素养立意的义务教育化学学业水平考试试题研究

摘要：通过题例分析了素养立意的试题命制特征及其关键能力的考查情况。对义务教育学业水平考试命题进行两点反思：一是要融通义务教育化学课程标准中的学业质量与素养要求，二是要明晰素养立意下关键能力的考查路径。关键词：命题；素养立意；关键能力义务教育阶段学业水平考试的命题原则是坚持核心素养立意［1］。素养立意试题是对素养导向的化学课程学业质量的全面考查。素养立意试题着重关键能力的考查，关键能力考查体现于真实情境的问题解决。一道好题应符合试题所要求的科学规范，并满足服务选才和实现教学引领的基本功能。本文以2023年连云港市学业水平考试第38题（下称“本题”）为例，说明试题命制流程思路、问题结构设置以及素养能力考查表现，从中反思获得化学试题研制的相关启示。1试题命制1.1命制流程《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“课标”）中给出了具体试题命制可遵循的流程，如图1所示。确定评价要求包括明确考试的类别和水平，以及测试所要达到的素养目标和能力要求。由此创设真实情境，需查阅相关文献资料选择情境素材，深度挖掘素材亮点所承载的必备知识与关键能力。设计测试任务就是要形成实际问题，并优化修改问题的呈现样貌。最后是依据评价目标制定好评分标准。1.2命制思路课标在“目标要求”中指出，能通过实例认识物质的性质及应用关系，形成合理应用物质的意识；能从物质及其变化的视角初步分析、解决一些与化学相关的简单实际问题，发展辩证唯物主义世界观［2］。在“学业质量”中指出，在认识物质的组成、性质以及分析相关实际问题的情境中，运用质量分數表示混合物体系中物质的成分；能通过溶解度和溶解曲线描述物质的溶解程度，能感受物质的多样性，了解物质的性质及应用与日常生活的密切关系，认识化学科学对解决实际问题的重要意义［3］。以某种具体物质为情境展开的实验探究一般可以从物质外部特征（颜色、状态、溶解性等物理性质和变化）→根据组成预测可能发生的化学变化→设计实验观察现象验证预测→对出现的异常提出新问题→解释和结论。基于以上认识，通过查阅资料，本命题小组决定以“氯化钙除湿剂”［4］为素材命制试题。资料论文在项目任务实施中，将溶解与结晶、离子检验、电离平衡、盐类水解、依据热失重曲线对物质进行定性定量分析等知识融合，渗透变化观、微粒观、平衡观等学科观念。命题组对该素材进行精致加工，对照课标要求和学业质量水平，建构试题框架逻辑，进行问题编排，制定参考答案。1.3原题呈现常见的氯化钙产品有无水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，可作除湿剂。（1）不同温度下，CaCl2在水中的溶解度如下表：①30℃时，饱和CaCl2溶液中溶质的质量分数为

。②低温下从饱和CaCl2溶液中析出的晶体的化学式为

。（2）针对某氯化钙除湿剂，兴趣小组进行如下实验：步骤一：取适量氯化钙除湿剂于烧杯中，加水溶解配成饱和溶液，触摸烧杯壁，感觉热，静置一段时间后恢复至室温。步骤二：取少许步骤一所得溶液于试管中，滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成。步骤三：取少许步骤一所得溶液于另一试管中，滴加饱和NaHCO3溶液，有白色沉淀和无色气体产生。①由步骤一中的实验现象可以得出的结论是

。②写出步骤二中反应的化学方程式：

。③根据步骤三，可用饱和CaCl2溶液鉴别饱和NaHCO3和饱和Na2CO3溶液的理由是

。（3）为测定某氯化钙除湿剂（含CaCl2·2H2O和少量NaCl）中CaCl2·2H2O的质量分数，兴趣小组进行了如下实验：称量mg样品置于坩埚中加热，测得固体质量随温度升高的变化曲线如下图所示。加热过程中NaCl、CaCl2既不熔化也不分解。固体质量随温度变化曲线①T℃后，继续升温固体的质量保持不变。样品中CaCl2·2H2O（相对分子质量为147）的质量分数表达式为

（用含m、n的代数式表示）。②有同学认为用上述方法会导致测定结果偏高，理由是

。参考答案：（1）①50%②CaCl2·6H2O（2）①氯化钙除湿剂溶于水时放出热量②CaCl2+2AgNO3Ca（NO3）2+2AgCl↓③CaCl2溶液与Na2CO3溶液反应时无气体产生（3）①49（m-n）12m×100%②除湿剂吸收了空气中的水（或“加热过程中，坩埚中有固体飞溅出来”等。）2试题分析2.1素养立意素养立意的试题考查重点不是学生拥有的知识技能状况，而是学生运用必备知识解决问题的能力，以及该过程中表现出来的态度责任。氯化钙在义务教育阶段教材中涉及不多，也没有结晶水合物知识介绍，对学生来说是较为复杂的陌生物质。本题以氯化钙除湿剂为情境，属于学术探究情境。通过探究其溶解、结晶、组成及纯度分析，重点考查如下内容：现象解释、溶解度与溶质质量分数换算、溶液中离子检验方法、基于热失重曲线分析物质组成的方法、误差分析等。目标是深化对溶液、结晶等概念原理的理解，学会实验数据处理、实验方案设计和评价，培养学生从图表中获取信息、从不同角度分析问题的能力，发展复杂推理、系统探究等高阶思维，提升化学观念、科学思维、科学探究等核心素养。素养立意的试题还要激发学生对化学物质世界的好奇心、探究欲，培养严谨求实、大胆质疑的科学精神。该试题设问不仅关注任务的价值导向，追求考查学生的思维能力水平，更关注探究结果的价值意义。本题的情境问题任务与价值意义导向如表1所示。2.2关键能力关键能力考查聚焦在以下三点：一是注重试题情境设计。从日常生活、生产实践、科学研究中选材创设情境，考查学生分析解决实际问题的能力，实现从“做题解题”到“解决问题”的转变；二是创新信息呈现方式。丰富问题考查角度，要求学生多角度多层次认识理解相关知识原理；三是关注思维运演质量。增强试题的开放度，激励学生运用创造性、发散性思维分析解决问题，激发学生创新意识，实现引导改变追求标准答案固化答题套路的教学模式［5］。2.2.1信息获取与加工能力本题涉及的信息类型、内容解读及获取加工运用情况，如表2所示。通过信息的获取与加工，能直接解决问题（1）①和（2）①。2.2.2逻辑推理与论证能力逻辑推理与论证是科学思维的核心主旨，主要包括分析推测能力和归纳论证能力。分析推测能力主要指基于对化学反应规律的认识，运用比较分类的方法，预测物质的性质和可能发生的反应及产物；根据物质的性质或反应现象等，判断物质的结构特征；结合化学反应原理，推测简单反应的过程和机理。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，然后根据复分解反应规律确定另一种产物，再根据化学方程式书写规则得出：CaCl2+2AgNO32AgCl↓+Ca（NO3）2。归纳论证能力主要指认识不同呈现方式的数据和信息，利用数学方法对数据进行转换，推导化学参数以及它们之间的定量关系，归纳总结出变化特征和规律；比较不同呈现方式得到的结果，论证并得出科学合理的结论。如第（3）①题的推理论证过程如图2所示。（3）②题根据表达式，若要使结果偏高，只能是（m-n）的值增大，而m是初始给定的值，不能发生变化，只能是n減小。n减小的最主要原因有两个：一是失水的质量增大，失水的质量为何会增大？肯定是有水增加。为什么会有水增加？结合信息：除CaCl2·6H2O不具有吸水性外，其他均具有吸水性，得出结论：实验过程中除湿剂吸水导致该方法所获取水的质量偏大，根据CaCl2·2H2OCaCl2+2H2O计算所得CaCl2·2H2O质量偏大，质量分数增大。二是剩余的固体质量减少，如在给坩埚加热的过程中，可能会有少量固体飞溅出来等。2.2.3科学探究与创新能力根据实验的操作与过程，分析实验目的预测实验结果，根据已有的原理或规律，设计相关实验操作、收集证据，表达自己的观点和方案，是具有化学学科特征的重要能力。主要包括实验方案的设计与评价、实验过程的分析与判断、实验结果的处理与分析［6］。本题（2）③就属于实验结果的处理与分析。向CaCl2溶液滴加饱和NaHCO3溶液，有白色沉淀和无色气体产生。这个实验现象从机理上来说，已经超出了初中学生的认知水平，因为根据复分解反应的条件，NaHCO3和CaCl2不反应。而事实是生成了白色沉淀和无色气体，有新物质生成，一定是发生了化学反应，化学反应是如何发生的呢？反应机理如何？不是初中学生能够理解的。题目巧妙地设计成了解释“可用饱和CaCl2溶液鉴别饱和NaHCO3和饱和Na2CO3溶液的理由”，这就需要学生联想到CaCl2与Na2CO3溶液反应的现象是什么样的，继而结合复分解反应规律给出答案的关键点是反应过程中有无气体产生。本题设问指向的认知角度和能力要求如表3所示。3命题反思3.1融通义务教育化学课程标准中的学业质量与素养要求义务教育化学课程标准设计了学业质量和各学习主题的学业要求，为评价实施提供依据。初三学业水平考试在评价学业质量、测量素养发展状况、引导教学变革方面起到关键作用，命题要融通学业质量与核心素养要求。以大概念“物质的变化与转化”为例，课标中素养内涵、内容要求、学业要求与学业质量的构成要素示例分析见表4。核心素养目标是化学学科育人的宏观要求。学业要求是对主题内容的学业评价，是素养目标在内容层面的具体表达。学业质量则是学生学业成就表现的刻画描述。通过分析大概念统领下的核心概念，确定表达核心素养的学科视角（学科思想、学科观念、学科认识思路、学科认知角度等），进而寻找研究对象和真实情境，基于水平特征的学科能力活动表现确定评价任务类型和水平［7］。如此思路融通和方法路径应是素养立意的命题取向。3.2明晰素养立意下关键能力的考查路径化学学科关键能力主要指理解与辨析、分析与推测、归纳与论证、探究与创新四个维度，如图3所示［8］。该分类同样适用于义务教育命题要求，落实在实践操作中可从精选情境内容素材、科学设置问题任务、凸显思维过程评价三方面入手。情境化是素养立意能力考查命题的基本要求，要善于获取真实的情境资料，素材选择要注重内容形式丰富协调和实现价值引领，能够蕴含思维方法态度价值导向。情境信息的呈现需符合学生认知特点，内在逻辑清晰，不能有政治性和科学性错误。问题任务设置是试题的考查载体，要求问题对象指向明确，注意问题中的思维障碍要与学生认知水平相匹配，问题限域大小设置合理，问题解决规则应具有学科一般性同时要有适当的迁移创新性［9］。思维过程的质量是笔试能力的重要表现，情境、信息、问题能够反映思维过程，在试题命制中需要注重情境信息问题的设计质量，充分展现学生的思维过程水平，实现关键能力的测量目标。情境素材信息呈现—问题编制任务设置—思维逻辑发展线索，应该是素养立意的能力考查的基本路径。参考文献：［1］［2］［3］义务教育化学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022：48，7，38.［4］高中化学“从组成和变化视角认识身边的物质”项