基于高考評價體系的化學探究性試題設計

吳曼 劉桂敏

摘要：探究性試題是高考內容改革的重要組成部分，用以檢測學生的探究性學習成果，促進高考評價體系的有效實施。在深入分析中國高考評價體系的基礎上，結合化學學科的特點，對探究性試題的設計方法作詳細介紹，包括考查目標的分析及試題各要素的設計，并以高考試題為例進行命題思路的分析。

關鍵詞：高考評價體系；化學探究性試題；試題設計

文章編號：10056629（2023）12008507

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

高考評價體系是深化新時代高考內容改革的基礎工程、理論支撐和實踐指南^［1］。探究性試題作為中國高考評價體系的重要組成部分及有效載體，逐漸成為研究的重要課題。一方面，它是高考內容改革的產物，與高考評價體系有著相同的目標，并為高考評價體系提供服務；另一方面，考試作為教育教學的“指揮棒”，具有重要的導向功能，可進一步引導對學生探究能力和創新意識的培養。

1 探究性試題與中國高考評價體系

探究性試題是一類旨在考查學生探究能力和創新思維的試題。探究性試題在檢測學生探究性學習成果的同時，考查學生的核心價值、化學學科素養、化學關鍵能力及必備知識，兼具基礎性、創新性、應用性、綜合性的特性，符合中國高考評價體系的考查要求，體現高考評價體系的核心功能，推動高考內容改革的深化與發展。

1.1 探究性試題涵蓋高考評價體系的考查內容

高考評價體系的考查內容主要包括核心價值、學科素養、關鍵能力及必備知識^［2］四個維度。

從核心價值指標來看，高考的核心功能即“立德樹人、服務選才、引導教學”。從立德樹人的角度，探究性試題一般由價值引領的試題情境引入，可以是化學領域的中華優秀傳統文化及璀璨文明、當代先進的化學學科科研成果、生活生產中的實際問題及社會關注熱點等。學生在進行試題探究的同時，根植愛國主義情懷，增強民族自豪感及科技成就感，領會化學在社會發展中的重要作用；從服務選才的角度，探究性試題具有較強的綜合性與靈活性，能較好地檢測學生的學科素養及能力水平，有利于為高校選拔優秀人才；從引導教學的角度，探究性試題對學科內容及核心能力的考查較為全面，有助于引導教學強化化學知識體系的構建，推動化學實驗課程建設，培養學生的實踐能力和創新意識，促進學生思維品質的養成^［3］。

從學科素養指標來看，基于高考評價體系的“學科素養”包括學習掌握、實踐探索與思維方法三個方面^［4］。而探究性試題需要學生從試題情境中獲取有效信息，通過一系列科學思維及創新思維，整合學科知識，在以往實踐探索及操作、運用、積累的基礎上，研究或解決相關問題，并通過書面作答（包括文字、圖表、化學符號等）展示其對學科知識的理解和掌握、所具有的學科能力以及科學態度與社會責任。

從關鍵能力體系來看，高考評價體系中的“關鍵能力”包括知識獲取能力群、實際操作能力群、思維認知能力群^［5］。學生在解答探究性試題時，首先需要調動“知識獲取能力群”（包括語言解碼能力、符號理解能力、閱讀理解能力、信息搜索及整理能力等^［6］），從提供的新情境、新反應、新裝置、新技術、新成果中提取、加工和整合有效信息；在解題的過程中，需要進一步調動“實踐操作能力群”（包括實驗設計能力、數據處理能力、信息轉化能力、動手操作能力等）。囿于目前考試形式還是紙筆測試，動手操作能力難以考查，但可以考查學生實踐經驗的積累，或者調動“思維認知能力群”（包括形象思維、抽象思維、歸納概括、演繹推理、批判性思維、辯證思維等），進行更多思維層面的探究。

從必備知識體系來看，探究不是空穴來風，而是以必備的知識體系為依托，需要調動大量的學科必備知識，如常見的無機物及其應用，簡單的有機化合物及其應用、物質結構與性質、化學反應原理、化學實驗等。這是化學探究的基礎和源泉，通過探究性試題反映學生對化學必備知識的掌握。

1.2 探究性試題滿足高考評價體系的考核要求

從高考評價體系的考核要求來看，要具有基礎性、綜合性、應用性和創新性^［7］。探究是個系統的工程，不僅需要調動基礎知識、借助基本方法和技能進行探究，還需要綜合科學思維方式、整合復雜信息、建立知識聯系及能力結構網絡等。為此，探究性試題兼具基礎性及綜合性的特點。同時，探究是為了探索發現未知領域，分析解決現實問題，找到新規律、得出新結論、發明新創造、設計新路徑，以促進技術進步及社會發展。為此，探究性試題還具有應用性及創新性的特質。

2 探究性試題的設計

高考評價體系是指導高考命題的實踐體系，它將有力促進高考內容改革以及命題質量的提升^［8］。設計探究性試題，就要在高考評價體系的框架下，根據考查目標及要求設計“命題藍圖”，明確考查內容、確定能力層次、分析考生實際情況，在此基礎上科學設計試題各要素（包括引入情境、呈現形式、探究要素、設問方式、參考答案等），引導學生積極思維，主動探索、研究相關知識，解決實際問題，展現其所具備的能力，從而完成考查目標。探究性試題的設計流程見圖1。

2.1 運用系統分析法對考查目標進行分析

考查內容是考試的載體與主題，能力測試是考查的真實目的，而考查的對象是學生。為此，要從以下三方面進行系統分析。

從考查內容來看，要緊扣《普通高中化學課程標準》和教材分析可探究的內容，引導、啟發學生發現、提出新問題，帶著問題去探究、去嘗試，以獲得解決問題的新思路、新方案、新途徑。從化學學科知識體系來講，探究性的內容是開放的，可以在相當寬泛、靈活的范圍內加以選擇，如可涉及化學研究的基本方法、化學的基本概念和理論、常見無機物和有機物的性質及應用、化學實驗、社會熱點及學生身邊的生活和實際等。但從試題的角度來說，并非所有內容都適合設計為探究性試題，也并不是什么問題都需要探究。應考慮兩個因素：一是考查內容有意義，值得學生去挖掘、研究；二是在封閉的考試條件下，學生容易獲得探究信息，能有效考查學生的某些能力要素。像有機化學、元素及其化合物、電解質溶液、膠體、電化學等內容都是適合探究的，但也要根據實際情況進行有效選擇。

從考查能力層次來看，主要指基本能力以及化學學科關鍵能力。基本能力是指適應社會生活所需要的最基本的技能及素養，如接收、吸收、整合、分析和利用信息的能力以及閱讀能力、理解能力、書面表達能力等。化學學科的關鍵能力是學習化學基礎知識、分析解決化學實際問題所必須具備的能力。單旭峰在高考評價體系的基礎上將化學學科的關鍵能力歸結為理解與辨析能力、分析與推測能力、歸納與論證能力、探究與創新能力等四個維度（見圖2）^［9］，這是對高考評價體系關鍵能力群的學科化體現，構建出了化學學科考查的能力體系。研究考查的能力層次是科學編制試題的前提，要結合考查目標及內容，有側重地考查不同的關鍵能力。

從考生情況來看，要充分考慮學生的實際狀況，如認知水平、知識儲備、學習生活經驗、中學教學實際以及不同層次學生的探究水平等，尤其要充分考慮紙筆考試形式所帶來的局限性，學生難以在有限的空

間與時間內進行完全、充分意義上的探究。為此，要有目標、有重點、有謀略地設計探究性試題，尤其是試題的水平層級要與學生相適應。蔣濤將試題水平層次從低級到高級依次分為無需認識角度層級、給定認識角度層級、自主選取認識角度層級以及自主選取多個認識角度層級四個級別，不同層級的試題對學生要求也不同（見圖3）^［11］。

2.2 結合探究特點對試題要素進行設計

2.2.1 引入情境設計

當前高考化學探究性試題均較為注重從真實情境出發，引導學生用化學知識解決現實生產生活中的問題，通過對情境中的信息進行分析，提取關鍵信息，找出解題線索，調用儲備的化學知識與方法，最終解決問題。紙筆測試中，背景材料是學生獲取信息的重要途徑，在新情境的引導下對有關問題進行探究也是探究性試題區別于傳統試題的顯著特征。

設計探究性試題時，要創設一些富有啟發性的情境、實驗或者與學生學習生活相關的實例等，不失時機地向學生提供多種資料和信息，架設新舊知識之間聯系的線索，好讓學生面臨矛盾，從而提出問題，帶著疑問去探究有關內容。另外，考查學生搜集事實和加工處理信息的能力也尤為重要。學生通過對所給資料的閱讀、理解、分析或體驗，從中獲得信息，并從多角度的信息分析比較中作出有意義的選擇，尋找解決問題的目標和切入點。這不僅可以考查學生的探究能力，也是對學生的閱讀能力、讀圖能力、數據分析能力等的綜合考查。

引入的問題情境一般應考慮滿足以下條件^［12］：

（1）是新的未知，能激發探究者的認知沖突、需要和期望；

（2）學生能在先前經驗基礎上覺察到問題的存在，并經過努力可以掌握；

（3）情境資料的信息點要充分，能夠滿足學生的考場作答需求。

所引入情境的素材來源可以是化學領域的新進展、科技前沿、化學文獻、化學現象、化學實驗、生活情境、生產實踐、各種媒體及網絡中與化學有關的社會熱點、化學史及化學小故事等；其信息的載體可以是文字描述、文獻資料、實驗流程、裝置圖、實驗數據、圖形列表等。選擇情境的素材時，不要選過于專業化、生僻的素材，應盡量體現真實、新奇、實效、親切、實用等特點，以增強試題的新鮮度，激發學生探究的熱情，營造寬松的探究心理，有利于考場的發揮，也能使學生體會到所探究問題的實用性。

2.2.2 呈現形式設計

試題信息的呈現方式主要有：覆蓋式、深挖式、隱蔽式、跳躍式、圖表式、辨析式、特征式等^［13］。其中，“覆蓋式”指在有限的考試條件下，在一個題目中將有關信息及考查內容大量呈現的方式；“深挖式”指就某一個考查目標進行深度探究和挖掘，以“挖出”不同學生知識結構、能力水平及思維方式的差異；“隱蔽式”指在題干或情境資料中，并未將信息直接顯化給出，而是隱藏在其他相關知識中的設計方式；“跳躍式”指試題信息并非按一定順序連貫呈現，而是在某個環節設置跳躍信息，讓學生及時聯想、大膽猜測的設計方式，這種方式在有機試題中的呈現概率較高；“圖表式”指以圖形、圖表的形式呈現化學信息，要求學生從定量的角度去認識和解決化學問題；“辨析式”指將某些具有相似化學用語及關鍵詞的信息同時給出的設計方式，需要學生首先對這些信息進行有效辨析，旨在考查學生對化學概念理解的準確性及思維的批判性、嚴密性；“特征式”指通過描述某些物質或現象的有關特征（如組成、結構、性質、用途等）將信息呈現的設計方式，這也是對學生基礎知識掌握情況的檢驗。

試題信息的呈現形式不同，學生對信息提取的效率也不同。命題過程中，要結合考查目標及考查內容，合理選擇試題及信息的呈現形式。一般來說，試卷中的小題（如選擇題）會以單獨的某種信息形式呈現，但大多數綜合性試題，尤其是探究性試題，要考查學生更高層次的思維品質及能力，就要選擇不同的呈現方式，并將各種方式有機結合起來。

2.2.3 探究要素設計

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》指出，科學探究過程包括“提出問題和假設、設計方案、實施實驗、獲取證據、分析解釋或建構模型、形成結論及交流評價等核心要素”^［14］。這是從教學實踐的角度對探究過程做出的提煉與總結，不僅揭示出探究式學習的基本要素和特征，也為探究性學習的過程提供了指南。但從考試形式的角度來說，有些要素容易進行考查（如提出問題和假設、分析解釋或建構模型、形成結論等思維方面的要素），而有些要素是實踐、操作層面上的，在目前的紙筆測試條件下難以實現。在試題設計過程中，就要結合探究活動的特點，對探究要素進行合理的設計及處理。比如“實施實驗”要素，可以考查實驗操作的方法與步驟，實驗儀器的識別、選擇與裝配，實驗條件的控制、安全方面的隱患與處理以及實驗方案的改進等。通過類似這樣的設計，考查學生實驗的基礎知識和技能、科學探究的核心思路與基本方法等，這也是對學生探究能力及實驗經驗的評判。對于側重于思維探究的試題，可將此環節改進為“實施方案”，無論是實驗操作層面還是思維層面，此環節都是對設計方案可行性的驗證。再比如“交流評價”要素，這在紙筆測試的條件下也難以實現，但在探究的其他環節，通過學生的作答，還是能對其思辨能力及表達能力（尤其書面表達能力）進行考查。

探究要素是探究性試題的典型特征，探究要素設計的好壞直接影響探究性試題的質量，但在設計探究要素時也要注意靈活性。根據探究活動及內容的不同，探究過程中的探究要素可多可少，探究程度可強可弱，探究要素的順序也可前可后，重點是要借探究要素來考查學生所具備的探究能力、創新思維與核心素養。

2.2.4 設問方式設計

設問是引導學生思考、探究并作答的有效途徑，也是試題設計的重要環節，學生的思維可在問題的引導下加以擴散化、條理化、系統化。設問與考查目標密切相關，要本著科學、嚴密的原則，注重學科知識的關聯性和內在一致性，注重對學生核心素養及關鍵能力的考查，要問在關鍵處。設問的內容要具有一定的廣度、深度及靈活度，一般可以對知識本身設問，也可以從與其他知識點的聯系設問；可以讓學生總結有關規律，也可以讓學生對知識從新的角度再應用。對探究性試題來說，還要體現探究要素及探究特征，比如讓學生提出探究問題、做出合理假設、設計實驗方案、選擇或改進實驗儀器及裝置、預判實驗現象、處理實驗數據、分析相關問題或現象產生的原因、反思評價實驗方案及過程等。設問的方式也較為多樣，比如選擇、填空、問答、畫圖、列表等。一般情況下，為降低試題難度，會將相關內容羅列出來，讓學生進行選擇；為了更好引導學生的作答，會以填空形式進行設問；而設計實驗方案、設計合成線路等開放性較大的試題，會直接讓學生自行發揮；實驗儀器及裝置的識別與使用也是常見的考查目標，對此類試題就要以畫圖、作圖的形式設問；為了讓實驗數據、對比實驗等更有條理，可以以表格、列表的形式設問。

設計試題問題時，要注意所設問題要貼近學生實際，建立在學生可接受能力和思維水平上。設問語言要簡潔、明確，避免歧義或生澀難懂，使學生在有效時間內能明確考查目標，快速準確地作答；最好還要有新意、有趣味，以提高學生探究的積極性和思維的活躍性。同時，設問要有層次化，注意各層次之間的區別和聯系，合理搭建難度梯度，以提高試題的區分度。

2.2.5 參考答案設計

評價的多元性是區別探究性學習與傳統學習方式的標志。多元性主要表現為評價方式、評價標準的多元性。受選拔方式影響，評價方式主要以紙筆測試為主，但可以靈活運用評價標準進行多元評價。由于探究具有獨立性和獨特性，學生在相同的時間和資源條件下，探究的程度可能不一樣，探究的結論也會有所差異。為此，對于開放式的探究性試題，在制定參考答案時，要考慮學生的差異和思維的多樣化，盡可能提供多樣化的評價標準。

另外，制定評價標準時也可以使用SOLO分類理論。這是一種以等級描述為特征的質性評價方法，將認知水平分為前結構水平、單點結構水平、多點結構水平、關聯結構水平、抽象拓展水平五個層次，可以從學習結果的結構復雜性角度對學習者的學習進行分層評價^［15］。SOLO分類理論不僅有完整的理論體系，而且有堅實的實踐基礎，可以嘗試運用于化學學科的評價，但要考慮閱卷的可操控性，做到“探究有度，開放可控”。

3 樣題示例及命題思路解析

［2023年北京市普通高中學業水平等級性考試化學試卷第19題］資料顯示，I₂可以將Cu氧化為Cu²⁺。某小組同學設計實驗探究Cu被I₂氧化的產物及銅元素的價態。

（1）將等體積的KI溶液加入到m mol銅粉和n mol I₂（n＞m）的固體混合物中，振蕩。

實驗記錄如下：

① 初始階段，Cu被氧化的反應速率：實驗Ⅰ________實驗Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”）。

② 實驗Ⅲ所得溶液中，被氧化的銅元素的可能存在形式有［Cu（H₂O）₄］²⁺（藍色）或［CuI₂］^-（無色），進行以下實驗探究：

步驟a．取實驗Ⅲ的深紅棕色溶液，加入CCl₄，多次萃取、分液。

步驟b．取分液后的無色水溶液，滴入濃氨水，溶液顏色變淺藍色，并逐漸變深。

i． 步驟a的目的是________________________。

ii． 查閱資料，2Cu²⁺+4I^-====2CuI↓+I₂，［Cu（NH₃）₂］⁺（無色）容易被空氣氧化。

用離子方程式解釋步驟b的溶液中發生的變化：______________________。

③ 結合實驗Ⅲ，推測實驗Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，實驗I中銅被氧化的化學方程式是______________。分別取實驗Ⅰ和Ⅱ充分反應后的固體，洗滌后得到白色沉淀，加入濃KI溶液，______________（填實驗現象），觀察到少量紅色的銅。分析銅未完全反應的原因是______________。

（2）上述實驗結果，I₂僅將Cu氧化為+1價。在隔絕空氣的條件下進行電化學實驗，證實了I₂能將Cu氧化為Cu²⁺。裝置如下圖所示，a、b分別是 。

（3）運用氧化還原反應規律，分析在上述實驗中Cu被I₂氧化的產物中價態不同的原因：________________________。

3.1 考查目標分析

考查內容：氧化還原反應的規律及運用、化學反應速率的影響因素、原電池電極材料的判斷、實驗設計以及物質的檢驗和分離、化學反應的方程式和離子方程式的書寫等內容，均屬于高中化學必備知識的范疇。此題將主干知識有機地融合在一起，旨在考查學生對化學基本概念和理論的理解，對常見無機物的性質以及化學實驗基礎知識、基本技能的掌握，體會研究化學的基本方法。

考查能力層次：試題比較全面地考查學生接受陌生信息、整合所學知識和經驗解決化學問題的理解與辨析能力，用定性定量相結合的視角對比分析控制變量所得實驗現象和結果的分析與推測能力，識別有效證據、推理論證得出結論的歸納與論證能力，以及通過整個過程所體現出的探究與創新能力，而這些均是學習化學學科的關鍵能力。同時，充足的信息量是對學生的閱讀理解能力、吸收整合信息能力很好的考查；分析并描述實驗目的、所研究問題產生的原因，可間接考查學生的書面表達能力。

考生情況分析：學生具備完成探究的知識儲備、經驗積累和能力水平，只要按照試題設問的引導和給出的證據支持，深入地理解辨析、分析推測與歸納論證，就能順利完成。考慮到考生測試形式，該題并未在操作層面過多考查，而是對思維層面的探究進行考量，試題水平層級也屬于中級，符合學生能力水平及紙筆測試特點。

3.2 試題要素設計分析

引入情境：試題以一段化學資料信息以及相應的探究實驗引入。Cu的氧化還原反應學生有所了解，但Cu被I₂氧化的產物通常被認為是CuI，與資料顯示生成Cu²⁺相矛盾，所探究問題與學生的認知相沖突，可激發學生探究的欲望。

呈現形式：本題采用覆蓋式、深挖式、特征式等方式將試題信息予以呈現。充足的信息量可為學生探究搭建更有效的橋梁；深挖式的信息可引導學生進行更為深入的思考與探究，有效區分學生探究思維層次；物質的顏色、狀態等特征是進行分析判斷的基礎，根據實驗現象，結合物質的特征進行探究，也是對學生化學基礎知識以及實驗積累的考查。

探究要素：試題涉及到問題提出和假設、設計實驗方案、獲取證據、分析解釋、形成結論等環節，較好地呈現了探究的過程。同時，結合考查方式，從學生現實的角度出發，將提出的問題、設計的方案及實施過程都直接呈現，側重于從思維層面對獲取有效證據、分析解釋、形成結論等要素進行考查。

設問方式：該題以填空題的方式設問，圍繞化學學科知識和學生的認知結構，由淺入深、逐步深化，引導學生推進并完成探究過程。所設置的問題由易到難，有效舒緩考試壓力，有效區分不同層次學生的學科素養及探究能力。

參考答案：雖然說化學作為自然學科，試題答案相對客觀唯一，但對原因的分析與解釋、對結果的判斷與評價之類的試題，也有一定的主觀能動性蘊含其中。對此類試題，可以兼顧學生層次的多樣性，靈活設置評價標準，鼓勵學生思維創新和勇敢表達。

總體來說，該題是一個較為完整的探究性試題，綜合考查學生高中化學的必備基礎知識、化學學科核心素養以及科學探究等關鍵能力，具有較強的基礎性、綜合性和創新性，符合高考評價體系的考核要求。同時，引領學生深刻領悟科學探究的思維和方法，建立嚴謹求實、勇于探索的科學精神，體現了高考服務選才、引領教學的核心價值。

4 對探究性試題設計的總結與思考

探究性試題是考試評價體系的重要組成部分，也是考試命題的一種趨勢。通過探究性試題的設計，可在實現高考人才選拔功能的同時，引領高中化學教學，激發學生探索創新的內驅力。

設計探究性試題時也要注意以下幾點：一是要合理控制試題各要素的難度及開放度，使之與學生的認知水平、能力層次及考場條件相適切，保障試題的信度與效度；二是要充分考慮紙筆測試的現實性、局限性問題，通過試題要素的合理設計，引導學生將學習結果、能力素養和思維過程體現出來；三是探究性試題重在考查學生的探究能力及思維品質，不是為探究而探究，探究性試題也并非越難越體現探究，不要為了體現探究將問題化簡為繁。

參考文獻：

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