化学试题的问题情境及其创设

王云生

摘要：从考试评价理念、评价模式转变的视角，探讨试题情境创设的目的和作用。讨论命制以关键能力、学科素养和核心价值观测评为主旨的情景化试题需要注意的问题。提出情境创设要做到情境真实，注重科学性，要与测试目标、考试内容相匹配，要有利于学科素养的考查，要注重研究对象的整体性、完整性，体现考查的综合性。

关键词：考试目标; 综合考查; 情景化试题; 情境创设

文章编号：1005-6629（2020）09-0079-05

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

近几年来，随着教育教学要求和水平的提高，在基础教育阶段对学生学习目标达成度的考查也在发展提高。例如，高考评价体系“在教育功能上，实现了高考由单纯的考试评价向立德树人重要载体和素质教育关键环节的转变;在评价理念上，实现了高考由传统的“知识立意、能力立意”评价向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”综合评价的转变;在评价模式上，实现了高考从主要基于“考查内容”的一维评价模式向“考查内容、考查要求、考查载体”三位一体评价模式的转变”[1]。高考评价体系的转变，必然要求高考试卷试题命制理念、命题要求、试题呈现方式的转变。近几年来，在基础教育的各级各类考试中，设计使用密切联系实际，具有真实问题情境的试题（情景化试题），成为试题命制的发展趋势，如何看待、设计和使用情景化试题，也引起了人们的注意。

什么是试题情境？试题情境创设的目的、作用是什么？如何利用试题背景材料创设试题情境？情景化试题增加了试题的阅读量，是否会增大考生理解题意的难度？试题情境复杂程度、陌生程度的提高，是否会影响考试的难度、信度和效度？许多问题都需要结合学科的教、学、考的实际做讨论。

1 创设试题情境的目的和作用

试题的问题情境，简称为试题情境，也被称为试题情景。“情景”意为具体场景。“情境”不仅指场景，还有境地的涵义。“景”以显性、静态描述为主。“境”还包括“景”中的各种事物间的相互影响、相互作用。论述教育教学活动的话语中，运用情境比情景更贴切，如“智能具有情境性特点”“李吉林的情境教学”等等。因为教育教学行为总是与社会大环境紧密联系着的，“环境”既包括活动的具体场景，也包括场景中各个事物间存在的各种关系与作用。试题的问题情境，需要描述问题场景，场景也蕴含着事物的相互影响和关系。运用试题的背景材料创设试题情境呈现的场景中，也应该蕴含着场景中各种事物间的关系和相互作用，能为问题的解答提供具有有机联系的动态的信息。

一般认为，一道试题应当包含立意、情境、设问三要素。立意是试题的考查目标，是试题考查的主旨。设问是试题提出的要求考生解答的问题，是试题的落脚点。试题的考查目标，可以是对知识的了解、记忆是否正确与完整;对知识的理解、掌握的程度;运用知识分析处理问题的能力;信息的获取和处理能力;发现问题并通过探究分析解决问题的能力;某个学科的素养;核心价值观等等。如果试题的考查目标只是考查对知识的了解记忆或知识的理解掌握程度，试题一般不需要用背景材料创设问题情境。例如：

（1） 在通常条件下燃烧发生的必要条件是。（填空题）

（2） 说出防止发生意外燃烧产生安全问题的三种措施。（简答题）

（3） 下列关于可燃物着火点的说法，哪个是正确的？（选择题，选项从略）

三道试题都以初中化学“燃烧、燃烧的条件”的教学内容为背景，考查有关燃烧条件基础知识的了解记忆、理解和掌握程度。三道试题都没有或没有具体地创设某种特定的情境。如果在上述试题中个加上一个帽头，“燃烧是人们生产生活中常见的现象，十分重要”，有了联系生产生活的字眼，是不是有了试题情境？其实，这个帽头对试题的属性和应答没有任何实质的影响，不能说是问题情境，只是形式上的点缀。

考试的目标，若不以单纯的知识了解、记忆或知识的理解、掌握程度为目标，而要对考生的关键能力、学科素养和核心价值观等做综合考查，类似上述的无情境试题就难以实现，必需运用适当的背景材料创设问题情境。例如，下列几道也以“燃烧、燃烧条件”学习主题为考查内容的试题，提供了复杂、陌生程度不等的问题情境，使试题具备了立意、情境、设问三要素。

（1） 如图1所示，钻木可以取火。利用燃烧发生的原理，说明钻木为什么可以取火。

（2） 电影《赤壁》中有一场吴蜀联军与曹操水军在长江赤壁大战的故事。吴国和蜀国联军在许多小船上装满枯枝，浇足油，借着东南风向曹操水军的营地驶去，接近曹军船队时，士兵点燃船上枯枝后弃船回营。一只只着火的船在东南风的推动下，像一匹匹火龙冲向曹操水军营地。用铁链连结在一起的曹军木船船队，顿时被点燃，烧成一片火海，最终全部葬身于火海之中。试运用燃烧的条件分析说明为什么曹军船队会全部葬身于吴蜀联军设计的火海之中。

（3） 用镊子夹住一片铜丝网，平放在蜡烛火焰上，可以看到铜网将火焰切断，网的上方无火焰，网的下方燃烧正常。1816年英国科学家戴维，受到这一现象的启发，发明了煤矿工人下矿使用的安全矿灯。他在煤矿工人使用的普通矿灯加装了一个圆筒形铜丝网灯罩，把煤气灯火焰包围在铜丝网灯罩中央，有效地防止了燃着的矿灯引发煤矿中可燃性气体的燃烧所引起的爆炸事故。这个发明让成千上万名矿工免于遭到不测。试说明安全矿灯具备安全性的原因。

上述三道试题，以试题背景材料为载体，利用人类生活生产事实、电影故事、科学家的发明创设问题情境，创设了与问题的发生、发展和解决密切相关的具体场景，把试题考查的问题和考查的内容（考生应该掌握的知识和经验）联系起来，并以情境任务设问。试题情境也隐含着某些解答问题的必要条件，能引起考生的思考和思维定向。

试题情境的创设还可以为试题提出开放性或探究性任务创造场景，有利于培养思维的开放性和創造性，提升考生的创造意识。

情景化试题设置了复杂程度、陌生程度不等的情境和情境任务，要求考生解答试题时，做有序的分析思考。要在阅读、理解试题背景材料，在试题所设定的情境中了解问题的产生及类型，把握问题的核心，找到突破口，沟通已知和未知，形成解题的思路;在各个解答步骤中调用认知结构中相关的知识、技能、经验并与试题情境中的必要条件整合，做分析、归纳、演绎或推理，解答问题，完成情境任务。因此，情景化试题不仅能考查考生对考试内容的理解掌握与否，还提供了考查考生认知过程的环境，能考查考生分析解决问题的认知过程。从考生的应答情况，测评考生的关键能力、学科素养和核心价值观，比较全面地评价考生的学习成果。情景化试题的解答，能让考生获得依据实际问题的情境，灵活综合地运用学科知识，分析解答问题的体验，鼓励考生在学习中做到理论联系实际，努力提高学科素养。

2 情景化试题情境的创设

高考评价体系，指出“情景化试题的命制，要依据考试目标，选择、使用密切结合考试内容，贴近时代、贴近社会、贴近生活的素材，合理地呈现试题情境，设置新颖的试题呈现方式和设问方式”[2]。情景化试题的命制，试题情境的创设是关键。试题情境是实现试题考查目标的载体，也是情境任务、试题设问的基础，还要与考查的学习内容契合。

不同学科、同一学科的不同主题的学习内容的试题，可以选择不同的背景材料，运用不同的方式创设情境。化学学科，可以利用学生的学习活动（包括化学实验和实践性活动）、生活中遇到的问题、探究学习活动、化学家的科学研究活动或成果（诸如新物质的合成、新能源的开发、环境保护的研究和实践）作为背景材料。可以用文字辅以图表、数据、流程图、结构图式，化学反应图示等形式来呈现。试题情境的创设要注意做到以下几点。

2.1 情境要真实，要注重科学性

情境创设，不能为情境而情境，杜撰事实和实验数据。试题的背景材料要简明，情境的形式要多样。

联系生产生活、科学研究实际的素材，往往较为复杂，涉及许多领域、多个学科，有的还含有与考试内容不完全契合的材料。因此需要做择取、简化和改造，合理地呈现试题情境。简化改造的过程，要保证真实性和科学性。一些科学原理、规律性知识、认知模型等已对实际事物做了简化和纯化。联系实际事物考察原理、规律性知识，要注意实际事物和认知模型的区别。例如，从理论上说，不可逆反应，反应物消耗量或生成物增加量，是依据反应的化学方程式中反应物和生成物的计量数比呈线性关系。但是，实际发生的化学反应，由于诸多因素的影响（如反应物的纯度、副反应的发生、测量上不可避免的误差等等）并非一定如此。所以用数据材料设置情境，如何设计、运用数据（或曲线图表）就必须斟酌。

2.2 情境要与测试目标、考试内容相匹配

创设试题情境的背景材料（如某个话题、事件、实验事实）要与考试内容相匹配。要能体现试题立意的主旨。试题情境对解题方向和思路要有启发作用，要提供解答试题必须的条件。

考生在试题情境中解答的认知过程（问题的提取和解决的思维过程），要能反映所要考查的关键能力或学科素养，有利于测评考生获取、处理信息的能力。

如2019年高考理综能力测试全国卷1卷第13题，以科学家合成的一种新化合物为背景材料，用该化合物的结构图式（见图2），辅以文字说明创设试题情境（W、 X、 Y、 Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半）。要求考生判断下列叙述中正确的一项：WZ的水溶液呈碱性;元素非金属性的顺序是X>Y， Z;Y的最高价氧化物的水化物是中强酸;新化合物中Y不满足8电子稳定结构。

试题的考查内容是元素期表、元素原子结构和元素性质及其递变规律的基础知识。考查目标是考生应用上述基础知识分析、判断常见短周期元素的原子结构与性质的能力。试题给出的情境任务是判断有关元素及其化合物性质说法的正误。考生要从试题情境中，明确完成任务的关键是判断出4种元素的种类，再依据各元素的性质做出选项正误的判断。试题情境隐含运用所考查的基础知识判断4种元素种类的必要信息，考生综合运用要考查的基础知识和经验，阅读分析给定的新化合物的结构式，判断出元素W是1价活泼金属以及其余三种非金屬元素的化合价，再结合元素在周期表中的位置、结构、性质的关系，通过分析推理，确定各元素的种类。确定了4种元素种类之后，依据各元素在周期表中的位置、性质、结构的关系和结构、性质的递变规律，就可以判断各个选项的正误。

此外，情境的复杂程度、陌生程度要与试题考查目标相匹配，使试题的测试指标明确和可控。

2.3 情境创设要有利于学科素养的考查

试题情境所选取的素材，不仅要与考查内容契合，还要有利于学科素养的考查。例如，要考查考生分析推理能力，可以选取与考试内容相关的化学事实与实验现象，包括物质组成、结构和化学变化规律，物质组成、结构、化学过程或化工流程的数据、图表作为情境素材，设置能基于这三种事实证据进行分析、推理、判断，完成情境任务或问题的解答。

2018年高考理综全国2卷第9题。试题用图示显示，倒立于饱和食盐水的试管中，进行甲烷与氯气在光照下反应一段时间后可能出现的4种实验现象，要求考生判断能正确反映实验现象的一张图示。考生要观察4种图景中，食盐水进入试管的高度、试管中是否有油状液滴出现，联系甲烷氯代反应的规律、产物性状做出判断。从考生应答的选项，可以考查考生对甲烷氯代反应规律的认识，对题设实验现象图的观察、识别与比较能力;可以考查考生运用反应规律分析推断反应宏观现象的能力，对化学反应宏观现象的识别、对反应微观过程进行分析的能力，有效地考查了考生的化学学科素养。

又例如运用与考查内容相关的物质结构模型、化学概念模型、化学过程模型、化学过程的数学模型等创设情境，考查考生能否运用模型化方法学习（研究）物质及其变化，包括运用结构模型辨析物质结构、分析结构和性质的关系;理解辨析化学概念，分析说明化学反应过程的物质变化和能量转化;分析归纳结构、变化过程的数量关系，建构定量研究说明物质的结构和化学变化。2019年高考理综全国1卷第28题以水煤气变换的化工过程为背景，命制了4个小题，各小题分别选择不同的背景材料创设试题情境，设置不同的情境任务。其中的第4小题，选择科学家以氧化铁为催化剂，研究467℃、 489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系所得到的4个数据图线（a、 b、 c、 d），创设试题情境（见图3）。要求考生依据数据图的信息（实验初始时体系中的PH2O和PCO相等、PCO2和PH2相等），判断467℃、 489℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是哪一条图线。

试题以水煤气变换反应（以下简称变换反应）各个组分分压的变化模型创设试题情境，巧妙地设计情境任务，全面地考查了考生对化学平衡原理的理解和掌握程度以及在较为陌生的情境中灵活运用化学原理分析解决问题的能力。

该小题的试题情境和设问十分简洁。但要分析情境和设问的关联性，找到解题思路并不容易。试题给出的4条图线，是水煤气变换反应的化学平衡建立过程中各组分分压的变化模型。考生要结合题设信息，灵活地综合运用化学平衡原理，从水煤气变换反应的特点解读分压变化模型，才能顺利理出解答的思路和步骤。首先，从反应的化学方程式CO+H2OCO2+H2和题设的文字说明，认识变换反应中气体总物质的量、反应过程体系总压强不发生变化，且PH2O和PCO保持相等。再从第3小题反应焓变的计算值（焓变小于0），判定变换反应的正反应是放热反应。运用化学平衡原理，从反应的上述特点，可以推断变换反应达到平衡状态后，各组分的分压和反应起始相比，PCO2和PH2应该增大，而PH2O和PCO相应降低，且两者分压变化的数值相等，温度升高，变换反应的化学平衡将向逆反应方向移动，反应物的平衡转化率将降低。依照这两个推断，观察、分析4条曲线的有关数据，定量比较曲线中标注的30℃、90℃、反应达到平衡状态后各组分分压的数据，可以断定曲线b、 c依次是属于同一个条件下PH2、 PCO的分压曲线（从30到90min，分压分别上升或下降相同的数值——0.34kPa）;而a、 d依次是属于另一条件下PH2、 PCO的分压曲线（分压分别上升或下降相同的数值——0.28kPa）。曲线b（PH2）显示的平衡分压高于曲线a（PH2）的平衡分压，而曲线c（PCO）显示的平衡分压小于曲线d（PCO）的平衡分压。因此，可以断定b、 c分别是467℃时PH2和PCO随时间变化的分压曲线，a、 d应分别是489℃时PH2和PCO随时间变化的分压曲线。此外，可以从图线中观察到曲线a、 d代表的PH2和PCO分压也比b、 c代表的PH2和PCO更快趋于平衡。

2.4 情境要注重研究对象的整体性、完整性，体现考查的综合性

综合性考查试题的情境要尽可能整体地反映研究对象的基本特征，可以提供从更多视角、在更多方面考察考生学科知识和学科素养的情境。

例如，高中化学考查化学平衡原理的试题，常见的习题、试题往往是以某个可逆反应作为试题情境，孤立地考查化学平衡原理知识。而2018年高考理综全国1卷第28题的第2小题，则把对化学平衡原理理解、掌握程度和运用能力的考查，融入到更为多元、复杂的反应体系中，创新了化学平衡原理知识的考查途径，更全面深入地考察考生的化学反应原理知识和灵活运用能力，更全面测评考生的学科素养。

试题以科学家利用测压法在刚性反应器中研究25℃时N2O5（g）分解反应史料创设情境。反应容器中的反应体系里既存在N2O5（g）可以完全分解为NO2和O2的反应，还存在生成的NO2二聚合形成N2O4的可逆反应（见图4）。反应过程中，不同时刻容器内气体的总压强的大小，不仅决定于温度、N2O5（g）发生分解的百分数，还受到NO2二聚合反应所建立的化学平衡状态的影响，较为复杂。试题情境提供了25℃時体系总压强随反应时间变化的一系列数据[包括N2O5（g）完全分解时刻的数据]，并指出NO2二聚合为N2O4的反应可以迅速达到平衡，化学反应2N2O5（g）2N2O4（g）+O2（g）， 2NO2（g）N2O4（g）的焓变等解题必须的信息。设计了若干相互关联且难度逐步提升的情境任务。这些情境任务，不仅涉及高中化学平衡原理学习的主要内容，还涉及化学反应原理的多项基础知识。包括：运用盖斯定律计算N2O5（g）分解为N2O4（g）、 O2（g）的焓变，计算特定时刻（体系中PO2=2.9kPa），体系中N2O5（g）的分压和分解速率，通过分析，求出25℃时NO2二聚合反应的化学平衡常数，运用规律性知识判断温度升高时，体系压强的变化趋势等等。考生要完成这些情境任务，需要全面认识反应体系中发生的各种变化，这些变化间发生的相互影响，定性、定量地分析不同温度下、不同反应阶段影响体系总压强、各组分分压的因素以及总压强和各组分分压的关系。完成这些情境任务，不仅要求考生深刻理解、熟练掌握化学平衡原理等化学反应原理知识，还要有较强的信息吸收和处理能力，并能运用所学知识通过分析、推理、运用化学计算方法解答问题。

设计考试内容主题面较宽、旨在综合考查考生的关键能力、学科素养和核心价值观的试题，如何选择试题的背景材料创设试题情境，上述试题做了很好的探索。运用陌生度较大的背景材料，创设的试题情境比较复杂的情况下，试题的考查容量、难度也会大大增加。如何依据考试的目标、难度，选择、使用与考试内容相匹配的素材，做到真实而又合理地呈现试题情境，优化情境的呈现方式和试题的设问方式，还需要更多的研究。

参考文献：

[1][2]万玉凤. 为何考 考什么 怎么考——专家解读《中国高考评价体系》[N]. 中国教育报， 2020-01-08（07）.