“素养为本”的试题命制与评价——以一道工艺流程题为例

江苏无锡市第一女子中学（214001） 周龙英

《普通高中化学课程标准（2017 年版）》指出，要倡导基于化学学科核心素养的评价［1］。试题作为学习评价的重要载体，对学生的化学学科核心素养具有诊断和发展功能。试题命制应围绕“发展学生化学学科核心素养”这一主旨，以化学学业质量标准为依据，在深刻理解课程标准的基础之上，处理好素养、问题、情境和知识四者间的关系。

一、“素养为本”的试题命制基本框架

“素养为本”的试题旨在考查学生的关键能力与核心素养，应以真实的情境素材为测试载体，以实际问题作为测试任务，以化学知识作为解决问题的工具。

其中，真实情境服务于实际问题的提出，化学知识服务于实际问题的解决，考查学生在解决实际问题过程中的理解能力、推理论证能力、实验探究能力和综合分析能力，实现对化学学科核心素养的考查［2］。试题命制各要素的具体关系如图1所示。

图1 “素养为本”的试题命制各要素间的关系

本文以化学工艺流程题为例，说明化学试题的命制过程与评价策略。

二、“素养为本”的试题命制流程

工艺流程题应以化学学科核心素养为导向，结合学业质量标准要求及工艺流程题的一般特点来命制，试题命制流程如图2所示。

图2 “素养为本”的工艺流程题试题命制流程

（一）研读课标，明确测试目标

课程标准凝练了学科核心素养，研制了学业质量标准，为试题命制提供了重要依据。只有在深刻理解课程标准的基础上进行试题命制，才能使试题达到课程标准规定的学业水平和核心素养要求。高考试题是课程标准的演绎和直接体现，只有深刻领会高考试题所考查的学科能力与核心素养的内涵，才能明晰试题特征，增强试题的针对性，使试题命制更具科学性。通过高考试题分析，可归纳出工艺流程题一般由题头、题干和问题三部分组成。题头一般是简单介绍工艺生产的原材料和工艺生产的目的。题干主要用框图形式将产品的主要生产工艺流程表示出来。工艺流程一般有三个关键环节，即预处理、核心反应和提纯分离，具体如图3 所示。问题往往根据生产过程中涉及的化学知识及考查目的设计，最终与题头、题干构成一道完整的工艺流程题。

图3 工艺流程的关键环节

（二）选择素材，创设真实情境

刘江田认为：“原创的真实性化学问题能减少考试的练习效应，有利于公平、客观地考查学生的学业水平和分析解决实际问题的能力，有效地遏制题海战术，引导化学教学全面落实化学课程目标。”［3］命制真实性试题的前提是素材情境科学真实，能服务于实际问题的提出，能促进学生思考，引导学生提取相关信息，考查学生分析、综合、解决实际问题的能力。

化学情境素材的来源是多渠道的，如高中教材、大学教材、化学化工期刊、高考试题、化学实验等。近几年的高考试题一般选择科技或学术论文作为命题素材。一方面，正式发表的论文既能够保证情境的真实性和科学性，又能够体现学科发展的前沿性；另一方面，论文中的相关数据和图表是通过真实研究得到的，能够满足命题要求。如命制一道关于制备活性氧化锌的试题，以北大中文核心期刊《无机盐工业》2017 年11 期的一篇论文《用铅锌烟灰和氯碱厂副产盐酸制备纳米氧化锌的清洁工艺》［4］为主要素材，为核查相关工艺的真实性和可行性，还需同时查阅与背景资料相关的文献。

（三）改编流程，突出主干知识

论文只是某一学术课题在实验性、理论性上展示新的科学研究成果或创新见解的科学记录，初始目的不是为教师命题所用。部分论文在表达上采用的专业术语较多，实验方案严谨，实验步骤详细，实验过程复杂。在将其改编为工艺流程题时，试题题干或流程图应符合所选取的素材内容，在不改变科学性的前提下，将超出学业质量标准或高中生不必了解的内容进行处理或删减，将学生难以理解的专业术语转化为常见的化学用语。为体现主干知识，将一些杂质或学生不熟悉的物质进行删减。将论文中的相关信息转化为流程时，还需抓住关键环节及变化，在流程中能体现原料的预处理、核心反应及提纯分离等关键环节，同时要注意学科逻辑，概念、规律表述准确无误，操作方法合理可行等。

《用铅锌烟灰和氯碱厂副产品盐酸制备纳米氧化锌的清洁工艺》一文中给出的相关信息如下：

原料与试剂：次氧化锌（炼铅厂烟灰，主要成分见表1）、Na2CO3（分析纯）、去离子水、盐酸、硝酸、AgNO3溶液（质量分数3%）、KMnO4（分析纯）、Zn 粉（分析纯）。

表1 炼铅厂烟灰主要化学组成（%）

仪器：三口烧瓶（250 mL、500 mL）、恒压滴液漏斗、HH-1 型恒温水浴锅、布氏漏斗、配套抽真空洗涤装置、DHG-9023 型鼓风干燥烘箱、ELF 11/68/301 型马弗炉等。

实验工艺路线如图4所示：

图4 铅锌烟灰和盐酸制备纳米氧化锌的工艺流程图

为减少实验步骤及降低学生对情境的陌生度，命题时可将含量较低的Mn、Cd 杂质做删减，将一些不常见的实验仪器（如布氏漏斗等）尽量转化为学生较为熟悉的仪器，将一些陌生名词（如“前驱物沉淀反应”）改为学生易于理解的实验步骤等。结合以上信息及原则，笔者将试题流程做如下改编：

活性ZnO 在橡胶、塑料、涂料工业中有重要应用，某工厂以铅锌烟气（主要成分为ZnO、PbO，兼有少量FeO、CuO）制备活性ZnO 的工艺流程如图5所示：

图5 制备活性ZnO工艺流程图

（四）设计问题，考查核心素养

命制试题时，设计的问题应融入真实、有意义的测试情境，解决问题所需知识应体现学科本质，所用方法应体现化学学科能力，凸显化学学科核心素养。

设计问题时应依据课程标准的内容要求，突出化学核心概念与观念，同时还要注意问题设计的层次性，使问题符合学生心理发展阶段和认识发展水平，表达无歧义，前后问题无牵连等。

工艺流程题，可以从新情境下方程式的书写、试剂选择的原则、物质分离及提纯的方法等方面，考查物质转化规律以及实验基本操作；通过物质转化条件的选择，考查运用化学反应原理解决实际问题的能力；通过物质的循环利用和废气、废液、废渣的处理，考查环境保护意识及绿色化学理念。结合考点及高考常见题型，笔者对制备活性ZnO工艺流程题的问题进行研究筛选，得出如下具体问题：

（1）根据温度与Zn、Pb 元素浸出率的关系图（图略），“酸浸”时采用30 ℃而不用更高温度的原因是：①防止盐酸挥发；②________。

（2）“酸浸”时使用盐酸浓度不宜过大（或盐酸不宜过量）的原因是_________。

（3）“氧化”时，在pH 约为5.1 的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe（OH）3和MnO2两种沉淀，该反应的离子方程式为______________________。

（4）“除杂”时，滤渣Ⅱ的主要成分是Cu、Pb，试剂X应为_________。

（5）在“转化”中，生成的产物之一为碱式碳酸锌［Zn2（OH）2CO3］。

①请写出“转化”步骤的化学方程式________。

②在洗涤碱式碳酸锌的过程中，证明沉淀洗涤完全的标志是_________。

③碱式碳酸锌经焙烧制得活性ZnO 反应的ΔH＞0，该反应能自发进行的原因是_________。

（五）精心打磨，使试题规范严谨

试题命制完毕后应认真考量和精心打磨，对试题进行仔细推敲，排除定式思维，力求从不同的角度去完善试题，严防疏漏和错误，尤其是要杜绝科学性的错误。首先，要仔细分析试题题干信息是否准确，化学用语是否规范、严谨，语言表达是否精练、清晰、无歧义；其次，要分析试题的题干、设问与学生的知识水平是否相符；最后，要看设问与答案之间是否只有一种合乎常理的理解，答案是否严谨，有无补充答案等。

三、反思与评价

本题以“铅锌烟气为原料制备氧化锌的工艺”为背景，结合高中化学教学内容，围绕工艺流程的关键环节，创设了真实、有意义的测试情境。在此基础上设计出该试题的测试任务，向学生提出了五个实际问题，包括反应条件的选择、反应自发进行的条件、化学（离子）方程式的书写、除杂试剂的选用等，涉及化学反应原理、物质的转化、实验方案的设计及实验的基本操作等内容。本题充分体现了测试任务与真实情境之间的紧密联系，要求学生能够运用已有知识以及从试题中提取的相关信息来解决问题。上述五个问题分别考查的学科能力、核心素养、学业质量水平描述如表2所示。

表2 学科能力、核心素养及学业质量水平描述

综上，化学教师应根据核心素养的导向要求，结合“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”四层考查内容及“基础性、综合性、应用性、创新性”四个方面的考查要求［5］，以具有应用价值的研究成果为背景，引导学生应用化学知识解决实际问题，以达到立德树人、引导教学的目的［6］。