基于高考评价体系的化学试题研究
基于高考评价体系的化学试题研究
—以2019年高考化学试题为例
江合佩 单旭峰
【摘要】构建高考评价体系，有利于促进高中新课程与新高考改革的顺利实施。根据高考化学评价体系模型，2019年高考化学6套试题在考查情境上主要聚焦于生活实践、学术探索，强调在真实情境中培育学生的学科素养；在考查内容上侧重于核心主干知识的覆盖，强调在知识的融会贯通中培育学生的关键能力；在考查要求上则兼顾基础性和创新性，强调在知识的迁移应用中体味学科的核心价值。基于以上特征得出3点教学启示：关注真实情境的创设，让学生在体验中感悟核心素养的落地；积极践行项目化学习，让学生在深度学习中提升学科关键能力；努力挖掘多视角分析问题，让学生在高阶思维培育中内化核心价值。
【关键词】高考评价体系；高考化学试题；真实情境；项目化学习；高阶思维
【中图分类号】G632.474 【文献标识码】A 【DOI编码】10.16518/j.cnki.emae.2020.02.002
教育部考试中心根据《国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见》（国发〔2014〕35 号）与《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）文件精神，于 2019 年 11 月正式对外发布中国高考评价体系。高考评价体系是以价值引领的，系统的、科学的、创新的评价体系，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。高考评价体系提出了高考的根本任务是立德树人、基本功能是服务选才，引导教学是基础教育对高考的现实要求；通过核心价值的考查实现引领作用、学科素养的考查实现导向作用， 凸出关键能力为重点考查内容，助力素质教育发展，促进核心素养落地；推动基础教育改革，促进学生全面发展；培养终身学习能力，促进人的持续发展。[1]基于化学学科特点，高考化学评价体系在考查内容上要展示化学学科的根本特征是合成新分子和创造新物质，是 21 世纪的中心学科， 是人类认识世界和改造世界的工具；在考查要求上化学学科着眼于对物质世界客观规律的研究， 对新物质的创造以及在解决关系人类福祉的关键问题上发挥的巨大作用。[2]本文从高考的功能定位出发，尝试构建高考化学评价体系并分析其内涵，同时以 2019 年高考化学试题为例阐释其实施路径，提出教学启示。
一、高考化学评价体系的内涵构成
高考评价体系是从经验型命题走向标准化命题的有益尝试，是考试命题的理论依据和实践指南。根据高考的定位与功能，本研究依据高中化学课程标准和高考评价体系，继承考试大纲对知识和能力维度要求，从考查内容、考查要求、考查情境（载体）3 个维度，研制了高考化学评价体系[3]，其内涵构成及实施模型如图 1所示。
1.考查内容
如图 1 所示，高考化学评价体系的考查内容包含必备知识、关键能力、学科素养和核心价值 4 个维度。其中，必备知识是指高度网络化、结构化并具有迁移功能价值的知识，包括化学语言与概念（化学用语）、物质结构与性质（原子结构、分子结构与晶体结构）、反应变化与规律（热力学、动力学、电化学、电解质溶液）、物质转化与应用（无机物和有机物的性质及转化）、实验原理与方法（定性与定量、分离与提纯、条件与控制）等。[4]
关键能力是指面对真实复杂情境时，认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的能力。科学思维、化学思维、化学学科关键能力、高考化学考试大纲能力要求这 4 者之间的关系如图 2 所示。化学学科属于科学学科的二级学科，科学思维包含科学推理、科学论证、模型建构与质疑创新[3]， 化学思维包含分类比较、推理论证、模型认知、类比迁移，化学思维与科学思维一一对应。化学学科关键能力包含理解与辨析能力、分析与推测能力、归纳与论证能力、探究与创新能力[5]，与化学思维也是一一对应的。现行高考化学考试大纲将能力划分为接受、吸收整合化学信息的能力，分析和解决化学问题的能力，化学实验与探究的能力，其中接受、吸收整合化学信息的能力和理解与辨析能力，化学实验与探究的能力和探究与创新能力一一对应，分析和解决化学问题的能力包含分析与推测能力、归纳与论证能力。
学科素养是连接必备知识、关键能力与核心价值的重要纽带，但是学科素养更加强调情意价值和正确的价值观念，更加强调面对真实复杂情境解决问题的能力，更加强调对于塑造“全人”的重要价值。[6]化学学科素养包含化学观念、思维方 法、实践探索、态度责任 4 个方面，与化学学科核心素养也存在着一一对应关系。其中，化学观念与“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”的学科观念内容，思维方法与“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”有关学科方法的内容，实践探索与“科学探究与创新意识”，态度责任与“科学态度与社会责任”一一对应。[2]在进行高考试题分析时，为了与课程标准中的学科核心素养保持一致，一般 从化学学科核心素养的视角进行评价。其中，宏观辨识与微观探析是化学研究物质世界独有的视角；变化观念与平衡思想是化学研究物质转化 重要的思想方法；证据推理与模型认知是从化学 经验上升到模型建构的重要环节；科学探究与创 新意识是化学进行科学实践的重要路径；科学精 神与社会责任是化学研究最终的精神价值追求。核心价值是指培育“德智体美劳”全面发展，有着“中国心”高远国际视野的公民，强调既要有化学学科文化挖掘，又要有中华优秀传统文化浸润，理性精神与爱国精神相互润泽，表里如一，能够担当起复兴大业的未来公民。
2.考查情境与考查要求
高考化学评价体系的考查情境包含学习探索、生活实践、学术探索 3 个维度。[3]其中，学习探索情境是指以化学学科专业语言与符号为表现形式，按照学科逻辑呈现的情境，主要用于检测知识复述与再现，体现基础性功能。史料中蕴含的科学思维、科学方法、爱国主义，实验探究中蕴含的定性与定量分析、物质制备与纯化、探究反应规律[4]，均属于学习探索情境，强调化学学科特质，展现化学研究问题独有的视角与方法。生活实践情境是指根据生活中的化学现象及其变化的内在逻辑呈现的真实情境，主要用于检测知识迁移与应用，体现综合性与应用性特点。日常生活中的食物营养问题、合成药物问题、常见材料、能量转化设备，生产环保中自然资源利用、生产条件优化、废物回收利用、毒害物质处理[4]等，均属于生活实践情境，强调知识类比迁移功能价值，呈现化学特有的实用性价值。学术探索情境以化学科学研究问题为背景，按照学术研究的一般路径呈现真实情境，主要检测真实问题解决， 体现综合性与创新性要求。学术探索中的最新合成方法、新颖功能材料、新型催化技术[4]等，均属于学术探索情境，强调知识的远迁移素养功能与价值，培养学生的创造与创新能力。
高考化学评价体系的考查要求包括基础性、综合性、应用性与创新性 4 个维度。4 个维度的划分与布卢姆教育目标能力层级一一对应。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，对应着能力层阶的应用；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。
二、基于高考评价体系的化学试题分析
1.考查情境主要聚焦于生活实践、学术探索， 强调在真实情境中培育学生的学科素养。由表 1 我们可以发现，6 套试卷均重视情境的创设，尤其是重视真实情境的创设，各套试卷生活实践、学术探索情境之和均大于 60%，说明各套试卷均重视培养学生在真实复杂问题情境中解决问题的能力。学术探索情境的比重也普遍大于 30%，说明在培育学生学科素养背景下，通过学术探索前沿情境来培育学生的创新能力得到了大家的共识，相应的学习探索纯教材情境的比例在下降，说明从识记知识到应用知识，关注知识的迁移价值也得到大家的共识。另外值得一提的是，全国卷 3 套试题主要通过情境的类型、陌生度来调控试卷的难度，全国卷Ⅰ学术探索情境占比最大，因此难度相对较大。
6 套试卷都关注了当年学术前沿和社会发展重大问题，比如全国卷Ⅰ第 12 题关注利用生物燃料电池实现室温氨的合成、第 13 题关注“理想化学”、第 27 题关注合成氨工业领域水煤气变换动力学反应机理、第 35 题关注制造飞机的拉维斯相的 MgCu2；全国卷Ⅱ
学习探索
生活实践
学术探索
全国卷 I
18%
34%
48%
全国卷 II
30%
40%
30%
全国卷Ⅲ
24%
40%
36%
北京卷
24%
28%
48%
天津卷
32%
30%
38%
江苏卷
17%
46%
37%
表 1 2019 年全国 6 套试卷情境类型统计
第 27 题关注广泛应用于航天、化工领域的环戊二烯的热力学、动力学、电化学问题、第 35 题关注我国科学家发现的铁系超导材料；全国卷Ⅲ第 13 题关注 3D—Zn— NiOOH 二次电池、第 28 题关注聚酯工业中将氯化氢转化为氯气的技术研究、第 35 题锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂（LiFePO4）结构研究；北京卷第 6 题关注碳化硅反射镜、冬奥会聚氨酯速滑服、覆银纳米线、“玉兔二号”钛合金筛选网轮、第27 题关注高纯氢的制备；天津卷第 6 题关注新型的高比能量锌—碘溴液流电池、第 8 题关注我国化学家首次实现了膦催化的（3+2）环加成反应、第 10 题关注由粗硅制备多晶硅；江苏卷第 20 题关注 CO2 的资源化利用……这些学术前沿的情境应用于高考高利害试题，有利于培育学生利用化学学科核心知识解构真实复杂问题的能力，有利于引导学生感悟化学学科的魅力，有利于培育学生浓烈的爱国情怀，有利于引导学生正确认识化学对人类社会发展的功与过。
2.考查内容侧重于核心主干知识的覆盖，强调在知识的融会贯通中培育学生的关键能力
由表 2 我们可以发现，6 套试卷均重视核心主干知识的覆盖，其中北京卷对化学语言与概念的考查达到 24%，对化学语言与概念、物质转化与应用的考查合计达到 52%，夯实了基础，提升了能力。各套试卷对实验原理与方法都很重视， 基本都在 20%左右，体现了化学是一门以实验为基础的学科特质，在学科本质及学科高阶思维（反应变化与规律）部分，全国卷I达到 34%，其选拔功能特色最明显。
（1）理解与辨析能力的考查
通过对 6 套试题关键能力的考查梳理可以发现，高考化学试题对于理解与辨析能力的考查，整体侧重于对复述再现能力的考查，例如，考查对物质颜色的记忆、基本反应类型、主要化学组成、主要化学性质以及教材原型实验的复述再现等。这一特点在全国卷 3 套试题、天津卷和江苏卷中表现尤为突出。下面以例 1 为例。
例 1（2019 年全国卷Ⅰ第 9 题）实验室制溴苯的装置如下图所示，关于实验操作或叙述错误的是
A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需打开 K
B.实验中装置 b 中的液体逐渐变为浅红色
C.装置 c 中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢
D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯
该
题以“实验室制备溴苯”这一典型的物质制备实验为情境，A 选项考查基本实验操作，B 选项考查核心反应分析，C 选项考查杂质尾气的处理，D 选项考查物质分离提纯。解题的关键是对反应原理 的理解与辨析，为了保证混合液顺利滴下需保持 a、
b 压强一致，因反应物 Br2被 b 中 CCl4萃取液体颜色逐渐变为浅红色，c 中 Na2CO3 溶液主要为了吸收挥发出来的杂质 HBr，反应后目标产物的提纯主要是利用溶解度的差异采取萃取分液的操作得到溴苯。
（2）分析与推测能力的考查
高考化学 6 套试题对于分析与推测能力的考查，整体上侧重于对具体问题的分析解释和推论预测，尤其是在化学反应原理、实验原理与方法、物质结构与性质部分考查比较到位，元素化合物部分则与化学反应原理、实验原理与方法相互融合进行考查。下面以例 2 为例。
例 2（2019 年全国卷Ⅲ第 28 题节选）Deacon发明的直接氧化法为：4HCl（g）+ O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）。下图为刚性容器中，进料浓度比 c（HCl）：
c（O2）分别等于 1∶1、4∶1、7∶1 时 HCl 平衡转化率随温度变化的关系：
按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c（HCl）： c（O2）过低、过高的不利影响分别是 。
该题明确要求考生分别从进料浓度比 c（HCl）： c（O2）“ “过低”“过高”两个维度进行回答，且明确给定角度“反应物高转化率”“产物分离的能耗”。学生在解决此类问题时，不需要另外调用已学知识，只要根据试题已经给出的角度进行分析与推测即可，由此可以得出当进料浓度比 c（HCl）： c（O2）过低，氧气大量剩余，导致分离产物氯气和氧气的能耗较高；进料浓度比 c（HCl）：c（O2）过高，HCl 不能充分反应，导致 HCl 转化率较低。
（3）归纳与论证能力的考查
高考化学 6 套试题对于归纳与论证能力的考查，主要体现在对图表数据关键信息的提取， 并与已学核心主干知识整合，归纳整理并进行逻辑推理，得出相应的结论。6 套试卷基本上每套试卷都有图表分析题，每套试题都有解释为什么、分析原因、选择的措施等类型的问题，要求学生能从不同信息呈现形式中准确提取有效信息，生发并形成新的知识。下面以例 3 为例。
例 3（2019 年江苏卷第 20 题节选）CO2 催化加氢合成二甲醚是一种 CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应 I：CO2（g）＋H（2 g）=== CO（g）＋H2O（g） △H= 41.2 kJ.mol-1
反应Ⅱ：2CO2（g）＋6H2（g）== CH3OCH3（g）+ 3H2O（g） △H= -122.5 kJ.mol-1
在恒压、CO2和 H2 的起始量一定的条件下，CO2 平衡转化率和平衡时 CH3OCH3 的选择性随温度的变化见题 20 图-3。
①温度高于 300℃，CO2 平衡转化率随温度 升高而上升的原因是 __________。
该题要求考生从题干信息提取关键信息“反应 I 的△H>0，反应 II 的△H< 0”，结合平衡移动 原理，因此“温度升高使 CO2 转化为 CO 的平衡转 化率上升，使 CO2 转化为CH3OCH3 的平衡转化率下降，”，结合图像所给信息“CO2 的平衡转化率随着温度升高而上升”，得出结论“反应 I 的上升幅度超过反应 II 的下降幅度”。
（4）探究与创新能力的考查
高考化学 6 套试题对于探究与创新能力的考查，主要体现在增强试题的开放性和探究性
上。比如，北京卷第 28 题探究考生熟知的物质 “SO2 与 AgNO3 溶液”进行反应，通过实验设计， 单一变量控制，得出“SO2 与 AgNO3 溶液既能发生沉淀反应，又能发生氧化还原反应，其中沉淀反应的速率比氧化还原反应快”，让学生通过实验设计、方法思路的梳理、过程的探究，形成新的结论。江苏卷第 19 题（4）则要求考生“设计以水洗后的滤渣为原料，制取 CaCl2 溶液的实验方案”，要求考生在真实复杂体系中能够准确分析出“水洗后的滤渣中含有 CaCO3、Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaSO4”，因此首先需要“用盐酸充分溶解，过滤除去 CaSO4、SiO2”，再根据题干所给信息，“调 pH 至 5～8.5 时可使Al3+、Fe3+转化为 Fe（OH）3和 A（l OH）3沉淀”，过滤后即可得到所需的 CaCl2 溶液。6 套试题在探究与创新能力上共同的理解是在有机合成题的最后一空都有设计有机合成路线，要求考生根据已给的有机合成路线与已学的有机核心反应，将知识重组，进行远迁移，现场学习并设计一条新的合成路线。
（5）化学学科核心素养与核心价值的考查
此外，高考化学 6 套试题对于学科核心素养与核心价值的考查则都依托于真实复杂的问题情境，要求考生运用正确的价值取向、思想方法与观念，调用已学的必备知识和关键能力所表现出来的情意价值。下面以例 4 为例。
例4（2019 年北京卷第 27 题节选）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接 K1 或 K2，可交替得到 H2 和 O2 。
①制 H2时，连接。产生 H2的电极反应式是 。
②改变开关连接方式，可得 O2。
③结合①和②中电极 3 的电极反应式，说明电极 3 的作用：。
该题从必备知识、关键能力、学科核心素养、核心价值这 4 个维度进行了考查。由表 3 可知，试题从过去仅仅关注“知识+能力”的双向细目表转向关注学科核心素养与核心价值的能力矩阵，实现了“知识+能力+价值”多维度全方位的覆盖，实现了从能力立意向素养立意迈进。
3.考查要求兼顾基础性和创新性，强调在知识的迁移应用中体味学科的核心价值
由表 4 可见，各套试卷均体现出“基础+创新”的特点，特别重视基础知识的广覆盖、低视角，强调教考互动，有利于引导中学教学重视基础，夯实基础，让学生基础扎实牢靠；在基础扎实的基础上，追求试题的综合性，强调知识点融会贯通、交织成网，强调散点知识结构化、网络化； 试题情境从生活实践和学术探索遴选很多，但是能力层次达到“应用”的不是太多，试题强调学以致用，强调知识的应用迁移价值，但是也特别注意分布的层次性。6 套试卷都特别注意高阶思维的考查，注重学生创新意识和创新思维的考查， 主要考查考生的审辩性思维、设计评价思维、开放性思维，分值占比虽然不高，但却起到了画龙点睛的作用，使得整份试卷错落有致，考生在解题的过程中各个层阶的能力也得到了很好的培养，在知识的迁移应用中体味到了学科的核心价值。
三、教学启示
1.关注真实情境的创设，让学生在体验中感悟核心素养的落地
高考化学评价体系的维度之一为考查情境，因此，高中化学课程教学应倡导真实情境的创设，让学生在体验中感悟核心素养的落地。真实情境的教学是将课堂与现实链接，是将学科问题与真实问题链接，是培育学生学科核心素养最好的教学方式之一，其教学流程与学科关键能力、学科核心素养之间的关系如图3所示。基于真实情境的教学应适当引入真实的问题情境，要求学生首先将真实问题抽象简化为化学问题，再提取有效信息并进行有效整合，进行化学抽象，并初步进行化学建模，在这个过程中培育学生的理解与辨析能力。化学问题则需要学生利用学科大概念的统摄迁移功能进行解决，在这个过程中，教师可以培育学生的分析与推测能力、归纳与论证能力。同样，化学问题的解决不是为了解决某个单一真实问题，而是要将解决问题的经验归纳总结，进行思维建模，在不断反思过程中优化模型，远迁移解决类似的其他现实问题，培育学生的探究与创新能力。在整个真实问题的解决过程中，学生的化学学科核心素养得到了积极发展，学生的化学思维品质也得到了有效提升。
图 3 基于真实情境的教学设计模型
2.积极践行项目化学习，让学生在深度学习中提升学科关键能力
高考化学评价体系的另一维度是考查内容， 因此，高中化学教师在课堂教学过程中应充分关注内容要素，积极倡导项目化学习。项目化学习的教学设计如图 4 所示，即从社会热点问题、学术前沿问题、工业生产问题、生活实践问题中确立项目；根据课程标准要求、学业质量标准要求、考试大纲要求、学科核心素养培育要求拆解项目。拆解项目过程中首先要明确项目的核心概念，然后根据核心概念蕴涵的视角设计单元大任务，进而分解形成课时任务。在设计学习活动时， 化学教师需注意核心大概念的迁移类比功能，将核心大概念的内涵设计成核心问题，通过问题链的形式形成有效逻辑，将复习内容维度蕴涵的知识与方法外显化，将复习内容需要培育的关键能力程序化，将复习内容可以发展的学科素养工具化，将复习内容可以挖掘的核心价值自然生成。
图 4 基于项目化学习的教学设计模型
3.努力挖掘多视角分析问题，让学生在高阶思维培育中内化核心价值
高考化学评价体系的第三个维度是考查要求，因此，高中化学课程教学 应充分考虑知识发展的自然逻辑，积极倡导思维进阶教学。基于思维进阶的教学设计模型如图 5 所示，可以根据情境的真实、复杂程度对其进行进阶设计，以此开展活动设计。活动的设计要遵循知识生成的逻辑，以“电解质溶液曲线分析”为例，首先让学生分析理想简单体系中水的微观粒子行为，并让学生将微观行为用微观示意图形式具象表达出来， 发展学生的宏观辨识与微观探析素养；其次将情境由理想简单进阶为简单复杂， 让学生分析NaHCO3 溶液中微观粒子行为，自主建构电荷守恒、物料守恒与质子守恒，发展学生变化观念与平衡思想；第三，将情境进阶为真实简单，让学生自主分析向 NaHCO3 溶液中滴加 HCl 滴定曲线，自主寻找滴定终点等关键要素，优化模型；第四，在真实复杂体系中让学生分析向 Na2CO3 溶液中滴加 HCl 滴定曲线，感悟连续滴定与直接滴定的区别，寻找合适的指示剂并分析滴定终点，形成思维模型；最后，在真实问题情境中，让学生自主分析向己二酸溶液中滴加 HCl 滴定曲线，结合前面思维模型，让学生思考滴定曲线为什么采取函数变换，如何从一次函数中快速读取 Ka1 和 Ka2， 如何快速分析每个点的各微粒的浓度大小关系， 发展学生的科学探究与创新意识。整个教学设计，无论是情境线、活动线、建模线，还是素养线， 都遵循知识生长的规律层层递进，丝丝相扣，由浅入深，由表及里，不断指向真实情境问题的解决，让学生在高阶思维培育中内化核心价值。
参考文献：
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