種措施。（簡答題）

（3） 下列關(guān)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(nèi)容為背景，考查有關(guān)燃燒條件基礎(chǔ)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(chuàng)設(shè)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(chǎn)生活中常見的現(xiàn)象，十分重要”，有了聯(lián)系生產(chǎn)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(yīng)答沒有任何實質(zhì)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(guān)鍵能力、學科素養(yǎng)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(xiàn)，必需運用適當?shù)谋尘安牧蟿?chuàng)設(shè)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(nèi)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(shè)問三要素。

（1） 如圖1所示，鉆木可以取火。利用燃燒發(fā)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(lián)軍與曹操水軍在長江赤壁大戰(zhàn)的故事。吳國和蜀國聯(lián)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?cè)?，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(jié)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(lián)軍設(shè)計的火海之中。

（3） 用鑷子夾住一片銅絲網(wǎng)，平放在蠟燭火焰上，可以看到銅網(wǎng)將火焰切斷，網(wǎng)的上方無火焰，網(wǎng)的下方燃燒正常。1816年英國科學家戴維，受到這一現(xiàn)象的啟發(fā)，發(fā)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(wǎng)燈罩，把煤氣燈火焰包圍在銅絲網(wǎng)燈罩中央，有效地防止了燃著的礦燈引發(fā)煤礦中可燃性氣體的燃燒所引起的爆炸事故。這個發(fā)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(chǎn)事實、電影故事、科學家的發(fā)明創(chuàng)設(shè)問題情境，創(chuàng)設(shè)了與問題的發(fā)生、發(fā)展和解決密切相關(guān)的具體場景，把試題考查的問題和考查的內(nèi)容（考生應(yīng)該掌握的知識和經(jīng)驗）聯(lián)系起來，并以情境任務(wù)設(shè)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(chuàng)設(shè)還可以為試題提出開放性或探究性任務(wù)創(chuàng)造場景，有利于培養(yǎng)思維的開放性和創(chuàng)造性，提升考生的創(chuàng)造意識。

情景化試題設(shè)置了復雜程度、陌生程度不等的情境和情境任務(wù)，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(shè)定的情境中了解問題的產(chǎn)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(diào)用認知結(jié)構(gòu)中相關(guān)的知識、技能、經(jīng)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(wù)。因此，情景化試題不僅能考查考生對考試內(nèi)容的理解掌握與否，還提供了考查考生認知過程的環(huán)境，能考查考生分析解決問題的認知過程。從考生的應(yīng)答情況，測評考生的關(guān)鍵能力、學科素養(yǎng)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(jù)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(lián)系實際，努力提高學科素養(yǎng)。

2?情景化試題情境的創(chuàng)設(shè)

高考評價體系，指出“情景化試題的命制，要依據(jù)考試目標，選擇、使用密切結(jié)合考試內(nèi)容，貼近時代、貼近社會、貼近生活的素材，合理地呈現(xiàn)試題情境，設(shè)置新穎的試題呈現(xiàn)方式和設(shè)問方式”[2]。情景化試題的命制，試題情境的創(chuàng)設(shè)是關(guān)鍵。試題情境是實現(xiàn)試題考查目標的載體，也是情境任務(wù)、試題設(shè)問的基礎(chǔ)，還要與考查的學習內(nèi)容契合。

不同學科、同一學科的不同主題的學習內(nèi)容的試題，可以選擇不同的背景材料，運用不同的方式創(chuàng)設(shè)情境?；瘜W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(zhì)的合成、新能源的開發(fā)、環(huán)境保護的研究和實踐）作為背景材料?？梢杂梦淖州o以圖表、數(shù)據(jù)、流程圖、結(jié)構(gòu)圖式，化學反應(yīng)圖示等形式來呈現(xiàn)。試題情境的創(chuàng)設(shè)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(chuàng)設(shè)，不能為情境而情境，杜撰事實和實驗數(shù)據(jù)。試題的背景材料要簡明，情境的形式要多樣。

聯(lián)系生產(chǎn)生活、科學研究實際的素材，往往較為復雜，涉及許多領(lǐng)域、多個學科，有的還含有與考試內(nèi)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(xiàn)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(guī)律性知識、認知模型等已對實際事物做了簡化和純化。聯(lián)系實際事物考察原理、規(guī)律性知識，要注意實際事物和認知模型的區(qū)別。例如，從理論上說，不可逆反應(yīng)，反應(yīng)物消耗量或生成物增加量，是依據(jù)反應(yīng)的化學方程式中反應(yīng)物和生成物的計量數(shù)比呈線性關(guān)系。但是，實際發(fā)生的化學反應(yīng)，由于諸多因素的影響（如反應(yīng)物的純度、副反應(yīng)的發(fā)生、測量上不可避免的誤差等等）并非一定如此。所以用數(shù)據(jù)材料設(shè)置情境，如何設(shè)計、運用數(shù)據(jù)（或曲線圖表）就必須斟酌。

2.2?情境要與測試目標、考試內(nèi)容相匹配

創(chuàng)設(shè)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(nèi)容相匹配。要能體現(xiàn)試題立意的主旨。試題情境對解題方向和思路要有啟發(fā)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(guān)鍵能力或?qū)W科素養(yǎng)，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(jié)構(gòu)圖式（見圖2），輔以文字說明創(chuàng)設(shè)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(shù)是X核外電子數(shù)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(wěn)定結(jié)構(gòu)。

試題的考查內(nèi)容是元素期表、元素原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)及其遞變規(guī)律的基礎(chǔ)知識?？疾槟繕耸强忌鷳?yīng)用上述基礎(chǔ)知識分析、判斷常見短周期元素的原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的能力。試題給出的情境任務(wù)是判斷有關(guān)元素及其化合物性質(zhì)說法的正誤?？忌獜脑囶}情境中，明確完成任務(wù)的關(guān)鍵是判斷出4種元素的種類，再依據(jù)各元素的性質(zhì)做出選項正誤的判斷。試題情境隱含運用所考查的基礎(chǔ)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(chǔ)知識和經(jīng)驗，閱讀分析給定的新化合物的結(jié)構(gòu)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(jié)合元素在周期表中的位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的關(guān)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(jù)各元素在周期表中的位置、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)的關(guān)系和結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的遞變規(guī)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(chuàng)設(shè)要有利于學科素養(yǎng)的考查

試題情境所選取的素材，不僅要與考查內(nèi)容契合，還要有利于學科素養(yǎng)的考查。例如，要考查考生分析推理能力，可以選取與考試內(nèi)容相關(guān)的化學事實與實驗現(xiàn)象，包括物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和化學變化規(guī)律，物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、化學過程或化工流程的數(shù)據(jù)、圖表作為情境素材，設(shè)置能基于這三種事實證據(jù)進行分析、推理、判斷，完成情境任務(wù)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(yīng)一段時間后可能出現(xiàn)的4種實驗現(xiàn)象，要求考生判斷能正確反映實驗現(xiàn)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(xiàn)，聯(lián)系甲烷氯代反應(yīng)的規(guī)律、產(chǎn)物性狀做出判斷。從考生應(yīng)答的選項，可以考查考生對甲烷氯代反應(yīng)規(guī)律的認識，對題設(shè)實驗現(xiàn)象圖的觀察、識別與比較能力;可以考查考生運用反應(yīng)規(guī)律分析推斷反應(yīng)宏觀現(xiàn)象的能力，對化學反應(yīng)宏觀現(xiàn)象的識別、對反應(yīng)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(yǎng)。

又例如運用與考查內(nèi)容相關(guān)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、化學概念模型、化學過程模型、化學過程的數(shù)學模型等創(chuàng)設(shè)情境，考查考生能否運用模型化方法學習（研究）物質(zhì)及其變化，包括運用結(jié)構(gòu)模型辨析物質(zhì)結(jié)構(gòu)、分析結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系;理解辨析化學概念，分析說明化學反應(yīng)過程的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化;分析歸納結(jié)構(gòu)、變化過程的數(shù)量關(guān)系，建構(gòu)定量研究說明物質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(chuàng)設(shè)試題情境，設(shè)置不同的情境任務(wù)。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(guān)系所得到的4個數(shù)據(jù)圖線（a、 b、 c、 d），創(chuàng)設(shè)試題情境（見圖3）。要求考生依據(jù)數(shù)據(jù)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(guān)系的曲線分別是哪一條圖線。

試題以水煤氣變換反應(yīng)（以下簡稱變換反應(yīng)）各個組分分壓的變化模型創(chuàng)設(shè)試題情境，巧妙地設(shè)計情境任務(wù)，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(shè)問十分簡潔。但要分析情境和設(shè)問的關(guān)聯(lián)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(yīng)的化學平衡建立過程中各組分分壓的變化模型?？忌Y(jié)合題設(shè)信息，靈活地綜合運用化學平衡原理，從水煤氣變換反應(yīng)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(yīng)的化學方程式CO+H2OCO2+H2和題設(shè)的文字說明，認識變換反應(yīng)中氣體總物質(zhì)的量、反應(yīng)過程體系總壓強不發(fā)生變化，且PH2O和PCO保持相等。再從第3小題反應(yīng)焓變的計算值（焓變小于0），判定變換反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。運用化學平衡原理，從反應(yīng)的上述特點，可以推斷變換反應(yīng)達到平衡狀態(tài)后，各組分的分壓和反應(yīng)起始相比，PCO2和PH2應(yīng)該增大，而PH2O和PCO相應(yīng)降低，且兩者分壓變化的數(shù)值相等，溫度升高，變換反應(yīng)的化學平衡將向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率將降低。依照這兩個推斷，觀察、分析4條曲線的有關(guān)數(shù)據(jù)，定量比較曲線中標注的30℃、90℃、反應(yīng)達到平衡狀態(tài)后各組分分壓的數(shù)據(jù)，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(shù)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(shù)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(yīng)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(xiàn)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(yǎng)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(yīng)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(yīng)體系中，創(chuàng)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(yīng)原理知識和靈活運用能力，更全面測評考生的學科素養(yǎng)。

試題以科學家利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研究25℃時N2O5（g）分解反應(yīng)史料創(chuàng)設(shè)情境。反應(yīng)容器中的反應(yīng)體系里既存在N2O5（g）可以完全分解為NO2和O2的反應(yīng)，還存在生成的NO2二聚合形成N2O4的可逆反應(yīng)（見圖4）。反應(yīng)過程中，不同時刻容器內(nèi)氣體的總壓強的大小，不僅決定于溫度、N2O5（g）發(fā)生分解的百分數(shù)，還受到NO2二聚合反應(yīng)所建立的化學平衡狀態(tài)的影響，較為復雜。試題情境提供了25℃時體系總壓強隨反應(yīng)時間變化的一系列數(shù)據(jù)[包括N2O5（g）完全分解時刻的數(shù)據(jù)]，并指出NO2二聚合為N2O4的反應(yīng)可以迅速達到平衡，化學反應(yīng)2N2O5（g）2N2O4（g）+O2（g）， 2NO2（g）N2O4（g）的焓變等解題必須的信息。設(shè)計了若干相互關(guān)聯(lián)且難度逐步提升的情境任務(wù)。這些情境任務(wù)，不僅涉及高中化學平衡原理學習的主要內(nèi)容，還涉及化學反應(yīng)原理的多項基礎(chǔ)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(yīng)的化學平衡常數(shù)，運用規(guī)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(wù)，需要全面認識反應(yīng)體系中發(fā)生的各種變化，這些變化間發(fā)生的相互影響，定性、定量地分析不同溫度下、不同反應(yīng)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(guān)系。完成這些情境任務(wù)，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(yīng)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(shè)計考試內(nèi)容主題面較寬、旨在綜合考查考生的關(guān)鍵能力、學科素養(yǎng)和核心價值觀的試題，如何選擇試題的背景材料創(chuàng)設(shè)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(chuàng)設(shè)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(jù)考試的目標、難度，選擇、使用與考試內(nèi)容相匹配的素材，做到真實而又合理地呈現(xiàn)試題情境，優(yōu)化情境的呈現(xiàn)方式和試題的設(shè)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）.