素养导向的初中化学学业质量监测试题设计策略

摘要： 依据义务教育化学课程标准中的学业质量设计评价目标及要求，并据此设计原创监测试题，探讨素养导向的初中化学学业质量监测试题设计策略。包括：科学确定评价意图，精选并合理呈现试题情境，设计多种任务并关注难度进阶，科学合理设定评分标准，分级评分调控题目难度，围绕核心素养设计命题意图，多个维度呈现题目考查指标等。建议：科学精准设计试题，确保试题、评分标准和命题意图的一致性，科学解释监测结果，反馈并改进教学。

关键词： 核心素养； 义务教育化学课程标准； 学业质量； 监测试题

文章编号： 1005-6629（2023）04-0085-06

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

科学精准设计学业质量监测试题是开展日常学习监测，了解学生阶段学习效果，开展增值评价和用好评价结果的基础。初中化学监测试题的设计要围绕《义务教育化学课程标准（2022年版）》（下文简称“课程标准”）中所提出的四类核心素养，依据学业质量要求来制定评价目标及要求，开发评价工具，包括：（1）题目（2）评分标准（3）命题意图。本文在研究与实践的基础上从上述三个方面来呈现基于课程标准的命题思路，提出素养导向的初中化学监测试题设计策略。

1  核心素养导向的初中化学原创试题呈现

氧气是初中化学课程学习的重要物质，课程标准规定的学习内容包括氧气的性质与实验室制法等［1］。本文以宇航和潜水为试题情境呈现一道经过专家论证与经大样本测试的原创试题。

无论是在“天宫空间站”上，还是“蛟龙号”深潜器里，都设计有载人密封舱环境控制系统，确保乘载人员的正常生命活动。

1-1  载人密封舱环境控制系统需要控制哪些环境因素？  。

1-2  实验室制取氧气的方法通常是（写出化学方程式）。该方法是否适合用于“天宫空间站”为宇航员提供氧气？说明你的理由  。

1-3  蛟龙号深潜器一般是通过高压气态供氧，从微观角度分析，当将高压氧气减压为正常大气压时，改变的是分子的        ，此过程发生的是        （填“物理”或“化学”）变化。

1-4  氧烛（见图1）是一种紧急供氧设备。使用时，只需按动点火装置，提供一定热量后，便开始发生分解反应，并靠本身的反应热维持药块持续反应供氧，并有氯化钠生成。氧烛的供氧原理是            （写出化学方程式）。

1-5  “国际空间站”是选用电解水的方法提供氧气，生成的氢气通过一系列反应再生成水，请从反应物和反应条件的角度分析选用电解水方法供氧的原因是  。

2  试题命制策略

2.1  科学确定评价意图

课程标准是确定评价目标及要求的依据，设计或选用题目要基于核心素养，根据学业质量要求来确定要考查的核心概念、探究实践、学科价值，并设计实践情境来承载上述三方面的考查。为此，以科学与技术前沿的航天和潜水情境为试题情境，重组课程标准中的学业质量描述，据此科学确定试题的评价意图（见表1）。

2.2  精选并合理呈现试题情境

试题情境指用来呈现题目信息的文字、图片、图表和表格等。情境的熟悉程度、直接程度和开放程度均影响学科能力的表现［2］。情境为试题提供新信息，需要学生结合已有知识并联系实际，按照常见的、新的、简单的或复杂的来划分，进而形成具有不同复杂程度和结构差异的、合理的测试任务［3］。命题时，要注意选取紧密关联学科内容的情境素材，从不同来源来设计情境，如：日常生活、生产环保、实验探究、科学研究、化学史等；从不同角度设计试题情境，如：简单与复杂、熟悉与陌生、结构良好（封闭）与结构不良（开放）等，并关注其真实性、适用性和包容性，确保信息的权威性，杜绝政治性和科学性错误。在选取和筛选情境的时候往往需要查阅大量文献，反复确认信息的科学性和可靠性，并从中抽取最适宜考查的内容，转化为初中生可以接受的图文信息。

选用情境素材来命题是多步骤迭代的过程，其中涉及文献检索以确定并匹配考查任务，根据考查的核心内容、学生的可接受程度与能力素养水平来精炼与改编，最终确定考查任务，补充必要的素材，修改完善试题等（见图2）。用于监测的试题情境要控制一定的信息量。情境的加工与改编要围绕评价目标，并注重与考查内容、任务紧密关联。情境的呈现宜简明清晰。

2.3  设计多种任务并关注难度进阶

试题任务要根据评价意图来设计，监测与作业等课堂评价的任务应有所区别，国际大型测评的监测试题任务大多包括多项选择与建构反应试题［5，6］，即我国中、高考中常见的选择、填空与简答，这三種任务适用于标准化测试。任务的呈现可以采用单一题型或多种题型组合的方式。例如，例题第1问“载人密封舱环境控制系统需要控制哪些环境因素？        。”使用单一的简答题形式呈现任务，而第2问“实验室制取氧气的方法通常是                        （写出化学方程式）。该方法是否适合用于‘天宫空间站’为宇航员提供氧气？说明你的理由        。”则用填空和简答这两种题型，分别考查了基础知识——氧气的实验室制法，以及结合情境进行分析——氧气的实验室制法不适用于为航天员提供氧气，因为这些方法需要不断地提供反应物，空间站物资补给费用非常高。

试题任务的设置要考虑难度的进阶。起始的题目可以考查对情境中信息的簡单加工或对基础知识的简单应用。例如第1问考查的是“载人密封舱环境控制系统需要控制哪些环境因素”，这需要从情境中提取信息来解决问题，相对简单。第2问前半部分考查了实验室制取氧气的方法，这是对基础知识的考查，没有涉及情境的使用，也相对简单；第2问后半部分和第3问需要进行多步推理，这增加了试题的难度。第4问用图片和情境的方式给出了“氧烛”的新情境，要求学生从陌生的情境中获取信息并利用已有知识解决问题。情境的陌生度增加了试题的难度。第5问需要学生根据情境信息，利用已有知识来分析解释国际空间站所选的供氧方式的原因。这一问综合了情境、高水平能力、已有知识来考查，界定为较难的试题。试题难度的设计要考虑问题的复杂程度，据此来进行调控。根据知识的复杂度理论［7］，学生解决问题所需要调用的知识越多，需要经历的解决问题的步骤越多，题目越难，因此从题目的任务设计来看，难度的设计可以源于：是否需要使用情境信息、是否需要调用多个知识、是否需要调用高水平能力、是否需要多步骤复杂推理，据此调控题目设问的难度。

3  评分标准的设计策略

3.1  科学合理设定评分标准

科学合理设定评分标准，是监测试题开发的一部分，与试题本身同样重要。用作监测的试题，评分标准应科学、准确、简明，便于教师阅读和使用。本文例题满分是12分；评分方式按照评分点以“2，1，0”分级评分，即满分为2分，部分分数为1分，错答或空答为0分。具体评分标准如下：

1-1氧气、二氧化碳、湿度、温度、气压（回答2项给2分，仅回答1项给1分）。

1-2-1写出双氧水、二氧化锰制取氧气或加热高锰酸钾制取氧气的方程式均可（未配平或缺条件给1分）。

1-2-2不适合，因为这些方法需要不断提供反应物，空间站物资补给费用非常高（判断和理由各1分）。

1-3间隙或间距；物理（每空1分）

1-42NaClO3催化剂△2NaCl+3O2↑（未配平或缺条件给1分）。

1-5反应物水可以循环利用；电能可以通过太阳电池板持续获得（仅回答1项给1分）。

多人论证与试做来确定答案与评分标准是开展监测之前的必做功课。监测往往涉及大样本学生测试，测试前进行专家论证与预测试是避免科学性错误与清晰呈现试题的有力保障。学校或区域范围内的监测工作，可以请有经验的教学评价专家来审读和试做题目，并重点考查题目的科学性，呈现形式是否适合初中阶段的监测，答案设定是否清晰简明，以及题目考查用时是否合理等问题。预测试可以小范围开展，请教师或部分学生参与。小样本的学生预测试可以辅助获取更多可能的作答，建议用分层抽样的方法来选择参与预测试的学生，这样可以呈现不同层面学生的可能的作答。在预测试的基础上，最终调整、确定评分标准，审读其与题目的一致性。

3.2  分级评分调控题目难度

分级评分是当下命题常用的方法。比格斯等根据学生在解决问题中的反应将学习的结果由低到高分为五个水平：（1）前结构水平，完全错误或者不相关的答案；（2）单点结构水平，只用了所给问题涉及的某一个相关信息；（3）多点结构水平，对所给问题的多个相关信息的连续使用；（4）关联结构水平，关注问题的多个要素，并能将这些要素联系、整合；（5）拓展抽象结构水平，能进行抽象概括，从理论的高度分析问题，并能深化问题，使问题本身的意义得到拓展［8］。提出SOLO分类理论，强调知识的联系是学生能力发展的基础，以它为分类依据对学习结果做出判断能够避免定义等级的随意性，增加评价的可操作性，这种分级评分常用于开放性试题的评价与编制［9］；考虑教师使用的可操作性，评价实践中常对上述等级划分进行调整，例如划分为3～4水平。韦伯在数学与科学教育测评标准的讨论中认为，要考虑解决问题的复杂程度，提出三水平分级评分标准，这在国际学生评估项目（The Program for International Student Assessment，简称PISA）的科学素养测评中已得到应用与推广。据此本文呈现的例题将采用三水平分级评分：满分、部分分数和零分。例如，例题的第2问第1空考查实验室制取氧气的方程式书写，学生能从关联结构水平出发写出化学方程式并配平的给满分，能从多点结构水平（反应物、生成物、条件、箭号等）出发只书写方程式但是未配平的给1分。这是分级评分的一个实例，即根据方程式是否配平来给出分级的标准；第2空要求学生判断实验室制取氧气的方法是否适用于“天宫空间站”为宇航员提供氧气并说明理由。学生仅判断准确给1分，能从关联结构水平视角给出综合解释的给2分。这是分级评分的另一个实例，即根据学生作答任务的能力类型来给出分级的标准。第2空非常有代表性，学生的学习往往是浅表的，“知其然而不知其所以然”。在学生得出结论之后追问理由，可以考查学生是否真正理解了概念，这是解决问题的基础。因此在评价中考查学生判断和推理得出结论之后的解释与分析［10］，可以考查学生的深层次理解，并用于监测试题的分级评分。

除了根据题目考查的知识点、任务的能力类型来设置评分等级之外，按照解决问题的不同角度和步骤设计分级评分等级，也是确定给出满分和部分分数的可操作技术手段。例如，例题的最后1问，题目相对综合而复杂，答案的视角也并不唯一，分级评分的标准是学生答对1项可以得部分分数，答对2项可以得满分。综合上述实例的分析，分级评分等级设定的策略是根据问题解决的复杂程度区分满分与部分分数，构成复杂程度的要素包括知识点多少、能力水平高低、是否需对情境信息进行加工、推理和解决问题的步骤多少等。

4  命题意图的设计策略

4.1  围绕核心素养设计命题意图

监测试题的设计要围绕考查目标，坚持核心素养立意。一道题往往涉及多类素养的综合考查，并主要侧重考查一类核心素养，例如本文中例题主要侧重化学观念的考查：在航空与潜水情境中，学生应用微粒观、分类观、元素观、变化观解决实际问题。侧重核心素养的某一方面，并不是不包含其他素养的考查。例如，例题还考查了学生基于情境信息设计实验方案的能力：给出国际空间站供氧的方式，让学生从反应物和反应条件的视角分析该方案的设计；考查了学生的科学思维，特别是在解决问题时运用分析、归纳等科学方法以及基于事实进行证据推理的能力。

4.2  多维度呈现题目考查指标

多个维度呈现题目考查指标，是将题目、评分标准与命题意图进行一致性思考的过程。本文例题对照评价意图（见表1）分别从核心概念、探究实践、学科价值、实践情境这四个维度来系统设计多维细目表，并界定了题型、难度与分值（见表2）。

从核心概念维度来看，例题考查了物质结构与性质、化学变化，除了书写氧气制取的化学方程式等基础知识外，还结合情境综合考查了学生的微粒观（1-3）、元素观（1-4）、分类观（1-3）和变化观（1-5），以及科学思维。例如判断变化的类型，根据元素种类与元素守恒书写陌生反应的化学方程式等分类、分析的科学方法（1-3、1-4）；根据反应条件等来考虑化学反应的实际应用的推测能力（1-5）等。

从探究实践维度来看，纸笔测试形式的考查主要涉及对于给定的科学问题设计恰当的研究方案的能力。

从学科价值维度来看，根据实践情境解决问题的设问大多旨在让学生在阅读情境提取信息解决问题的过程中，体会物质和化学反应的应用价值，感受学科的价值与魅力；整个题目在实践情境的包裹之下呈现，情境选取的是易于激发学生好奇心与探究欲望的航天、潜水等高科技素材，在完成题目的过程中，学生要通过阅读复杂、陌生、开放的情境来获取未知的知识，要分析情境信息并解决问题，在这个过程中较为全面地考查了学生的化学知识与科学思维、探究方案的设计能力，注重让学生从资料阅读中感受我国在高科技领域的成就，激发学生的爱国热忱与为推动社会进步而勤奋学习的责任感，体现了学科的价值。

从题型和难度来看，题型主要涉及选择、填空和简答；难度的分布涉及了低、中、高这三种类型，并呈现出阶梯递进与转折的特点，既考虑了学生的接受程度，又具有一定的挑战性。

5  实践建议

试题是构成评价工具的基础，设计素养导向的初中化学监测试题，科学精准是第一要义。课程标准的学业质量是科学确定评价目标及要求，是设计试题、确定答案与评分标准、规划命题意图的依据。在实践研究的基础上，我们认为基于一线教师熟悉的话语体系，概括并重组学业质量，据此来确定评价目标及要求，可以方便教师参照使用；试题命制基于课程标准，简化而具有可操作性。

试题的情境、任务设计，评分标准的设定，命题规划对照评分标准并保持与试题的一致性，三者的逻辑一致与自洽是评价设计的第二要义，也是评价结果解释有据可依的前提。本文呈现的原创试题，关注试题、评分与命题意图的一致性与自洽性，在实践中可以直接使用来评价学生的学习；教师也可以对题目进行改编，应用于学习的不同阶段。

在日常学习监测中，应用试题进行评价，对评价结果的解释也要基于课程标准并力求科学精准，这是评价设计的第三要义。具体而言，对照命题意图，可以从核心概念、探究实践、学科价值与实践情境等不同维度，或者聚焦某一维度当中的评价观测点来反馈学生的学习效果。学校或区域可以根据评价的目的来选择已有题目、改编现有试题或命制原创试题；立足课程标准中的学业质量要求来规划监测的设计、实施以及结果解释，发挥评价的反馈功能，用好评价结果，改进优化教学。

［致谢：北京市卓越计划2020级化学卓越工作室“化学学科核心素养的学习评价研究”项目团队和北京教育学院“核心素养导向的学科教育评价研究”学科创新平台（XKCXPT0307）。］

参考文献：

［1］［4］中华人民共和国教育部制定. 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： 18～23， 49.

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［3］ 王后雄. 基于“素养为本”的高中化学学业水平考试命题研究［J］. 中国考试， 2018， （1）： 27～38.

［5］Organization for Economic Co-operation and Development. PISA 2015 draft science framework ［EB/OL］. ［2015-03-17］. https：//www.oecd.org/pisa/pisaproducts/Draft%20PISA%202015%20Science%20Framework%20.pdf：45.

［6］Mullis I.， Martin O. M. & Foy P. et al. （2020）. TIMSS 2019 International Results in Mathematics and Science. Chestnut Hill， TIMSS & PIRLS International Study Center， Lynch School of Education and Human Development， Boston College and International Association for the Evaluation of Educational Achievement （IEA）： 216～263.

［7］ Webb N.L.. Criteria for Alignment of Expectations and Assessments in Mathematics and Science Education［EB/OL］. ［2022-11-16］. https：//files.eric.ed.gov/fulltext/ED414305.pdf： 1～39.

［8］［澳］約翰·彼格斯， 凯文·柯林斯著. 高凌飚， 张洪岩译. 学习质量评价： SOLO分类理论（可观察的学习成果结构）［M］. 北京： 人民教育出版社， 2010： 27～35.

［9］张莉娜. 中学化学学习过程研究——理论、技术、案例［M］. 北京： 北京师范大学出版社， 2015： 53.

［10］Treagust D.F.. Development and use of diagnostic tests to evaluate students misconceptions in science ［J］. International Journal of Science Education， 1988， 10（2）： 159～169.