基于思维模型结构的探究试题命制与应用

刘四方

摘要：探讨基于思维模型结构探究试题命制的思路，将化学思想方法融入能力立意的命题视角。通过剖析三例典型探究试题的命制过程，构建问题解决的思维模型结构，突出思维的考查；对考后统计数据的分析，有利于评价学业质量要求，诊断教学效果。对思维模型探究试题命制的反思，可以引导教师深刻理解教材所蕴含的思想方法，重视对信息的获取和提炼，培养和形成分析、解决问题的一般思维模型，从而改进教师的教学。

关键词：学业考试；思维模型结构；命题；评价

文章编号：1005–6629（2017）7–0077–07 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

初中毕业学业考试不仅要考查学生最基础的化学知识和技能，更应该考查学生运用化学知识和科学方法分析、解决简单问题的能力。尤其是在探究题的命制过程中，设置真实问题情境，将学科思想和基本观念融入能力立意的命题视角，构建问题解决的思维模型结构，是考查学生学科核心素养和核心能力的重要手段和途径。基于考后试题大数据的统计分析，有利于评价学生达到学业质量标准的要求，也为诊断教学得失、评价教学效果和改进教学方法提供了有力的数据支撑。

1 基于思维模型结构探究试题的命制思路

所谓思维模型，简而言之，就是研究和思考问题的科学思维方法。思维模型的建构是指在学习化学知识的过程中，通过抽象、概括和一般化，把特定的研究对象或问题转化为普遍的本质规律（一个已有的关系、共性或结构），从而用以解决实际问题的思维方法。

探究试题的命制，应融合化学思想方法，彰显思维方法的考查，才能更好地考查学生思维的严密性、层次性、逻辑性、条理性和深刻性。化学思想方法，是指能够反映化学学科知识本质、学科思维特点和学科学习规律，对化学学科发展的历史脉络与未来趋势以及对学生化学核心素养发展起着决定性作用的思想方法，包括化学学科的研究方法、思维方法或是利用化学知识解决问题的具体途径。

对化学思想方法的考查，通常体现在思维模型的建构和运用上，命题者往往将解决问题的一般思维模型结构巧妙隐蔽地蕴含在命制的探究试题之中。由于化学学业考试的主要目的是评价学生化学学科核心素养的发展状况和学业质量标准的达成程度，因而，需要建立以化学学科核心素养为导向、以思维模型结构为指导的命题框架（见图1）。

从上述框架中可以看出，基于思维模型结构的探究试题命制的基本思路是：首先要明确准备命制的试题所要考查的学科核心素养是什么；其次要考虑通过何种方式更能有效考查學科核心素养，此时需要将学科核心素养转化为体现思维方法的思维模型结构。进而在思维模型结构的指导下，有针对性地选取适当的情境素材，搭建丰富、生动的测试载体，提出具有不同结构差异的、合理的测试任务，梳理解决问题所要运用的化学知识和方法，最后获得相应实际问题的解决方案。

值得说明的是，上述框架中的情境和知识同时服务于问题的提出和解决，情境的设计、知识的运用、问题的提出与解决均应有利于实现对学生核心素养的考查。另外，在命题框架的指引下，一旦确定了所要考查的思维模型结构，不同的命题者，无论呈现何种试题情境，其核心素养的考查是不会改变的。

2 典型思维模型应用案例

2.1 控制变量法的应用

控制变量法是探究实验中常用的研究方法。在化学实验中，当一个问题与多个变量有关时，通常是把多变量的较为复杂的问题变成多个单变量的简单问题，即每一次只改变其中的某一个变量，而控制其余几个变量不变，从而研究被改变的这个变量对事物的影响，分别设计实验加以对比研究，最后得出实验结论（见图2）。

命题1 （2016年·宜昌25）控制变量，设计对比实验是实验探究的重要方法。

[命题意图]考查科学探究中控制变量、对比实验的设计与应用能力。

[命题分析]本题展示给学生和教师如何来控制变量，又如何通过设计对比实验来得出正确的结论。实验一是回顾已经学过的上册教材中第一个定量对比实验，不同变量是人体呼出的气体和空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气，落点在相同的实验药品用量上；实验二是评价对比实验的设计，涉及的不同变量只有单一变量温度，落点在通过实验探究分子运动的规律和影响因素；实验三是运用对比实验的方法，在方案的设计中需要找准影响铁钉锈蚀的多个变量——水和氧气，针对多个变量必须设计相应的对比实验，落点在通过对比实验变量的控制上得出正确判断。三个实验在问题的设计上虽然考查的侧重点有所不同，但实验方案的设计及其所蕴含的思维方法又有异曲同工之妙。

[数据统计]

[阅卷分析]从阅卷统计上看，本题难度0.64，区分度为0.68，难度适中，区分度良好，各得分段人数非常均衡。细化到每一个得分点，可以发现学生方法性知识上的缺陷。从表3学生典型、主要错误答案的统计中，不难看出错误的根本原因主要是对实验的变量没抓准。第一个实验的变量是人体呼出的气体和空气，而其他条件“集气瓶规格”、“滴加石灰水的体积”则都应相同。第二个实验由于只有单一变量温度的影响，正确率很高。第三个实验虽然是教材上已经做过的探究实验，但因涉及到多个变量（影响因素），因而难度更大，学生对错也是不相上下，究其原因，可能有部分教师根本就没有做过这个实验，更没有挖掘这个实验本身所蕴含的思想方法。