指向化學學科核心素養(yǎng)的高三原創(chuàng)試題命制

張莉娜 賀 新 陳健偉

(1.北京教育學院數(shù)學與科學教育評價研究中心 2.中國人民大學附屬中學)

隨著考試大綱的取消,新課程的高考要依據(jù)?普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)?(以下簡稱“課程標準”),實施素養(yǎng)導向的考試評價.課程標準基于學科本質,凝練了化學學科核心素養(yǎng),包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”,并明確指出,高中化學課程的教學和考試評價都要以發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)為主旨,開展“素養(yǎng)為本”的教學,倡導基于化學核心素養(yǎng)的評價,即依據(jù)化學學業(yè)質量標準,評價學生化學核心素養(yǎng)的達成情況.我們以原創(chuàng)試題“嫦娥五號上的國旗”為例,介紹命制指向化學學科核心素養(yǎng)的高三原創(chuàng)試題的思路以及試題的使用.

1 “嫦娥五號上的國旗”試題命制依據(jù)

化學學科核心素養(yǎng)的高三試題命制旨在依據(jù)課程標準檢測學生素養(yǎng)的達成情況,為改進教學,促進學生發(fā)展服務.因此試題應以課程標準為依據(jù),以化學學科核心素養(yǎng)為導向,準確把握“素養(yǎng)”“情境”“問題”和“知識”這4個要素在命題中的定位及相互聯(lián)系,構建以化學學科核心素養(yǎng)為導向的命題框架,如圖1所示.

圖1

上述框架表明,“情境”和“知識”同時服務于“問題”的提出與解決;“問題”指向評價關鍵能力的達成程度,例如“理解”“應用”等;“知識”指向具有促進學生形成化學核心素養(yǎng)價值的重要概念,例如“物質結構”“化學反應”等;“情境”是表現(xiàn)問題的素材和載體,承載供給信息等作用.“問題”“情境”“知識”三者之間存在著密切的聯(lián)系;情境的設計、知識的運用、問題的提出與解決均應有利于實現(xiàn)對學生化學核心素養(yǎng)的評價.

2 “嫦娥五號上的國旗”試題命制思路

依據(jù)上述框架,呈現(xiàn)原創(chuàng)試題“嫦娥五號上的國旗”及其解析.

【試題】北京時間2020年12月17日1時59分,嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗著陸場安全著陸,這標志著探月工程嫦娥五號任務取得圓滿成功.嫦娥五號任務不僅標志著中國航天向前邁出了重大一步,也將為深化人類對月球成因和太陽系演化歷史的科學認知作出貢獻.嫦娥五號上的國旗科技含量十足,能夠耐高、低溫,防靜電,防月球塵埃,在月球表面極端惡劣的環(huán)境下,依然可以不褪色、不串色、不變形.這面國旗以國產高性能芳綸纖維材料為原料,包含多項高科技技術:利用“高效短流程嵌入式復合紡紗技術”,國旗面料攻克了高模量差異纖維高品質紗線制備的技術難題,利用“優(yōu)質天然高分子材料的超細粉體化及其高附加值的再利用技術”制備了微納米蠶絲粉體;利用小分子調控技術實現(xiàn)了芳綸纖維的結構調控及顏色構建,并在此基礎上實現(xiàn)了極端紫外條件下優(yōu)良的耐日曬牢度;利用其與顏料粒子的協(xié)同作用,從本質上解決了極端條件下顏料熱升華及熱遷移牢度問題.

通過這些高科技技術,最終實現(xiàn)了嫦娥五號在月球上展現(xiàn)的那一抹“中國紅”.芳綸MPIA 的合成路線如圖2所示.

圖2

(1)嫦娥五號上的國旗具有的科技含量有_________(填序號).

①耐高、低溫

②防月球靜電、塵埃

③極端惡劣的環(huán)境下,可能會褪色、串色或變形

(2)A 是一種芳香烴,其名稱為________;反應條件a為________.

(3)B到C的反應類型為________.

(4)下列關于D 的說法正確的是________(填序號).

①與A 互為同系物

②同分異構體共有2種

③可直接與酸性高錳酸鉀反應生成F

④一氯取代產物有3種

(5)Ce4＋可將D 氧化為E,生成Ce3＋,反應過程中D 和Ce4＋的物質的量之比為_________.

(6)下列關于高性能芳綸纖維材料的敘述正確的是_________(填序號).

①是有機高分子材料

②主要成分是纖維素

③小分子調控芳綸是化學變化

④利用芳綸與顏料粒子的協(xié)同作用,能促進顏料的升華

(7)請寫出G 的結構簡式:_______.

(1)①②.

(2)苯;濃硫酸、濃硝酸、加熱.

(3)還原反應.

(4)①③.

【試題分析】關于本試題設計的分析.

1)測試對象(學生水平)

本試題的測試對象為高中三年級的學生,這部分學生是在完成必修和選擇性必修化學學習的基礎上,選擇化學作為計入高校招生錄取總成績的學業(yè)水平考試科目.

2)測試宗旨(核心素養(yǎng))

2.1.3 冠幅 冠幅表示植株的蓋度。2015年4種種植模式油用牡丹的冠幅表現(xiàn)為：油用牡丹-碧桃套種>油用牡丹-核桃套種>油用牡丹單一種植>油用牡丹-香椿套種；2016年油用牡丹的冠幅表現(xiàn)為：油用牡丹-香椿套種>油用牡丹-碧桃套種>油用牡丹-核桃套種>油用牡丹單一種植。油用牡丹-香椿套種在2015冠幅最低，而2016年冠幅最大，說明，該模式油用牡丹的長勢最明顯，其次是油用牡丹-碧桃套種模式的生長較好。

本題測試宗旨主要是“證據(jù)推理與模型認知”的化學學科核心素養(yǎng),涉及“宏觀辨識與微觀探析”和“科學態(tài)度與社會責任”核心素養(yǎng)的考查.要求學生能從原子、分子水平認識物質的組成、結構、變化,能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題;具有證據(jù)意識,能基于證據(jù)對物質組成、結構及變化提出可能的假設,通過分析推理加以證實或證偽;建立觀點、結論和證據(jù)之間的邏輯關系,并能運用模型解釋化學現(xiàn)象.

3)測試載體(真實情境)

本試題以我國探月工程嫦娥五號返回器著陸的新聞等為背景,創(chuàng)設了真實、有意義的測試情境:研究芳綸MPIA 的合成路線.結合中學的教學實際,設計出該試題的測試任務,有利于考查學生從微觀(官能團)視角分析有機物的性質及反應,同時也能促進學生思考、推理和判斷分析水平的發(fā)展,有利于測試學生“證據(jù)推理與模型認知”核心素養(yǎng)的達成水平.

4)測試任務(實際問題)

課程標準要求學生“能寫出烴及其衍生物的官能團、簡單代表物的結構簡式和名稱”“能描述和分析各類有機化合物的典型代表物的重要反應”“能綜合應用有關知識完成推斷有機化合物、檢驗官能團、設計有機合成路線等任務”“能對單體和高分子進行相互推斷,能分析高分子的合成路線”.本題依據(jù)測試宗旨和目標,基于真實、有意義的測試情境向學生提出了7個實際問題,涉及物質的組成、結構、性質,物質轉化,定量分析等方面,同時考查了學生依據(jù)情境信息分析推斷得出結論的能力.試題依托合成路線圖,將化學知識與前沿科學技術融合在其中,要求學生在理解合成路線的基礎上,能依據(jù)情境信息進行分析推斷,判斷反應類型,書寫苯等典型有機物,并根據(jù)高中階段重要的有機反應等知識推斷有機化合物、分析有機合成路線,對單體和高分子進行相互推斷.

試題充分體現(xiàn)了測試任務與真實情境之間的緊密聯(lián)系,符合當下的素養(yǎng)考查趨勢.

第(1)問和第(6)問要求學生從情境信息中分析出嫦娥五號上的國旗具有的科技含量,并得出高性能芳綸纖維材料的相關推斷結論,測試學生“證據(jù)推理與模型認知”“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)(學業(yè)質量水平3:能說明官能團對物質性質的影響;能結合實際問題情境認識有機化合物轉化和合成在社會經濟可持續(xù)發(fā)展、提高生活質量等方面的重要貢獻)是否達成.

第(2)問和第(3)問要求學生掌握典型有機物苯的名稱及其重要反應、有機反應類型等知識,測試學生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)(學業(yè)質量水平4:要求學生能在物質及其變化的情境中對物質及其變化進行分析和推斷)是否達成.

第(4)問具有一定綜合性,需要學生認真理解有機合成路線圖中物質轉化關系,綜合運用同系物、同分異構體和有機反應的相關知識,并能對單體和高分子進行相互推斷,能分析高分子的合成路線,測試學生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)(學業(yè)質量水平4)是否達成.

第(5)問要求學生在綜合運用氧化還原相關知識的基礎上進行定量分析,推出合理的結論,測試學生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)(學業(yè)質量水平3)是否達成.

第(7)問需要學生分析有機合成路線圖中的物質轉化關系,對單體和高分子進行相互推斷,能分析高分子的合成路線,測試學生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)(學業(yè)質量水平4)是否達成.

5)解決問題的工具(化學知識)

本試題要求學生運用已有的知識及從試題中領悟到的相關知識來解決所提出的問題,這些知識包括:掌握典型有機物的組成、結構與反應[第(2)(3)(6)問];通過定性和定量分析得出氧化還原反應中氧化劑和還原劑的比例[第(5)問];對有機物以及有機合成路線進行分析和推斷[第(4)(7)問].

3 “嫦娥五號上的國旗”試題應用及反思

“嫦娥五號上的國旗”是高三化學檢測題,用于有機化學的學習和復習檢測,幫助學生鞏固和活化知識.試題根據(jù)課程標準,從科技前沿的實際問題入手,以文字敘述和有機合成路線圖的形式將物質組成、結構、性質與轉化、定量分析等相關知識包裝起來,創(chuàng)設真實、有價值、有較高思維要求的問題情境,不僅引導學生關注了科技前沿問題,而且考查了學生對化學基礎知識和理論的理解,并遷移應用到真實問題的分析和解決的過程中,該試題能有效地評價學生在陌生的情境中,能否將知識融會貫通,能否基于“證據(jù)推理與模型認知”和“宏觀辨識與微觀探析”推理得出有機物的合成路線.