核心素养导向的初中化学综合性试题的命制与评估

摘"要："基于新课标对试题设计的要求，从试题情境的选择、素材梳理、命题多维细目表的制定及试题编制过程等，探讨核心素养导向下初中化学综合性试题的命制。优良的试题能够传达健康生活理念，促进学生参与社会决策，培养科学态度和绿色发展观念，同时提升学生对化学学科的理解和实验探究技能，有助于实现以核心素养为导向的教学目标。关键词："初中化学；核心素养；综合性试题；命制与评估1"研究背景《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）明确提出，教师需引导学生在广泛的学科领域内，整合化学与其他学科的知识，用以分析和解决实际问题。“新课标”中的“学业水平考试”部分特别强调，试题设计应以核心素养为导向，积极探索与之相契合的试题设计原则。考试内容应围绕学习主题和关键概念，构建真实情境，合理增加应用性、探究性和综合性试题的比例，从而全面评估义务教育化学课程的学业水平［1］。高质量的综合性试题不仅担负着实现立德树人、选拔人才、指导教学的重任，而且还能引导教学构建知识间的内在联系，协助学生掌握知识的内在规律［2］。“综合性”注重知识的整合与贯通，试题通常覆盖“新课标”中多个学习主题的核心内容，全面考察学生的化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任等核心素养［3］。本文以“低糖饮食健康生活”为背景，进行核心素养导向的初中化学综合性试题的命制实践。希望通过这一实践，为广大的命题教师提供参考和借鉴。2"试题情境的选择为提高化学学业水平考试试题的科学性，采用基于真实情境的命题方法是一种有效途径［4］。“新课标”强调“化学与社会·跨学科实践”，要求学生掌握均衡膳食结构图，理解主要营养成分，并熟悉食品添加剂及法规，旨在增进健康饮食认知和营养知识［5］。“新课标”关于学业质量描述还强调对化学相关社会议题的辩证分析能力，鼓励学生形成健康生活方式的初步概念，表明“新课标”不仅传授化学知识，还培养批判性思维和社会责任感［6］。随着血糖偏高人群的增加和健康意识的提升，低糖饮食成为趋势，一些无糖食品因添加新型甜味剂而受欢迎，但其使用存在争议。基于上述背景，选择“低糖饮食健康生活”作为初中化学综合性试题的情境命题，既把视角放置于百姓关切点，也符合“新课标”的要求；将化学知识与现实生活结合，增强学生的科学素养和社会责任感。3"试题命制过程3.1"情境素材梳理过去几十年，随着经济条件的改善，全球糖需求和消费量显著增长。然而，高糖摄入与多种健康问题相关，世界卫生组织因此建议限制游离糖摄入至总热量的10%以下。为追求健康生活方式，人们开始减少高糖食物的摄入，转而选择非营养性甜味剂（NNS）的产品，这些产品通常低热量或零热量。NNS分为天然和人工两种，天然代糖如山梨醇和木糖醇，人工代糖如阿斯巴甜、安赛蜜和三氯蔗糖。天然代糖更受青睐，尤其是从水果和蔬菜中提取的木糖醇。科研人员正在研究通过还原糖催化氢化生产木糖醇的方法，主要原料是木聚糖，而玉米芯是制备木聚糖的主要原料。中国作为玉米生产大国，每年有大量玉米芯可用于生产木聚糖，这为天然代糖的生产提供了原料保障［7］。这些信息表明化学与生活观念、生活质量和生产活动紧密相连，为命制试题提供了丰富素材。结合情境命制试题能促使学生将化学知识应用于实践，认识化学解决现实问题的价值，并提升他们的科学思维和社会责任感。3.2"制作命题多维细目表在命题阶段，教师需要参照“新课标”对综合性试题的“核心素养”“学业质量”“题型”“分值”以及“预设难度”等因素进行预先规划，以制定一份初步的命题细目表；考虑到不同情境下的试题在知识覆盖范围和对学生思维能力的考察方面存在差异［8］，在命题过程中，教师应针对选定的具体情境，对试题的“情境设计”“任务类别”“课程内容”等方面进行具体分析和预设，以完善命题多维细目表（见表1）。试题的有效性和科学性可以在测试结束后，通过与命题多维细目表的匹配程度来评估，匹配度越高，则试题的有效性越强。采用这种方法，教师可以确保所设计的试题不仅覆盖了必要的知识点，而且能有效评估学生的核心素养和学业质量水平，进而促进学生综合能力的提升［9］。综合性试题的命制旨在广泛覆盖初中化学的核心素养，涵盖四个主要领域。学业质量从“物质组成与性质”“物质的化学变化”“实验探究”“社会实践”四个维度进行评估，能力要求包括识别应用、抽象表征、定性认识、定量应用、信息加工、条件控制、价值理解等等。设计问题从简单到复杂逐步展开，确保学业质量要求在试题中逐步体现。情境设计是命题的关键环节，分为“生产生活”“实验探究”“文化传承”和“科技前沿”四大类。这种分类有助于将化学知识与实际情境结合，提升学生的应用和问题解决能力。试题任务可分为“记忆与识别”“理解与应用”“分析与评价”三个级别，每个级别对应不同的认知水平。在对应课程内容时，教师需要根据具体情境，细致分析“新课标”中的学习主题和内容。在化学核心素养的指引下，梳理情境素材可将本试题设计为综合性试题，总分为10分，预计难度系数为0.4～0.5。试题的学业质量从“物质组成与性质”到“物质的化学变化”再到“实验探究”最后落脚于“社会实践”维度，能力要求有识别应用、定性认识、定量应用、条件控制、价值理解等，展现出螺旋上升的特点。情境设置从“生产生活”到“科技前沿”，再到“实验探究”，最终回到“生产生活”，构建了一个完整的情境循环。考查范围聚焦初中化学学习五大主题：（1）物质的性质与应用：聚焦于常见的酸、碱、盐等物质，探讨认识物质性质的策略和方法。（2）科学探究与化学实验：着重考察学生进行化学实验探究的能力与方法，同时培养他们的科学探究精神。（3）物质的组成与结构：深入探讨认识物质的组成与结构的方法，以及研究物质组成与结构的重要性。（4）物质的化学变化：考察化学反应及其遵循的规律，以及认识化学反应的方法。（5）化学与社会·跨学科实践：强调化学反应的应用价值，探讨化学与健康等的联系。整道综合性试题的设计如图1所示，试题设计分四部分，每部分均与化学核心素养相对应，促进学生综合能力的提升。这样的设计不仅能够衡量学生对化学知识的掌握情况，还能检验他们在不同情境中应用这些知识的能力，为他们在未来的学习和实践中打下坚实的基础。3.3"编制试题糖是人体营养的重要组成部分，主要功能是提供能量，对维持日常活动和生理功能至关重要。青少年时期，随着身体的快速成长，对能量的需求更高，因此不应忽视谷物类食物的摄入。本试题第Ⅰ部分聚焦“糖类的作用”，旨在探讨这些有机物质对生命活动的影响，理解糖类作用有助于做出明智的饮食选择。这不仅能提高学生对糖类作用的认识，还能激发他们对健康饮食的兴趣，促进形成科学的饮食观念。设计题目如下：近年来，低糖饮食成为百姓关注的热点。Ⅰ.糖类作用人每天要摄入一定量的"""""等化合物以维持血液中一定浓度的葡萄糖，如果摄入糖类过少则易造成"""""，出现乏力、休克等症状。答案：Ⅰ．淀粉（1分）；低血糖（或血糖含量太低）（1分）第Ⅰ部分被设计为基于生活情境的试题，重点关注“化学观念”的考查。评估学生对化学在提升营养保健及战胜疾病方面贡献的认识。通过此设计，学生能认识到化学不仅是理论学科，还广泛应用于实际生活中，对改善营养、预防和治疗疾病至关重要。将化学知识应用于实际情境，旨在增强学生对化学的兴趣，提升科学思维和问题解决能力。黑龙江省部分企业利用玉米芯通过木糖水解液生产木糖醇，当前产率为6.5%［10］。最新科研成果通过采用瞬间气流膨化技术破坏玉米芯中的木质素结构，再使用酶解法生产木聚糖，将产率提高到22.80%。这一进展有望大幅提升木糖醇产量，对企业具有显著的经济效益。这种创新的生产方式还有助于推动地方经济的发展。第Ⅱ部分试题将关注“代糖生产”，结合最新科研数据设计问题和讨论，为相关行业提供参考和启发。结合科研数据设计题目如下：Ⅱ.代糖生产代糖是一类替代蔗糖等天然糖的非营养性甜味剂，木糖醇是一种常见的代糖。木聚糖是生产木糖醇的原料，具有可燃性。科研人员研究用玉米芯膨化后辅助酶解法制备木聚糖［11］。两组实验情况如下表所示。序号①组实验②组实验实验条件膨化机内无水情况下，在不同压力下实验膨化机内添加不同比例的水，在压力1.4MPa下实验实验数据图（1）①组实验中无水条件下，1.2MPa时木聚糖的制得率最高；②组实验中压力为1.4MPa时，"""""条件下木聚糖的制得率最高。（2）比较两组实验数据，推测进行①组实验时，压力提高至1.4MPa时木聚糖制得率下降的可能原因为：膨化机内物料的温度过高，打开膨化机接触空气，"""""。答案：Ⅱ．（1）膨化机内添加入10%的水量（1分）（2）木聚糖发生燃烧生成了二氧化碳等物质（合理答案均可，1分）第Ⅱ部分关注的是科技前沿的情境化试题，特别突出了“化学思维”核心素养的培养。第（1）题的目标是评估学生对科学探究实践性和思辨性的认识，通过分析实验数据和图像，要求学生从基础的记忆与识别提升到理解与应用，属于学业质量“物质的化学变化”维度，需要学生既要能“信息加工”又能进行“条件控制”。本部分引入了当前科学界关注的代糖概念，并探讨了代糖生产的相关步骤。学生需分析实验图像数据，对比两组实验结果，发现当压力设定为1.4MPa且膨化机内无水时，木聚糖的制得率比较低。加水可显著提高制得率，尤其在加水量为10%时达到峰值。学生可解释②组实验中压力增至1.4MPa时制得率提高，而①组实验中制得率低的原因。这里还考查了对“燃烧三要素”（温度、氧气和可燃物）的理解和应用。根据题目中木聚糖“具有可燃性”的提示，以及“膨化机内物料温度过高”及“接触空气”的条件，学生可推断①组实验中玉米芯可能因高温和接触空气而发生燃烧，导致木聚糖制得率降低。第II部分试题要求学生从新的信息中提取关键点进行证据推理、分析判断、解释数据和现象，以便理解反应条件如何影响物质变化。通过这样的设计，试题不仅测试了学生的化学知识，还锻炼了他们的科学探究能力和批判性思维能力。第Ⅲ部分聚焦于“代糖研究”，特别关注木糖醇。本研究的目标是通过深入应用常见化学试剂的性质，结合初中化学教学中的基本实验设备，进一步探究木糖醇分子结构，引导学生更科学地进行实验评价。研究流程将遵循从定性观察到定量测定的标准化学研究路径，以此展现科学探究的严谨性和逻辑性，培养学生的科学推理能力和解决问题的技巧。试题设计如下：Ⅲ.代糖研究兴趣小组同学取1.52g木糖醇按照下图装置测定木糖醇的化学式。试验后测得B装置增重了1.08g，C装置增重了2.2g。［已知木糖醇含有碳、氢、氧三种元素，相对分子质量为152。实验前已排尽装置内空气，使用药品均足量。］（1）本实验中装置D的作用是"""""。（2）计算可知木糖醇的化学式为"""""。（3）若装置A中缺少氧化铜网，将导致测得的木糖醇中氧元素含量"""""（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。答案：Ⅲ.（1）防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置影响测定结果（合理答案均可，1分）（2）C5H12O5（1分）（3）偏大（1分）第Ⅲ部分试题旨在加强学生的“科学探究与实践”能力。第（1）题测试学生根据实验目的选配合适的实验材料和设备的能力。第（2）题根据“新课标”中提到“学习利用物质的性质和化学反应探究物质组成的基本思路与方法”的要求，是基于沪教版《化学》下册73页第7道习题基础上的拓展，通过让学生利用相对原子质量和相对分子质量进行物质组成的计算，旨在加深他们对物质结构和组成的理解，并提升应用质量守恒定律解决问题的技能。第（3）题要求学生能够全面分析定量研究中每一步操作的意义，这不仅需要学生理解操作的直接效果，还需要他们深入考虑这些操作对实验结果可能产生的影响。这题旨在培养学生的批判性思维和深入分析能力。第（1）（2）题属于理解与应用层面，属于学业质量“实验探究”维度中“条件控制”和“定量应用”的能力要求。第（3）题装置A中灼热的氧化铜网可以将生成的一氧化碳进一步氧化生成二氧化碳，若缺少氧化铜网的作用，则C中吸收到的二氧化碳的量将减少，最终导致测得的木糖醇中氧元素含量偏大，要求学生对实验操作进行深入的分析和评估，属于学业质量中“独立思考”的能力要求。这样的设计不仅检验了学生的基础知识水平，还测评了他们的高级思维技能，全面反映了化学学科核心素养的培养目标。第Ⅳ部分聚焦“代糖应用”，进一步探讨代糖在生活中的使用及其价值。本部分在提供科学合理的饮食建议的同时，激励学生积极探讨化学相关的社会热点议题，形成自己的判断。试题设计如下：Ⅳ.代糖应用木糖醇被广泛用于食品工业和作为糖尿病患者的糖替代品。1g木糖醇热量为2.4cal，1g蔗糖热量为4cal［12］，相较于蔗糖，木糖醇具有"""""的优势，替代蔗糖使用可以抑制体脂的积累等；然而木糖醇口服后通过肠道吸收的不足20%，一旦摄入过量易导致胃肠等不适，因此，尽管木糖醇是一种相对健康的糖替代品，但需"""""；口服的木糖醇大多由肝脏代谢，根据机体需要逐步转变为葡萄糖，葡萄糖在体内发生缓慢氧化反应的方程式为"""""。答案：Ⅳ．低热量（1分）；适量摄入，并注意个人的耐受性和身体反应（合理答案均可，1分）；C6H12O6＋6O2酶6CO2＋6H2O（1分）第Ⅳ部分设计又回归到生产生活情境，突出了化学知识对于生活的指导作用，并特别强调了“科学态度与责任”这一核心素养。第一问的目的在于评估学生分析数据得出结论的能力，而第二问致力于培养学生辩证分析问题的能力，第三问则是对机体内原理的理解分析。这部分的任务被归类为分析与评价，学业质量“社会实践”维度，需要学生既要能“独立思考”又要上升到“价值理解”层面。通过参与这类讨论，学生不仅能深化对化学知识的理解，还能发展批判性思维和解决问题的技能，为将来成为有社会责任感的公民打下基础。4"试题测评效果该试题结合文字描述、实验装置图示以及柱状数据图像等多种方式来呈现情境，展现了情境呈现方式的多样性和创新性。试题总分10分，从第Ⅰ部分到第Ⅳ部分分别设置了2、2、3、3的分值，实际测评试题各部分得分率如图2所示，总得分率为0.461，达到预期的难度目标。图2"试题各部分得分率该试题要求学生运用化学符号、文字、数字等多种形式进行作答，体