基于化学学科能力培养的习题评价研究

程波

摘要： 化学学科能力构成及其表现的理论模型建立了学科核心知识与学科能力素养之间的实质性联系，整合了能力素养的内涵本质和外在表现，为习题教学提供了评价依据。以该理论模型为依托，探讨基于学生化学学科能力培养的习题评价的一般方法，结合具体实例，从习题目标、情境素材、问题任务和学科思维等四个维度进行评价。

关键词： 化学学科能力; 核心素养; 习题评价; 理论模型

文章编号： 10056629（2019）10007305中图分类号： G633.8文献标识码： B

2010年颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》中指出，基础教育阶段要着力培养学生的学习能力、创新能力和实践能力。2017年教育部颁布了《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出： 学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力[1]。由此可见，基于学习、实践和创新的学科能力培养，既是学生形成关键能力的要求，也是学生发展核心素养的目标。北京师范大学王磊教授等通过对中小学学科能力表现的研究，构建了基于学习理解、应用实践和迁移创新导向的学科能力活动表现、内涵构成及其发展水平的多维整合模型[2]（见图1）。

该模型建立了学科核心知识与学科能力素养之间的实质性联系，整合了能力素养的内涵本质和外在表现。将此模型中学科能力活动及表现应用于课堂习题评价中，能提高习题评价的全面性和科学性，同时利于学生在知识学习中潜移默化地提升学科能力，发展核心素养。本文将学科能力活动及表现从问题情境、评价标准等角度进一步细化，并结合具体实例，探讨习题评价的一般方法和具体内容。

1 基于学生化学学科能力培养的习题评价方法

由图1可知，学生学科能力活动及表现水平从A1～C3逐渐提高，其中A类学习理解属于知识意义建构，包括认识角度的建立和知识经验结构化，具体表现为： 通过化学学科的学习，能记住典型物质的重要性质、重要规律和典型原型，能基于数据、现象等实验事实概括物质性质和化学反应规律，能建立核心概念及其相关概念之间的关联，能运用元素观、转化观、微粒观、平衡观、系统观等认识物质和化学反应的能力;B类应用实践属于知识功能化，包括认识思路的形成和知识经验程序化，具体表现为： 在学习活动中，能运用核心知识、基于某一认识角度分析、解释实验室、生产、生活实际中的问题，能设计简单实验研究物质的组成、结构、性质和转化，在问题解决的过程中，内化认识角度、形成并完善认识思路，实现对化学知识的系统化认识;C类迁移创新属于知识素养化，包括认识方式自主化和知识经验系统化，具体表现为： 在化学学习的某一特定领域的问题解决活动中，能运用核心知识、基于多个认识角度分析、解释实验室、生产、生活实际中的问题，能够进行远迁移、发现新知识，进行创意设计解决实验室、生产、生活中的问题，创造性地应用活动程序经验来设计新颖方案或分析得出结论[3]。

基于以上认识，在习题评价时，我们可根据问题情境和具体知识，建立起具体习题考查的知识内涵和能力水平的一一对应关系，如图2所示。例如“A1辨识记忆”是最低阶的能力水平，属于熟悉原型（即知道教材中的定义、基本概念、说法等）层次，学生不需进行知识的概括和关联，只需机械式的了解、知道就能达到要求。“B3简单设计”属于给定角度的设计，虽然能让学生体会到设计的方法和程序，但思维深度较浅，方向性较强、创新性不足。“C1复杂推理”需要学生具有一定的知识积累和学科素养后，自主运用知识进行推理，推理过程中涉及到知识的迁移和一定的创新性。“C3创新思维”是最高阶的能力水平，需要学生多角度分析、综合、拓展等，通过训练可培养其较高的思维品质和创新精神。当然一道习题尤其是综合性习题，考查的能力水平也不是彼此孤立的，而是具有一定的联系，各有侧重，相辅相成[4]。

2 典型习题示例

典例： 某同学欲用密度为1.84g·mL-1、质量分数为98%的浓硫酸配制250mL 0.5mol·L-1的稀硫酸，请你帮助他完成这一任务。

（1） 计算并填写下表：

3 典例分析

一般来说，习题评价应包括习题目标、情境素材、问题任务、学科思维等四个评价维度，其中情境素材、问题任务侧重于学科能力水平分析，习题目标、学科思维侧重从核心素养角度进行评价，具体评价要求和问题任务如图3、图4所示。

3.1 习题目标

本题以实验为依托，加深学生对“用浓溶液配制一定物质的量浓度的稀溶液”的认识和理解，了解配制过程中应注意的问题以及容量瓶的使用，学会对配制过程中的误差进行分析。通过习题练习，培养学生严谨治学的态度和分析计算推理获取实验结論、处理实验事故、依据证据分析解决实际问题的科学探究能力，发展他们“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”的核心素养。

具体练习目标： 要求学生达到“了解容量瓶和量筒的使用方法及注意事项;理解物质的量浓度的概念;会运用物质的量浓度概念进行简单计算;学会配制一定物质的量浓度溶液的方法和技能;掌握配制一定物质的量浓度溶液的误差分析方法”等学业要求，提升学生的实验分析和思维能力，培养他们严谨的科学态度和求真务实的作风。

3.2 情境素材

本练习以“用密度为1.84g·mL-1、质量分数为98%的浓硫酸配制250mL 0.5mol·L-1的稀硫酸”为载体，创设了有综合计算、有实验操作、有分析推理的练习情境。该情境对于学生来说既熟悉但又陌生，具有一定的难度，需要学生结合信息，能自主调用一定物质的量浓度溶液的配制所涉及到的计算方法、操作规程及理由、误差分析及实验事故处理等相关知识解决问题。

3.3 問题任务

参照化学学科能力构成及其表现的理论模型，针对本题考查内容设计问题任务结构，如图4所示。

第（1）题属于辨识记忆水平的考查。主要是考查有关溶液稀释（或浓缩）的计算方法及量筒、容量瓶的使用。在解决本小题时，不仅要考虑稀释定律——溶液稀释（或浓缩）前后溶质的物质的量保持不变，还要考虑量筒的量程与精确度、数据取舍及容量瓶的规格等问题，即不仅有化学计算的定量概念，还要有解决实际问题的视角和能力。

第（2）题属于简单设计水平的考查。主要是考查“用密度为1.84g·mL-1、质量分数为98%的浓硫酸配制250mL 0.5mol·L-1的稀硫酸”的实验操作方法和技能，进一步提升学生的实验分析及设计能力。

第（3）题属于复杂推理水平的考查。主要考查学生对“配制一定物质的量浓度溶液的操作规程”的理解，提升学生的实验分析和思维能力，培养他们严谨的科学态度和求真务实的作风。

第（4）题属于复杂推理水平的考查。主要考查配制一定物质的量浓度溶液的误差分析方法，提升学生的实验分析和思维能力，培养他们严谨的科学态度和求真务实的作风。

第（5）题属于创新思维水平的考查。主要考查学生对实验事故处理能力，提升他们解决实际问题的科学探究能力，培养他们的责任意识和科学态度。

3.4 学科思维

第（1）题： 学生首先需要熟悉稀释定律： 溶液稀释（或浓缩）前后溶质的物质的量保持不变，其次还要考虑单位换算、量筒的量程与精确度、数据取舍及容量瓶的规格问题，然后根据公式计算浓硫酸的物质的量浓度为18.4mol·L-1，最后设所需浓硫酸的体积为V，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，所以V×18.4mol·L-1=250mL×0.5mol·L-1，解得V=6.8mL;因配制250mL 0.5mol·L-1的稀硫酸，故需要250mL容量瓶。

第（2）题： 学生首先需要思考配制步骤有量取、稀释、移液、洗涤、定容、摇匀等操作;然后按顺序把字母序号填在指定位置： BCAFED。

第（3）题： 首先需要结合物质的量浓度定义式，深刻理解“配制一定物质的量浓度溶液的操作规程”，懂得将洗涤液全部注入容量瓶中的目的是保证溶质全部转移到容量瓶内;溶液注入容量瓶前须恢复至室温的原因是浓硫酸稀释时会放热，应恢复室温;不冷却即转移定容会导致所配溶液的体积偏小，所配溶液浓度偏大。

第（4）题： 学生首先需要明确误差产生的原因，然后根据c=n/V再判断，具体分析如下：

① 没有进行A操作，烧杯和玻璃棒上都有残留的溶质，没有洗涤烧杯和玻璃棒，会导致溶质的物质的量减少，配制的溶液浓度偏低。

② 加蒸馏水时不慎超过了容量瓶瓶颈上的刻度线，溶液体积偏大，所配溶液浓度偏低。

③ 定容时俯视读数，加入的蒸馏水体积偏小，配制的溶液体积偏小，溶液的浓度偏高，如图5所示。

第（5）题： 首先要了解实验过程中错误操作对实验结果的影响。如②加蒸馏水时不慎超过了容量瓶瓶颈上的刻度线，导致实验结果偏低且无法修补，则需洗净容量瓶后重新配制。

4 几点思考

（1） 利用化学学科能力构成及其表现的理论模型对习题进行评价，使评价的角度和内容实现了从过去单纯的知识点分析到学科能力分析的转变，宏观上更加符合课程改革的发展要求和实施方向，微观上更方便应用于教学实践中。

（2） 具体评价时根据习题的目标、情境、任务等找准对应学科能力表现进行分析，揭示习题中蕴含的能力要求和素养发展，从能力和素养的角度考量习题的立意和训练目标，使评价更具针对性和精准性，提高习题评价质量，发展学生化学核心素养。

（3） 对不同类型的习题进行分析时应有不同的侧重点，如无机物主题的学科能力水平要从物质（元素）的组成到性质（转化）再到保存、使用、检验、鉴定、分离、制备等视角分析;化学反应原理主题主要从知识经验（能量转化、化学反应规律、电解质溶液等）到反应的规律探索、模型建构、设计调控等视角分析。

（4） 教师对习题进行科学评价、系统分析，可以进一步明确习题的立意、考查方向等与学业质量标准的一致性问题，为选题、命题等提供质量保障。同时，科学、系统地评价习题对教师的课堂教学也有引领和反驳功能。

学科能力是学科核心素养的核心，是学生发展核心素养的重要组成部分，是学科课程教学实现立德树人教育目标的基本要求和必要途径[5]。基于学科能力培养的习题评价能够描述学生在化学学习中的学习理解、应用实践和迁移创新能力的表现水平，有利于实现学科核心素养的融合培养，为“教、学、评”一体化研究奠定基础。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 3.

[2][3]王磊等. 基于学生核心素养的化学学科能力研究[M]. 北京： 北京师范大学出版社， 2017： 5， 18～19.

[4]杨季冬， 王后雄. 高中化学关键能力的内涵及构成要素研究[J]. 化学教学， 2019， （4）： 6.

[5]王磊， 支瑶. 化学学科能力及其表现研究[J]. 教育学报， 2016， （4）： 46～56.