高中化学学业水平试题研究基于核心素养的视角

高中化学学业水平试题研究：基于核心素养的视角浙江省教育科学2015年度重点规划课题“高中化学学业水平试题拟制对教与学影响的实践研究浙江省教育科学2015年度重点规划课题“高中化学学业水平试题拟制对教与学影响的实践研究”（编号2015SB025）研究成果之一王星乔1汪纪苗2包朝龙1（1.宁波市鄞州中学浙江宁波315104；2.宁波市鄞州高级中学浙江宁波315194）摘要从高中化学核心素养的5个维度出发，构建了评估化学学业水平试题特征的分析框架，对4份浙江省高中化学学业水平试题展开了研究。结果表明，浙江省高中化学学业水平试题在广度上基本涵盖了核心素养各维度的考查，在深度上对核心素养各维度的考查总体处于中游水平，“科学精神与社会责任”维度的考查所占比重过小，核心素养各维度高水平的考查所占的比重较小等。关键词化学核心素养；学业水平试题；宏观辨识与微观探析；科学探究与创新意识当前，核心素养为世界各国与国际组织所重视，我国教育部在2014年3月印发的《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中首次提出了“核心素养体系”概念，并作为统领我国新一轮基础教育课程改革的指导思想。那么，核心素养的评价将无疑是深化课程改革的焦点之一［1］。当前，化学学科学业水平考试是否涉及到化学核心素养的考查？其考查的水平如何？有哪些特点与不足？本研究采用定量的方法来回答这些问题。1研究方法1.1研究对象浙江省率先成为高考改革试点省份之一，高中化学学科于2017年退出以往的统一高考，选考的学生参加化学学业水平测试（占70%比重）并同时加试选考试题（占30%比重），成绩计入高考总分，明确了学业水平考试在人才选拔中的功能与地位［2］。本研究以浙江省近4份（2015年1月、2015年7月、2015年10月、2016年4月）高中学业水平考试化学试题为研究对象。其中前2份（2015年1月、2015年7月）为实施新高考改革之前的学业水平考试，后2份（2015年10月、2016年4月）为实施新高考改革之后的学业水平考试。1.2分析框架高中化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是学生具有化学学科特质的关键能力和品格。学生通过接受高中化学课程的学习，在知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观等方面全面发展过程中形成和发展化学核心素养。本研究根据普通高中化学课程标准（征求意见稿），将高中化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”、“变化观念和平衡思想”、“证据推理和模型认知”、“科学探究与创新意识”和“科学精神与社会责任”5个维度，并作了水平层次划分、水平层次简述、编码和赋值，最终确立了表1的分析框架

[3]：表1化学核心素养分析框架分析维度水平层次水平层次简述赋值编码宏观辨识与微观探析（MM）一根据实验现象或宏观特征辨识物质及其反应，能对常见的物质及反应进行分类和表征1MM-1-二二能运用微粒结构图式描述物质及其变化过程，能从微观结构解释物质性质的差异和变化规律2MM-2三从原子、分子水平分析常见物质及变化微观特征，运用化学符号和定量手段说明物质组成及变化3MM-3四能从物质微观结构预测物质性质和一定条件下可能发生反应；能从宏观与微观的结合研究物质及其变化4MM-4变化观念与平衡思想（CE）一归纳物质及其变化的共性和特征，认识化学变化伴随着能量变化；概括化学变化的条件、特征及规律1CE-1-二二能从原子、分子水平分析化学变化；能用动态平衡观点分析化学变化；能定量分析化学变化及能量变化2CE-2三认识反应条件对化学变化的影响，运用化学反应原理进行分析；初步学会控制变量法3CE-3四能运用对立统一和定性定量结合方式揭示化学变化本质特征；能对化学变化做出预测，并运用于实际情境4CE-4证据推理与模型认知（EM）一能从事实中提取证据并依据证据证明或证伪假设；能识别常见物质模型和化学反应的理论模型1EM-1-二二能宏微结合收集证据，推出合理结论；能描述和表示理论模型，并运用模型解释或推测物质组成及变化2EM-2三能从定性与定量结合上进行推理；能对模型和原型的关系进行评价；能说明模型的使用条件3EM-3四能对复杂化学问题关键要素进行分析以构建模型，能选择模型解决复杂问题；能探寻模型优化需要的证据4EM-4科学探究与创新意识（SI）一能根据教材问题设计简单实验方案，完成实验操作，对实验现象做出解释，提出进一步研究需要的问题1SI-1-二二能对简单化学问题提出假设，设计实验方案，与冋学合作完成实验操作，基于实验事实得出结论2SI-2三能在与冋学讨论基础上提出探究问题、提出实验方案，独立完成实验，分析得出结论3SI-3四能根据文献和实际需要提出综合性探究课题，并能提4SI-4出方案、优化方案，处理实验信息，反思实验结果科学精神与社会责任（SS）能列举事实说明化学的贡献，主动关心与环境和资源有关的社会问题，形成合理利用资源的观念具有绿色化学观念，能运用所学知识分析化学过程对人类健康、社会可持续发展的双重影响能依据实际条件并运用所学知识和方法解决生产、生SS-1SS-2科学精神与社会责任（SS）能列举事实说明化学的贡献，主动关心与环境和资源有关的社会问题，形成合理利用资源的观念具有绿色化学观念，能运用所学知识分析化学过程对人类健康、社会可持续发展的双重影响能依据实际条件并运用所学知识和方法解决生产、生SS-1SS-2SS-3活中简单的化学问题能依据绿色化学思想和科学伦理对化学过程进行分SS-4能依据绿色化学思想和科学伦理对化学过程进行分SS-4析，做出合理决策；能处理化学工艺设计存在的问题在对于每个分析因素进行量化的统计过程中，为了减少误差，我们采用其加权平均值的d二d二丄工nd,inijijj（工n.二n；i二123,4,5；j二1,2,3,4）ijj其中dj（i=1,2,3,4,5）依次表示宏观辨识与微观探析（MM）、变化观念与平衡思想（CE）、证据推理与模型认知（EM）、科学探究与创新意识（SI）、科学精神与社会责任（SS）5个维度上的加权均值；d表示第i个因素在第j水平的权重，各水平赋值方法见表1；n表示第ijiji个因素第j水平在该题目组中的频数，总和为该题目组的总数n。1.3编码样例现以浙江省2016年4月学业水平考试第15题为例：15．有关苯的结构和性质，下列说法正确的是戶\＜叫厂*/CH3、丨、与丨是同分异构体2^CH3J^CH3苯在空气中不易燃烧完全，燃烧时冒浓烟煤干馏得到的煤焦油可以分离出苯，苯是无色无味的液态烃向2mL苯中加入1mL酸性高锰酸钾溶液，振荡后静置，可观察到液体分层，上层呈紫红色为确保该分析框架的科学性与客观性，本文作者先独自进行编码，得到的数据用SPSS软件处理，计算出斯皮尔曼相关系数为0.79，表明编码结果具有较好的可靠性。然后对有异议的编码讨论协商一致。本题按照上述分析框架，经过编码小组讨论统一意见后可得到以下编码结果：选项A选项B选项C选项DMM-3，EM-1MM-1CE-1，MM-1SI-12研究结果与讨论

核心素养各维度类型比较根据以上分析框架，我们对4份试题中涉及的核心素养各维度考查的项目数进行统计和分析，结果如表2所示。表2四份试题中核心素养各维度考查项目数统计项目MM2015年1月242015年7项目MM2015年1月242015年7月26CE137EM1316SI78SS21年10月21年4月1814161013合计59585455从广度上来看，4份学考试题均涵盖了核心素养各维度的考查。学业水平考试对教学具有反拨作用，这有利于核心素养各维度在平时教学中的落实。为了更加直观比较学业水平考试中核心素养各维度考查的特点，我们依据表格作出比重折线图。T—2015T—2015片：1打-H-2OJ.5年7：丨-*-2015年10月士一201呂年4月图1学业水平考试中核心素养各维度类型比重变化从图1可见，浙江省高中化学学业水平试题在核心素养各维度考查比重上按以下顺序呈现逐渐减小趋势：“宏观辨识与微观探析”、“变化观念和平衡思想”、“证据推理和模型认知”、“科学探究与创新意识”和“科学精神与社会责任”。“宏观辨识与微观探析”这一维度在四份试题中所占的比重均是最大，这说明浙江省高中化学学业水平试题侧重考查物质的分类、微观结构、性质及符号表征能力，培养学生“结构决定性质”的学科观念。特别需要指出的是，“科学精神与社会责任”这一维度在4份试题中所占的比重均是最小，忽视了试题“情感态度与价值观”的渗透功能，这是否也会导致中学教学中出现重“知识与技能”轻“情感态度与价值观”的不良倾向？此外，从历时发展变化来看，“宏观辨识与微观探析”这一维度在新高考改革之后比重呈现减少趋势，“变化观念和平衡思想”这一维度呈现增大的趋势这说明化学变化的本质特征和运用化学反应原理研究化学变化受到受到学业水平考试的重

视。核心素养各维度水平层次要求比较根据表1的分析框架，我们对4份学业水平试题所涉及到的核心素养各维度水平层次的频数进行了统计分析，并采用加权平均的计算方法对各维度的水平特征进行了量化计算，结果如表3所示。表3核心素养各维度水平层次频数统计与分析分析维度水平层次赋值编码2015年1月2015年7月2015年10月2016年4月频数加权均值频数加权均值频数加权均值频数加权均值宏观辨-一一1MM-119151619识与微-二二2MM-251.6571.81141.85171.77观探析三3MM-389107(MM)四4MM-40001变化观-一一1CE-12347念与平-二二2CE-2131.8741.57111.88131.76衡思想三3CE-30000(CE)四4CE-40011证据推-一一1EM-13521理与模-二二2EM-2112.19101.8282.21102.42型认知三3EM-37237(EM)四4EM-40011科学探-一一1SI-181199究与创-二二2SI-261.4341.2311.1031.25新意识三3SI-30000(SI)四4SI-40000科学精-一一1SS-11130神与社-二二2SS-202.0011.5021.4012.50会责任三3SS-31001（SS）四4SS-40000从表3可以看出，核心素养各维度水平层次的考查总体处于中游水平，加权平均值绝大多数处于1.50-2.50之间。不同于选拔功能强的传统高考试题或新高考中的加试题，学业水平试题的功能主要是鉴定科目的学习是否达到课程标准的要求，因此核心素养的水平层次不可能要求过高。从横向各维度水平层次来看，“宏观辨识与微观探析”维度水平层次的均值在2015年7月、2015年10月、2016年4月三份试题中几乎一致，非常稳定，2015年1月份的学业水平试题的加权均值略有降低；“变化观念与平衡思想”维度水平层次的均也较稳

定，2015年7月份的学业水平试题的加权均值偏低，主要原因在于试题水平二考查涉及的比重明显降低；“证据推理与模型认知”维度的水平特征加权均值呈现逐渐增大的趋势，表明新高考改革后的学业水平试题更加注重应用各类模型来解释化学问题；在“科学精神与社会责任”维度上，水平层次要求的加权均值变化并没有明显的规律，波动较大。从纵向比较来看，学业水平考试对“证据推理与模型认知”维度水平层次要求最高，其次是“科学探究与创新意识”水平层次要求相对较低，这可能与该维度高水平层次要求难以用纸笔测验进行考查有一定的关联。核心素养各维度水平层次分布发展变化为了探究学业水平试题中核心素养各维度水平层次分布发展变化，我们根据表3中的数据计算得到各维度水平层次分布的比重，并得到各维度的水平层次分布结果。2016''4^-SS2D15年10月$S2015^寿月2016;|--4/1-512015<-10d-SI2015年7月-512015：'1■]-SI2016^-4；I-EMJri01J-EM2015年7；]-EM如丨5肝I；I-FM2016;^4.J-CE101^10.'l-CE2015^-'7：J-匚E2015#'：1'JCE年4/1-MM2015年10?]-MM2015^7J]-MM2015乍1月-MM•…ill•…iiii…Illi…ill”.IIIIIIIlllllllllllllllllllllIIIlliHIIllllllllllllk»：illlllllllllllllllllll•…ill•…iiii…Illi…ill”.IIIIIIIlllllllllllllllllllllIIIlliHIIllllllllllllk»：illlllllllllllllllllllMM-1:iMM-2illMM-3■MM-4n：CE-1■■-CE-2■匚E-EBCE-4■rM-1「胡-2■rM-3=FM-1緊51-1b.51-2SI-3SSI4XSS-1KSS-2USS-3图2学业水平试题各维度水平层次分布比重变化从图2可以看出，在“宏观辨识与微观探析”维度上，水平层次一在各份试卷中所占的比重均为最大，这说明常见物质的性质及其反应受到学业水平考试的重视，其次是水平层次二在4份试卷中的比重呈现递增的趋势，“结构决定性质”的观念需要加强；在“变化观念与平衡思想”这一维度上，水平层次二在4份试卷中占据最大比重，这表明学业水平考试注重从定性定量或能量转化角度对化学反应进行分析和研究。水平层次三未涉及主要原因是浙江省学业水平考试不要求掌握反应条件对反应速率和化学平衡的影响；在“证据推理与模型认知”维度上，水平层次二在4份试卷中所占的比重均为最大，意味着学业水平考试强调基于证据运用规律来分析解决问题，重视理论模型的认知与运用，水平层次四在新高考改革之后受到关注，平时教学中要加强应用模型解决较复杂化学问题的能力培养；在“科学探究与创新意识”维度上，4份试卷主要集中考查水平层次一，高水平层次要求的试题没有涉及，这对教学中培养学生的创新实践能力带来一定的不利影响。从纵向来看，水平层次一、二等水平层次要求在各维度中占据较大的比重，而水平层次三、四等高水平层次要求所占的比重较小，表明当前学业水平考试主要关注基本的知识技能、学科观念等核心素养的培养。3研究结论、建议与反思3.1研究结论研究表明，浙江省高中化学学业水平试题在广度上基本涵盖了核心素养各维度的考查，在深度上核心素养各维度水平层次的考查要求总体处于中游水平，一定程度上体现了学业水平考试性质的特点。但是我们也应注意到，浙江省高中化学学业水平试题存在“科学精神与社会责任”维度所占比重过小、各维度高水平层次要求所占的比重较小等现状，不利于核心素养全面深化落实。3.2建议首先，加强核心素养各维度考查的均衡性。从核心素养各维度本身来看，各维度的重要性程度本应是没有区别的，无论是哪一个维度的缺失或弱化，都不能称为化学学科素养“健全”的公民。为此，在学业水平试题开发上可借鉴PISA科学素养测评的成功经验，使试题情境更加贴近生活实际、关注社会热点，使试题成为弘扬化学学科正面价值、提高学生实际问题解决能力的载体［4］。其次，提高核心素养各维度高水平层次要求的比重。《浙江省高中化学学业水平考试暨高考选考科目考试标准》指出：“学业水平考试成绩既是高中学生毕业的基本依据，又是高校招生录取的重要依据”［5］。按照浙江省新高考改革方案，学业水平考试成绩在高考化学学科成绩中占70%比重。据此，浙江省高中化学学业水平考试不仅是学业“达标型”检测，而且也承载者学业水平等级层次划分和高考选拔功能。因此，浙江省高中化学学业水平试题可适当提高核心素养各维度高水平层次要求的比重，既有利于提升试题的选拔功能，又可引导高中化学的课堂教学，从而提高学生化学素养的整体水平。最后，研制基于核心素养的学业水平考试标准。目前，新一轮普通高中课程改革正在构建基于学科素养的新型高中化学课程标准，这一课程标准必定成为考试命题的依据。当前，浙江省高中化学学业水平试题所出现的核心素养各维