指向化学学科核心素养的命题模型建构与应用

江合佩

摘要： 确立指向化学学科核心素养的三个评价视角，即核心价值、关键能力、必备知识。真实情境是有效连接考查内容与问题设计的重要载体，通过真实情境将考查内容、考查要求融为一体，构建出命题模型。以区域考试命题为例，呈现指向化学学科核心素养的命题模型及分析思路。

关键词： 核心素养; 核心价值; 关键能力; 必备知识; 命题模型

文章编号： 10056629（2020）06008107  中图分类号： G633.8  文献标识码： B

学科核心素养是在反思学科本质观的基础上对学科育人价值的凝练，是学生在课程学习中形成的、能够灵活整合学科观念、思维方式、探究模式和知识体系，应对和解决各种复杂的、不确定的现实生活情境中的问题的综合性品质。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理念、必备品格和关键能力;是落实立德树人根本任务、发展素质教育、弘扬科学精神、提升学生核心素养的重要载体[1]。杨向东[2]指出，学科核心素养测评的评价框架应包涵学科思维方法和价值观、结构化的学科知识、不同复杂程度的真实情境。单旭峰[3]认为，基于核心素养测评的高考化学科评价体系考查内容应包涵核心价值、学科素养、关键能力、必备知识四个方面，提出基于基础性、综合性、应用性、创新性考查要求的情境化考查思路。基于学科素养的问题情境必须选择能够体现核心价值引领;關键能力必须体现学科素养的要求;必备知识的遴选必须以学科素养为导向。

1 指向化学学科核心素养的评价视角

综合各方观点，可梳理出指向化学学科核心素养的评价视角应涵盖核心价值、关键能力与必备知识三个方面。

1.1 核心价值

核心价值是正确的价值观念与健康的情感态度的综合，强调考试的育人价值，包含政治立场和思想观念、世界观和方法论、道德品质等。具体到化学学科，核心价值须从学科社会价值、学科本质价值与学科育人价值3个方面进行分析[4]。

化学不仅与经济发展、社会文明的关系密切，也是材料科学、生命科学、环境科学、能源科学和信息科学等现代科学技术的重要基础。化学在促进人类文明可持续发展中发挥着日益重要的作用，是揭示元素到生命奥秘的核心力量[5]。由“化学与经济发展的关系密切”可梳理出在发展经济的同时要注意树立可持续发展意识和绿色化学观念;由“化学与社会文明的关系密切”可梳理出必须借助中华优秀传统文化和最新有国际影响力的科研成果来弘扬爱国主义情怀。由“化学是材料科学、生命科学、环境科学、能源科学和信息科学等现代科学技术的重要基础，是揭示元素到生命奥秘的核心力量”可梳理出化学是人类进步的关键，能利用化学必备知识对社会热点问题做出正确价值判断，本部分内容属于化学学科本质价值;由“化学在促进人类文明可持续发展中发挥着日益重要的作用”可梳理出科学家在进行科学探索与研究中的求真务实、一丝不苟的科学精神;感悟化学对人类文明发展巨大的推动作用，从而激发自主学习的热情，本部分属于学科育人价值层面。核心价值的具体内涵如图1所示。

1.2 关键能力

关键能力是指“学生经过高中阶段的学习后，在应对与学科相关的生活实践情境的问题或学习探索情境的问题时，为了高质量地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的能力”[6]，包含以认识世界为核心的知识获取能力群、以解决实际问题为核心的实践操作能力群、涵盖了各种关键思维能力的思维认知能力群[7]。具体到化学学科，关键能力从理解与辨析能力、分析与推测能力、归纳与论证能力、探究与创新能力4个方面进行分析。

化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。由“从微观层次认识物质”可梳理出化学学科关键能力之一为接受、吸收、整合化学信息的能力（信息能力），即理解与辨析能力;由“以符号形式描述物质”可梳理出化学学科关键能力之一为分析和解决化学问题的能力，具体包涵分析与推测能力、归纳与论证能力;由“在不同层面创造物质”可梳理出化学学科关键能力之一为化学实验和探究的能力，即探究与创新能力。关键能力的具体内涵如图2所示。

1.3 必备知识

系统的、结构化的学科知识、技能、观念和方法，是学生深刻理解任务情境、明确问题、形成假设和问题解决方案的根本基础，这样的知识称之为必备知识。必备知识指“经过高中阶段学习后，学生在应对现实问题情境或学术问题情境时，认识问题、分析问题和解决问题必须具备的知识”[8]。“必备知识”除了强调知识的基础性之外，一是更加强调知识的迁移性，重视利用结构化、网络化的知识解决真实陌生复杂问题的价值与功能;二是更加强调知识的价值性，重视知识在未来学习生活中所必须具备的核心知识和观点。

“物质的组成”涵盖化学语言与概念，即化学用语;“物质的结构、性质”涵盖物质结构与性质，即原子结构、分子结构与晶体结构;“物质的转化及其应用”涵盖反应变化与规律、物质转化与应用、实验原理与方法等[9]。

2 指向化学学科核心素养的命题模型

指向化学学科核心素养的考试命题在考查内容部分需要从核心价值、关键能力、必备知识出发，在设计具体的问题任务时，则需要链接真实的情境素材。真实情境不仅仅是学科核心素养形成和发展的途径和方式，也是评价学科核心素养的重要依托[10]。

2.1 真实情境是评价化学学科核心素养的重要依托

国家政策要求创新试题形式，加强情境设计，注重联系社会生活实际，增加综合性、开放性、应用性、探究性试题[11]。课程标准则强调“真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会”[12]。

其中包含两方面的内容： 一是情境的内涵——“不同复杂和陌生程度的真实问题情境”;二是情境的分类——学习探索情境、生活实践情境、学术探索情境[13]。情境将考查内容与考查要求有效地链接起来，具体阐释如下：

首先，化学学科核心素养的培育与评价与真实情境紧密相连。核心素养是指个体在面对复杂的、不确定的现实生活情境时，能够综合运用特定学习方式所孕育出来的（跨）学科观念、思维模式和探究技能，结构化的（跨）学科知识和技能，世界观、人生观和价值观在内的动力系统，分析情境、提出问题、解决问题、交流结果过程中表现出来的综合性品质[14]。换句话说，学科核心素养只有在真实复杂情境问题解决过程中利用必备知识和关键能力才能表现出来，脱离了真实情境，学科核心素养的培育无从谈起。

其次，考查要求需要在真实情境问题解决中才能体现出来。情境既可以从类型进行分类，也可以从“简单与复杂”“熟悉与陌生”“单一与多元”“封闭与开放”进行阐释。考查要求实质是要求学生在不同的真实情境下利用学科必备知识和关键能力外显出来的能力层阶。考查要求包括基础性、综合性、应用性与创新性4个层阶。其中，基础性强调知识基础扎实，对应着能力层阶的知道、了解;综合性强调知识融会贯通，对应着能力层阶的理解;应用性强调知识学以致用，对应着能力层阶的运用;创新性强调知识的远迁移，对应着能力层阶的设计、评价、反思[15]。

因此，情境要求是命题模型的关键。不仅将学科核心素养的3个要素有机融合起来——学科核心素养就是运用正确核心价值观念，利用学科必备知识和关键能力解决真实复杂情境表现出来的综合性品质，还要将考查内容与考查要求有机重整起来——考查要求其实就是在不同真实情境下对考查内容问题解决体现出来的品质。化学学科情境的内涵及具体内容如表1所示[16]。

學习探索情境强调命题的基础性与综合性，要求学生基础扎实，能够将不同章节不同模块的必备知识融会贯通，落实学科关键能力;生活实践情境强调命题的应用性，学生需要将生活中的化学问题进行化学抽象，形成运用学科必备知识和关键能力解决问题的学科素养;学术探索情境则更强调命题的创新性，希望学生运用正确的化学观念形成解决问题的一般思路。

2.2 命题模型的构建

在系统分析了命制模型的各要素后，就可以开始构建基于化学学科核心素养的化学命制模型了。传统的双向细目表指向的是以学科知识点为纲、以知识点掌握水平为质量水平的学业质量观。而指向学科核心素养的命题模型，要求学生在经历各种真实复杂现实情境任务过程中，运用结构化的学科知识和技能，整合和运用学科关键能力、核心价值，应对和解决各种复杂开放的陌生任务。

化学课程标准提出基于学科核心素养的命题模型，即以真实情境为测试载体，以实际问题为测试任务，以化学知识为解决问题的工具。但是在具体落地的时候，情境如何分类、问题如何分层、能力如何进阶都没有很清晰的界定。因此，有必要升级并构建指向化学学科核心素养的命制模型，从“考查内容—考查要求—考查情境”三维设计命制模型，如图3所示。

命题模型有以下特点： 一是凸显化学学科的学科特质。构建从考查内容、考查要求和考查情境的多维命题模型，将化学学科的内容要求和具体的学科关键能力要求有机融入命题模型当中。二是实现了从“双向细目表”向能力矩阵的转换。充分考虑真实情境在化学试题命制中的作用，有利于引导在今后的教学中充分考虑知识和能力所依托的真实情境。三是关注必备知识和关键能力的培育，要求学生重点掌握有类比迁移功能价值的系统化、网络化、结构化的必备知识。能力的培养要求“聚焦在真实情境中解决问题的能力，强调化学抽象，强调学科关键能力与科学能力的有效关联与对接”[17]。四是丰富了课程标准的命题模型，使之变得更具有可操作性和实用性。这条路径不是指向某个化学学科核心素养的评价，而是综合考量过程中的各个关键要素，从而达成对化学学科核心素养的落地。

3 指向学科核心素养的命题实践

在命题模型下，特别强调真实情境的重要性，并以真实情境为抓手，将核心价值、关键能力、必备知识等多个要素整合起来，因此，“真实情境”不仅是命制模型中的重要关键要素，也是连接其他关键要素的关键桥梁[18]。在试题命制过程中以考查学生的关键能力作为主要测量目标，以学习探索、生活实践、学术探索等情境作为试题载体，遴选情境素材，梳理出考查内容，从而确定考查要求和设计问题。

下面以厦门市2020届高三期末质检化学反应原理题的命制实践来真实呈现指向化学学科核心素养的命题模型的一般命制思路。

化学是利用化学变化实现目标物质转化与目标能量转化的中心科学，化学反应原理题主要通过热力学、动力学的综合分析来考查学生的创新性思维，因此命题者希望从学生相对熟悉的教材上的素材进行深度挖掘，考查学生的学科素养及核心价值。

查阅了大量文献以后，从中筛选符合高中生的认知水平，符合所要考查的关键能力和必备知识，最终确定罗蓓尔团队[19]关于化学环分解氯化铵获得纯碱和氯乙烯集成清洁工艺与Grazia Malta团队[20]在《Science》上发表的关于氯乙烯反应历程的动力学研究两篇核心文献作为原始素材，对素材进行转化和加工。

试题设计从学生熟悉的侯氏制碱法、工业制备氯乙烯等熟悉的学习探索情境出发，挖掘我国科学家在利用化学环创造性地将这些常见的反应实现目标物质与目标能量的系统优化利用，进而继续挖掘，从国际顶尖刊物《Science》查阅相关文献，研究催化反应历程，由学习探索情境进阶到学术探索情境，考查学生的远迁移创造性思维。

在素材遴选和试题设问过程中，首先彰显了核心价值。体现如下： 一是彰显学科的社会价值，从我国科学家设计的化学环出发，培育学生爱国主义情怀，树立可持续发展意识，践行绿色化学理念;二是加深对化学学科本质的理解，通过试题的分析与解答认识并欣赏化学是人类进步的关键，化学能对社会热点问题及前沿学术问题做出及时合理的因应;三是彰显化学学科的育人价值，让中学生感悟到化学家化平淡为高远的创新精神。其次，关注学生关键能力的培育。既关注学生理解与辨析能力的训练，也关注学生图表分析与推测能力的提升，更重视学生在高度陌生的前沿情境下的创新能力的养成。再次，重视必备知识的覆盖。传统的化学反应原理试题更多将重点聚焦在热化学理论计算、热力学及图像分析，对动力学尤其是反应机理部分的涉及较少，导致学生在碰到类似问题的时候习惯性地从热力学角度去分析;同时，试题特别关注绿色化学原子经济性及能源利用率，从更高的视角来审视化学反应原理问题，让学生在真实、系统的问题解决中运用必备知识，使得知识结构化、系统化、网络化。

同样，在问题的设计上，特别注意能力的合理进阶。从学生最熟悉的盖斯定律出发，关注基础性，降低学生答题的恐惧感。在热力学理论分析部分，也注意多设台阶，让学生从最表象的图像、最佳温度选择进阶到平衡常数计算，再到原因的阐释，符合学生的认知习惯。关于动力学部分素材较为前沿，在设问上采取降低难度，从教材出发，让学生找到答题的起点，有利于提升答题的信心。综合考虑化学学科核心素养的3个要点、真实情境、考查要求，编制了下列试题。

利用化学环分解氯化铵获得纯碱和氯乙烯集成清洁工艺如下：

本题从核心素养评价要点、真实情境、考查要求综合分析，形成指向化学学科核心素养的试题分析如表2所示。

从实测结果来看，学生在盖斯定律、条件控制、绿色化学3部分的答题情况较好，说明学生有序分析思维能力较好，与预期相符。但是当试题有所变化，比如平衡常数K的计算由常规变式为Kp的计算，学生得分率极低，说明学生类比迁移能力较弱。同样，学生分析

说理能力较弱，热力学和动力学两道说理题作答情况均不好，普遍存在找不到角度或者选择角度有误，好不容易找对角度，有序表达能力又很薄弱。而关于高度陌生的动力学反应历程问题成为学生作答情况最差的设问，说明学生在面对真实复杂情境的问题的解决能力亟待提升。

综上，指向化学学科核心素养的试题命制模型从以往仅仅关注基础知识、基本技能的双向细目表转向关注真实情境，关注试题的核心价值，上升到发展学生的学科核心素养，通过考查情境、考查内容、考查要求综合调控试题的难度，使得命题更加科学、规范，从经验型的命题向基于标准的命题迈进，有利于贯彻和落实立德树人教育的根本任务，有利于选拔适应未来社会的人才，更有利于引导教学从重视双基走向落实学生的化学学科核心素养。

参考文献：

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[15] 江合佩 单旭峰. 基于高考评价体系的化学试题研究——以2019年高考试题为例[J]. 教育测量与评价， 2020， （2）： 11～19.

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[19] 罗蓓尔， 诸奇滨， 成有为， 王丽军， 李希. 基于化学环分解氯化铵的纯碱和氯乙烯集成清洁工艺[J]. 化学反应工程与工艺， 2015， （10）： 449～458.

[20] Grazia Malta， Simon A. Kondrat， Simon J. Freakley. Identification of singlesite gold catalysis in acetylene hydrochlorination [J]. Science， 2017， （3）： 1399～1403.