基于真實情境的高中化學開放性試題命制

教育部考試中心研制的《中國高考評價體系》強調，傳統(tǒng)“知識立意”的評價已經(jīng)不能滿足新時代選拔和培養(yǎng)人才的要求，倡導向“價值引領、素養(yǎng)導向、能力為重、知識為基\"的綜合評價轉變。教育部《關于做好2025年普通高校招生工作的通知》要求“深化考試內容和形式改革，加強關鍵能力、學科素養(yǎng)和思維品質考查”?；瘜W學習評價對于學生化學核心素養(yǎng)具有診斷和發(fā)展功能。為了更有效、更精準地考查學生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展水平，深化研究高中化學命題理論和技術顯得重要而迫切，其中研究命制基于真實情境的開放性試題是一種有益的探索。

一、基于真實情境的開放性試題命制內涵

（一）化學核心素養(yǎng)的導向作用

化學核心素養(yǎng)將化學知識與技能的學習、化學思想觀念的建構、科學探究與問題解決能力的發(fā)展、創(chuàng)新意識和社會責任感的形成等多方面的要求融為一體，是學生必備的科學素養(yǎng)，是學生終身學習和發(fā)展的重要基礎。教師的教學與評價都要圍繞“發(fā)展學生化學核心素養(yǎng)”展開，應優(yōu)化教學與評價過程，提高教學質量。

（二）基于真實情境的命題價值

“素養(yǎng)為本”的教學倡導創(chuàng)設基于真實問題的情境，激發(fā)學生的學習興趣?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）在命題原則中要求以真實情境為測試載體，注重真實情境的針對性、啟發(fā)性、過程性和科學性，將試題情境與測試任務有效地融為一體。真實、科學的問題情境有利于精準測評學生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展水平。

（三）開放性試題的特點

開放性試題是指基于某一情境及相關的材料信息，要求學生進行深層次分析和探究問題的一種命題方式。開放性試題以其條件開放、解答多樣和思維豐富等特征區(qū)別于傳統(tǒng)題型。相較于答案固定的封閉性試題，開放性試題更能檢測學生的高層次認知能力，如思維的靈活性、批判性和創(chuàng)新性，從而更全面地評估學生化學核心素養(yǎng)的實際發(fā)展狀況。

二、基于真實情境的開放性試題命制技術分析

（一）開放性試題素材的選擇

情境素材是命制試題的基礎，真實的命題素材能保證試題的科學性，促進試題內容和形式創(chuàng)新，維護考試公平公正。在中學化學教材和大學化學教材中都有大量的命題素材，教師還可以借鑒不同版本教材中的內容，如使用人教版高中化學教材教學的教師可以使用魯科版教材的情境命題。此外，教師還可用化學學術期刊中的科研文獻作為命題素材。

（二）開放性試題情境的功能

一道完整的試題需要具備情境生成、問題設置和答案及評分標準的功能。教師應結合高中生的認知水平和《課程標準》要求，優(yōu)化素材內容和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)形式，將文獻文字和圖文轉化為試題語言，適當補充信息，創(chuàng)設真實、新穎、科學的情境。

（三）開放性試題設問的方式

設計問題時，教師要注意問題的指向性和能力的合理進階，找準問題的“切人點”，抓住問題的“深入點”，提煉任務的“升華點”。開放性試題有四種常見的設問方式：一是策略開放型，如合成氨中提高轉化率的方法，包括增大壓強、降低溫度等。二是條件缺失型，如隱去反應物結構，僅給出化學式，推測不同結構反應物對反應的影響。三是結論發(fā)散型，如基于反應的離子方程式預測溶液酸堿性對 KMnO₄ 氧化能力的影響。四是評價反思型，如對比工業(yè)合成氨的Haber工藝與生物固氮的能效差異。

（四）評分標準的層次化設計

開放性試題的評分標準要采用“基礎分 + 進階分 + 創(chuàng)新分\"的層次化模式：（1）基礎分，學生的答案符合基本學科原理和規(guī)范即可獲得基礎分，如化學式和結構式的書寫。（2）進階分，學生的答案能夠正確體現(xiàn)學科思想和邏輯方可獲得進階分，如控制變量法應用。（3）創(chuàng)新分，學生的答案體現(xiàn)出創(chuàng)新意識方可獲得創(chuàng)新分，如設計新的電池裝置，合理地使用各種電極、鹽橋、膜等材料提高電池工作效率。

三、基于真實情境的開放性試題命制實踐探究

（一）案例1：物質結構與能量的關系

1.素材的選擇

結構觀和能量觀是高中重要的化學觀念。高中化學教學要求學生認識物質具有能量，理解化學變化中伴有的能量轉化，知道化學反應可以實現(xiàn)化學能與其他能量形式的轉化。教師可以選擇“‘物質結構、變化與能量'大概念統(tǒng)領的結構化教學\"案例，從物質結構變化視角分析能量的角度選取素材：用鹽酸溶液分別溶解原長鐵質彈簧和壓縮鐵質彈簧，對比溶解過程熱效應。

2.情境的生成

兩個完全相同的鐵質彈簧均處于自然伸長狀態(tài)。將第1個彈簧直接放在鹽酸中被完全溶解，溶解過程放熱 Q₁ ;第2個彈簧先被壓縮，然后在相同的條件下被鹽酸完全溶解，溶解過程放熱 Q₂ （如圖1）。

3.問題的呈現(xiàn)

（1）彈簧與鹽酸反應的離子方程式為

（2）比較熱量大?。篞i Q₂ （填 gt; ”\"lt;”或： ），給出合理解釋 。

4.評分標準的設計和說明

（1）Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑Ω（2G）

（2）填 lt;^′ ；（1分）壓縮彈簧具有更多的能量（物理中稱為彈性勢能），彈簧溶解后生成的產物（包括溶液和氣體）能量相等，根據(jù)能量守恒定律，溶解壓縮彈簧的過程放熱更多。（2分）

說明：（1）第一問考查常見化學反應的離子方程式，為分析開放性問題作鋪墊。（2）第二問答案具有開放性，學生可以從晶體結構與能量、能量守恒定律等方面作答，能合理解釋即可得2分。

（二）案例2：新型電池的工作原理

1.素材的選擇

風能和太陽能等清潔能源替代化石能源是貫徹落實“雙碳”目標的重要途徑，而清潔能源的高效利用需借助電化學儲能等儲能系統(tǒng)的調控。鋰離子電池因其高能量密度、高電壓和高穩(wěn)定性成為儲能領域的研究熱點。教師可選擇“綜合創(chuàng)新實驗： Zn- LiFePO4軟包裝電池的制備與性能表征”案例素材，以 LiFePO₄，Zn 等材料組裝制備軟包裝電池，并對電池性能進行評估。該實驗能夠幫助學生理解電池工作原理及其中涉及的氧化還原反應，感受化學能與電能之間的轉化。

2.情境的生成

鋅一磷酸鐵鋰電池的結構和工作原理如圖2所示。正極為磷酸鐵鋰和導電碳等形成的混合物，電解液為硫酸鋰、硫酸鋅和蔗糖的混合液。

3.問題的呈現(xiàn)

（1）充電時溶液中c （Li⁺ ） （填\"變大”

“變小\"或“不變”，陰極 m（Zn） （填\"變大”“變小\"或“不變”）。

（2）相比于鈷酸鋰電池 （Li_xC_y-Li_zCoO₂ ，電解質為LiPF₆ ，溶劑為無水碳酸酯），鋅一磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢是 。（寫一條即可）

4.評分標準的設計和說明

（1）填\"變大\"；（1分）填\"變大\"（1分）

（2）鋅一磷酸鐵鋰電池用水系電解質，成本低且污染小；鋅一磷酸鐵鋰電池負極沒有活潑的嵌鋰石墨，更安全。（2分）

說明：（1）第一問考查對電池基本工作原理的認識，屬于常規(guī)問題。（2）第二問是開放性問題，考查學生從多方面認識電池安全性和經(jīng)濟性的能力，正確地答出一點即得2分。

（三）案例3：分子結構與熔點、沸點的關系

1.素材的選擇

高等教育出版社出版的《基礎有機化學》教材介紹了每一類有機物的物理性質，其中同系物分子整體結構高度相似，只差n個 -CH₂- ，相對分子質量的改變影響范德華力，進而影響熔點和沸點，是建構和考查“結構決定性質”化學學科核心觀念的重要素材。

2.情境的生成

分子間作用力越大，物質的熔點和沸點越高。一氯甲烷、甲醇和甲酸同系物（均為直鏈結構，氯原子和羥基均在1號碳原子上）的熔點和沸點變化規(guī)律如圖3所示。

3.問題的呈現(xiàn)

（1）由圖中信息可知，沸點： CH₃Cl. CH₃ CH₂CH₂（ Cl（填 gt; ”\"lt;”或“ =^\" ），原因是

（2）“同系物中相對分子質量越大，熔點和沸點越高”是否正確？請結合圖中信息分析 。

4.評分標準的設計和說明

（1）填“ lt;^' （1分）； CH₃Cl 和 CH₃CH₂CH₂Cl 分子結構相似，后者分子質量更大，分子間作用力更強，沸點更高。（1分）

（2）上頁圖3中同系物的相對分子質量越大，沸點越高；（1分）同系物熔點與相對分子質量無顯著聯(lián)系；（1分）熔點受相對分子質量大小和分子的極性、晶體結構、分子間氫鍵數(shù)目等多種因素影響，存在相對分子質量小而熔點高的情況。（1分）

說明：（1）第一問考查對分子結構、分子間作用力和沸點關系的理解，屬于常規(guī)問題。（2）第二問是開放性問題，考查學生讀取信息并從多方面認識結構一性質關系的能力。上頁圖3中信息說明沸點主要受相對分子質量影響；影響熔點的因素比較復雜，部分情況下分子空間結構、分子極性、電荷分布等因素的影響超過相對分子質量的影響，說出結論得1分，說明一點因素再得1分。

（四）案例4：“違反”規(guī)律的置換反應

1.素材的選擇

金屬與酸的反應是初中化學和高中化學重要的教學內容，此類反應是簡單而又經(jīng)典的置換反應、氧化還原反應和離子反應，有助于學生建立金屬活動順序模型。在初中和高中必修階段的教學中，學生形成了“氫前金屬\"可以置換酸中的氫，“氫后金屬”不能置換酸中的氫；在高中選擇性必修化學反應原理的教學中，學生掌握了平衡移動原理，認識到影響化學反應的更多復雜因素。

2.情境的生成

金屬活動性處于氫前的金屬單質能與酸（硝酸和濃硫酸等氧化性酸除外）反應放出 H₂ ，金屬活動性處于氫后的部分金屬單質可溶于硝酸和濃硫酸等氧化性酸。已知金屬活動性順序為： Mg，Al，Zn Fe、Sn、Pb、（H）、 Cu，H_g，A_g，Pt，Au （金屬活動性依次減弱）。

3.問題的呈現(xiàn)

（1）寫出 Ag 與稀硝反應的化學方程式。（2）HI 是一種非氧化性酸，氫后金屬 Ag 能與HI溶液反應放出 H₂ ，寫出反應的離子方程式，給出合理的解釋。

4.評分標準的設計和說明

2 （1）3Ag+4HNO₃=3AgNO₃+NO↑+2H₂O （2）2Ag+2H⁺+2I^-=2AgI↓+H₂↑

反應中生成了溶解度很小 AgI 而促進了反應正向移動（相似表述均可），或生成 AgI 增強了 Ag 的還原性等。（2分）

說明：在學生熟悉的反應模型基礎上創(chuàng)設認知沖突，考查學生的創(chuàng)新能力和對復雜反應的理解能力，其中第（2）問可以從多個方面解釋，具有一定的開放性。

（五）案例5：有機合成路線的設計

1.素材的選擇

有機合成幫助人們制備了一系列藥物、香料、催化劑、添加劑等，豐富了物質世界，推動了人類社會的發(fā)展。有機合成主要以石油中簡單的烴為原料，通過化學反應構建碳骨架，引入官能團，合成目標分子。鹵代烴是烴和烴的含氧衍生物轉化之間的重要物質，鹵代烴相關轉化是高中有機化學的核心內容。

2.情境的生成

有機物轉化過程存在多種可行的反應。烯烴A（ C₅H₁₀ ）可以通過以下路徑轉化為羧酸D（ C_nH_2n+1 （204號 D（C_nH_2n+1COOH）

3.問題的呈現(xiàn)

（1）寫出由 A（C₅H₁₀） 轉化為 B（C₅H₁₁Br） 的化學方程式 。（寫出一種即可）

（2）若反應 ① 使用 NaOH 水溶液，則反應 ② 使用的試劑可能是 。

（3）若 n=5 ，反應 ① 和反應 ② 使用的試劑分別是 。（寫出一例即可）

4.評分標準的設計和說明

（1）） lt; +HBr Br

（2分）

（2）酸性 KMnO₄ 或硝酸 ?0₂ 等合理答案。（1分）

（3）反應 ① ：NaCN，反應 ② H₂SO₄ 溶液。2分）

說明：（1）A和B均只有分子式而結構均不確定，存在多種正確答案。（2）C到D的轉化需要將羥基轉化為羧基，需要使用較強的氧化劑。（3）反應 ① 或反應 ② 中增加了1個碳原子，一種可能是反應 ① 使用HCN或NaCN引入氰基，反應 ② 在酸性條件下將氰基水解為羧基。

四、基于真實情境的開放性試題命制經(jīng)驗分析與展望

開放性試題的命制不僅關系到考試評價的科學性，更直接影響學生核心素養(yǎng)的評價與培養(yǎng)。筆者結合高中化學學科特點，在對開放性試題的命制的過程中提煉了以下三點思考，并進一步總結其價值。

（一）增進學科理解，優(yōu)化問題設計

開放性試題的核心在于考查學生的深度思維和學科素養(yǎng)，因此教師必須深人理解化學學科本質，避免過度追求“標新立異”導致科學性錯誤，應確保試題在符合《課程標準》的同時激發(fā)學生的探究興趣。

教師要注重問題開放性，避免“偽開放”。真正的開放性試題應具備以下特點：條件開放，如提供多組數(shù)據(jù)，由學生選擇分析；過程開放，如實驗方案不唯一；結論開放，如允許不同角度的合理解釋。要避免“看似開放，實則唯一答案”的“偽開放題”，如簡單地問“你認為哪種方法更好？”但實際有標準答案。

教師要平衡問題的開放性與導向性。完全開放的試題可能讓學生無從下手，因此需適當限定范圍。例如，不直接問“如何減少碳排放”，而是給出幾種工業(yè)流程，讓學生對比分析優(yōu)劣。

（二）考查關鍵能力與基礎知識并重

開放性試題并非忽視基礎知識，而是強調基礎知識在復雜情境中的應用，要求在扎實的基礎知識之上考查高階思維。開放性試題不能脫離學科基礎，如案例1中分析彈簧與鹽酸反應的熱效應，先要求寫出彈簧與鹽酸反應的離子方程式，不僅考查了基礎知識，而且為學生解決后續(xù)的開放性問題提供

思路。

（三）制定科學評分標準，確保評價公平有效

對開放性試題的評價要根據(jù)學生作答過程中表現(xiàn)出來的學科素養(yǎng)水平而分為多個層級，關注思維過程而非僅結論，答案不必唯一，結論可以多樣，但必須言之有理、邏輯嚴謹。對特別創(chuàng)新的答案，可設置“加分項”；對常見錯誤類型提前制定扣分標準，減少評分偏差。例如，“案例3：分子結構與熔點、沸點的關系”中分析同系物相對分子質量對熔點的影響，學生答出“同系物熔點與相對分子質量無顯著聯(lián)系”或相似表達得1分，能從相對分子質量大小和分子的極性、晶體結構等因素分析后再得1分。

在高考評價體系中，封閉性試題與開放性試題各具特色、互為補充，二者的差異主要體現(xiàn)在考查形式、命題方向和測評功能等方面。科學合理的試卷設計需要兼顧兩種題型：既包含具有標準答案的題目，又設置充許多元解答的試題；既要保證最終結論的科學性，又要關注思維過程的完整性。真正優(yōu)質的開放性試題并非全無限制，而是在知識范圍、任務要求、情境設置和評分標準等方面做到開放有度、收放自如。對于選拔性考試而言，過度偏向任何單一題型都會影響測評效度。新高考背景下，兩類題型各展所長又相得益彰，共同服務于落實立德樹人根本任務這個目標。

高中化學開放性試題的命制是一項系統(tǒng)工程，需要教師兼具學科深度、教育測量學知識和創(chuàng)新思維。未來可以進一步探索如何利用人工智能輔助評分以及如何通過開放性試題反向引導教學，促進學生的深度學習等。

參考文獻：

[1]單旭峰.以文獻為基礎的高考化學真實情境命題策略探索：以元素化合物試題為例[J].教育理論與實踐，2015（32）.

[2]卓峻峭，黃渝鵬，王琪.“物質結構、變化與能量”大概念統(tǒng)領的結構化學疑難問題教學案例[J].化學教學，2025（4）.

（責任編輯：楊強）