情境性的高中化学作业试题设计研究

游晓莉 黄尧 邱利燕 邹泽辉 范小薇

摘要：新课标和新高考对化学试题都提出了情境性的要求。对情境性习题进行了概念界定，并以“物质的量”第一课时为例，对情境性高中化学作业试题的设计进行研究。

关键词： 情境性;高中化学;作业试题设计;物质的量

1问题提出背景

《普通高中化学课程标准（实验）》（后简称旧课标）中“教科书编写建议”指出：习题类型要多样化，要增加实践题和开放题的比例……编制的习题应有助于学生发现和提出问题;要鼓励学生深入生活实际，调查、咨询或进行实验，最终解决化学问题。 [1]。《普通高中化学课程标准（2017年版）》（后简称新课标）在该部分做了较大幅度的修改，提出：重视化学习题设计的创新……发挥习题在学生概念建构、知识迁移、问题解决等方面的作用。习题设计应具有情境性，应以学生已有经验为基础，创设合理生动的问题情境，提高学生运用化学知识解决实际问题的能力;习题应具有开放性，鼓励学生从不同角度分析和解决问题，培养学生的发散思维和创新精神[2]。对比两版《课标》可见，在都强调习题要有开放性、当以解决问题为主旨的基礎上，新课标强化了习题的地位，对习题的设计要求更加细化，并且专门添加了问题情境性的要求。

2019年6月11日，《国务院办公厅关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》（国办发[2019]29号）（后简称《指导意见》）提出：深化命题改革……重点考查学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力。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。《中国高考报告（2020）》基本主张：“三条线”——核心价值金线、能力素养银线、情境载体串联线将是未来新高考命题的基本方向。[3]

黄泰荣[4]对比新旧两版人教版高中化学必修教材后发现，旧课标教材中情境性习题占习题总数目的比例为40%，而新教材中则为50%，可见新课标教材的情境性习题比例相对偏高，符合新课标的要求。

分析2017年以后的高考试题（新高考试题）可知，随着高考试题命制改革的不断深入，试题情境总量增加，同时学术探讨情境和实验情境试题的比例明显增加，试题的新颖程度和时代性明显增强[5]！

而直接连接教材与高考的高中化学作业的现状如何呢？从来源看，有两个。一是教材的课后习题，二是教辅。由于教材课后习题量偏少，所以大多数时候课后作业几乎都是以后者为主。纵观这些教辅的习题，存在如下弊端：一是过多比例的习题偏重于知识点的“硬着陆”，只强调考纲考点，题目题型生硬僵化，缺乏灵活性、开放性和情境性。二是非真实的“假情境”，涉及的现象或者数据是出题者想象或者捏造的，没有科学性。三是披着情境的外衣，考题的设置与情境毫无关系，直指知识点。所以，可以预见，如果长期依赖教辅为作业，很有可能“生产”出的是胜任以往应试考试的“做题家”，而不能培养出适应现代高考的，具有化学素养的能灵活性的解决实际化学问题的新时代人才！综上所述，有关作业设计的“革命”迫在眉睫，势在必行！

2  情境性习题的界定

教育部考试中心副研究员单旭峰曾撰文[6]对作为化学科考查载体的情境的归类及要求做出了说明。他基于中学化学知识内容范围、化学学科特征及化学课程标准的教学情境建议等将高中有关化学考试的情境分为日常生活、生产环保、学术探究、实验探索和化学史料情境。中国高考报告学术委员会在高考试题分析时采取了同样的归类方式[7]。

单旭峰指出，作为考查载体的情境，真实性最为关键。最好取材于真实的文献资料、生产生活实际，要有丰富的数据支撑。在情境的选择方面，要兼顾内容和形式的丰富性，要包含引导设问的必要且充分的信息，同时还要有较强的包容性、内容拓展性和可解释性，要体现出情境素材的价值引领作用以及思维方法和态度责任等学科素养导向功能。呈现情境时，要基于学生的认知特点、中学化学的内容及试题的考查要求，确保试题情境的文字表述、图表呈现等简洁平实清晰，语言准确无歧义，符合学科规范，内在逻辑关系清楚。

3情境性的高中化学作业试题设计

3.1 情境性的作业试题的多维度细目表

以人教版新课标教材“物质的量”第一课时为例，新课标对该课时（包括物质的量和摩尔质量）的内容要求[8]为：注重宏观与微观的联系，了解物质的量及其相关物理量的含义和应用，体会定量研究对化学科学的重要作用。学业要求为：能基于“物质的量”认识物质组成及其化学变化，运用物质的量和摩尔质量之间的相互关系进行简单计算。

纵观近三年来的高考题对该部分的考查情况[9]，有着高度统一的规律：关键能力方面都是理解与辨析和分析与推测;学科素养都为化学观念和思维方法;考查要求集中为基础性;试题情境无一例外都是学术探索情境。

基于新课标对部分的要求，参考近3年来的高考真题命题规律，出于对教材课后习题的补充[10]，考虑化学家庭作业一般题量为13道，情境性试题比例50%左右，编制出6道具有层次性的情境性特点的“物质的量”第一课时作业试题的多维度细目表。

3.2 基于细目表的情境性作业试题设计

1[改编].2018年11月在法国凡尔赛召开了国际计量大会，会议将阿伏伽德罗常数的定义修改为“1摩尔包含6.02214076ⅹ1023个基本单元。符号为NA，单位为mol-1。下列说法正确的是（     ）

A.摩尔是一个物理量，它表示含有一定数目粒子的集合体

B.新定义中阿伏伽德罗常数的不确定性基本被消除

C.阿伏伽德罗常数是指1摩尔粒子集合体所含的原子数目

D.任何粒子或物质的摩尔质量的数值都等于6.02214076ⅹ1023个基本单元的质量之和，同时也等于其相对分子质量

新课标教材[11]在旧版的基础上，删掉了1摩尔粒子数的基准。将阿伏伽德罗数值描述为：国际上规定，1mol粒子集合体所含的粒子数约为6.02ⅹ1023。本题的情境设计意图一是让学生了解相关知识的最新研究进展;二是通过解读文字，梳理本课时的知识脉络，进一步强化物质的量是物理量，而摩尔是其单位，并理解和应用概念中基本单位的含义等。

2[原题]、咖啡含有咖啡因（化学式为C8H10N4O2），咖啡因能兴奋中枢神经、消除疲劳。如果一杯咖啡含有0.194g咖啡因，你知道这杯咖啡中有多少个咖啡因分子吗[13]？

第2～3题主要考查了本课时的核心知识点：以物质的量为中心，微粒个数、质量之间的转化关系。习题的情境与习题考查的知识关联度并不是很高，真正有用的只有一个数值和涉及化学物质，但都是学生比较亲切的问题情境，可降低学生因为知识点的抽象而产生的解题畏惧感，同时也培养了学生宏观辨识与微观探析以及模型认知的科学核心素养。从能力层级看，属于基础过手，要求学生能熟练各个概念以及转化公式。

3[改编]、高温时，CO能从Fe2O3中夺取氧，还原Fe2O3得到Fe，这就是高炉炼铁的原理。现在实验室模拟该反应，用48gFe2O3和8.4gCO充分反应，下列选项中，符合反应后物质的种类及其数量情况的是  （   ）

A.0.2molFe + 0.3molCO2

B.0.2molFe2O3 + 0.2molFe + 0.3mol CO2

C.0.2molFe2O3

D.0.1molFe2O3 + 0.1molFe + 0.1molCO2

4、[高考题汇编]NA为阿伏伽德罗常数的值。下列叙述正确的是（  ）

A.18g重水（D2O）中含有的质子数为12NA

B.24g镁与27g铝中，含有相同的质子数

C.3g3He含有的中子数为1NA

D.同等质量的氧气和臭氧，电子数都为6NA

第3、4题主要考查不同的微粒、不同物理量之间的数据换算，习题难度和挑战度更大。属于知识应用的能力层级。前者是化工实验情境，后者是纯粹的学术情境。通过这两个情境试题，学生可感知物质的量在生产生活中的普遍应用;进一步树立微粒观的学科素养并体会阿伏伽德罗常数在宏观和微观之间的桥梁作用。

5[改编]、阿伏伽德罗常数可用很多种不同的方法进行测定，例如电化当量法、布朗运动法、油滴法、X射线衍射法和光散射法等。虽然这些方法理论不一，但是结果却几乎一致。现有一种简单可行的测定方法，具体步骤为：

①将固体NaCl细粒干燥后，准确称取mgNaCl固体并转移到定容仪器容量瓶中;

②用滴定管向容量瓶中加苯，不断振荡，继续加苯到容量瓶的刻度，测得NaCl固体的体积为Vcm3。

试回答以下问题：

（1）NaCl的微观最小结构如图1所示：

已知，该结构含有4个“NaCl”，靠得最近的Na+与Cl-间的平均距离为acm，用上述测定方法测得的阿伏伽德罗常数NA的表达式为     。

（提示：微观和宏观的NaCl密度相等）

（2）以阿伏伽德罗常数的测定“进化”史为例，谈谈对一些基本物理常数的认识。

第6题第一问是知识的综合应用，涉及知识点既有密度的公式，也有本课时的摩尔质量的相关计算，且需要兼具宏观和微观视角，属于高难度的知识迁移层次。本题的题干同时含有化学史料和实验探究情境，且在問题中还有一个学术探究情境。该情境创设，能让学生置身仿真的科研氛围，化身小科学家，激发探索欲望。最后一道开放性的解答题，意图是希望学生能通过题干的描述，既能感受到阿伏伽德罗常数数值确定这一特点，还能引导学生体悟随着科技的进步，测量的方法和精密度也在优化等科学发展思维。

4 总结与思考

新课标在教材编写建议中，专门新增了“习题设计应具有情境性”的语句;《指导意见》也明确提出：创新试题形式，加强情境设计。研究对比后发现，情境创设的试题的比例在新课标教材课后习题和高考题中均有提高。化学课后作业作为课后习题的补充，紧密联系教材和高考，必然也该满足以上的情境创设要求。基于情境精心设计的习题，既可以考查学生的必备知识，关键能力和立体化的素养水平，还能通过情境的引导，帮助学生知道知识的由来，将抽象知识生动形象化，使学生“乐学”。通过新颖巧妙，环环相扣的的情境问题，能锻炼学生的的思维能力和综合素养，激发学生的学习兴趣，使得学生更加“善学”！

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2][8] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3] 中国高考报告学术委员会. 中国高考报告丛书.高考政策与命题解读.2021版：1-3.

[4] 黄泰荣.新旧人教版必修化学教材习题情境创设的比较研究[J].中学化学教学参考.2020（8）：57-60.

[5] 杜明成.“情境参与”策略在高考备考及应考中的应用[J].中学化学教学参考.2020（10）：55

[6] 单旭峰.基于高考评价体系的化学科考试内容改革实施路径[J].中国考试.2019（12）：50-51

[7][9] 中国高考报告学术委员会. 中国高考报告丛书.高考试题分析（化学）.2021版：2-18

[10] [11] 人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2017：49-62

[12] 黄泰荣，王辉.基于学科能力构成及表现模型的课后作业设计——以“物质的量”为例[J].中学化学教学参考.2021（4）：13

[13] 北京师范大学国家基础教育课程标准实验教材总编委会.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）[M]：山东：山东科学技术出版社，2007：26

通讯作者：游晓莉 ，1987年 ，女 ，四川眉山人，汉族。 硕士研究生，中学一级  研究方向：中学化学教学。