科学素养导向下初中试题情境化设计的突破性实践

整合；探究性任务；科学教育评价

一、情境化命题的深度开发：从生活场景到科学探究

情境是问题的策源地，也是答题要素的来源之一。试题要求学生结合曲线图、图示或表格查找信息，用科学知识来解释信息，或运用科学方法得出这些信息背后的结论。这些情境中的图、表就是非连续性文本。文本组合是指围绕某个主题将两个以上内容相关的文本通过某种方式进行组合。

案例1 ：台风、地震等应急方案设计（地球与宇宙领域）

【试题来源】浙江省2024、初中学业水平考试科学试卷 24 题、2025 年一模试卷17 题。

【情境设置】基于台风“梅花”路径数据，设计渔港固定方案、风力分析及避险指南。

17.2025 年3 月缅甸发生7.9 级地震，我国云南瑞丽等多地也有明显震感。

（1）此次地震的原因是由于印度洋板块和亚欧板块相互 ▲ 造成太平洋机（2）中国政府派遣救援队赴缅实施国际救援，随队医疗组 .【核心素养指向】科学观念：利用气压差解释风力变化规律（物理概念迁移）模型建构：通过力学分析设计渔船固定方案（工程思维）

态度责任：撰写居民避险指南（科学传播与社会参与）

【设计意图】通过真实气象灾害事件，整合地理、物理与社会责任，考察复杂问题解决能力

案例2 ：古村落生态改造（物质科学领域）22. 受《天工升物》中枯棒汲水（图甲）启发，小明自制了“杠秆密度计”如图乙，将一轻质细硬杆用细线固定在 0 点并悬挂起来，

物块固定悬挂在A 点，把不计质量的矿泉水瓶装满水，用细线悬挂在杆上，将悬挂点移至 B 点，使杆在水平位置平衡。换用相同的矿泉水瓶装满不同液体，重复以上操作，在杆上可标出悬挂点B1、B2、B3··对应密度的刻度值。（1）如图甲所示，若向下拉绳子，则放下空桶时，桔为 ▲ 杠杆。

（2）如图乙所示，若测得 B、B2 到0 点的距离分别为1、12，则 B2 点标注的密度值为 ▲ （用p 水及题给字母表示）

（3）为了制作出精确度更高的“杠杆密度计”，下列改进措施可行的是_ ▲

A. 把0 点位置往物块一侧移动一段距离

B. 减小物块的质量

C. 减少加入杯中的液体

【情境设置】以国家卫键提出“体重管理年”及温州雁荡山境区改造为背景，设计健康、碳排放计算、污水处理系统及建筑材料导热分析。16.2025年3月，国家卫健委提出实施“体重管理年”三年行动，表明健康体重管理的重要性。

【核心素养指向】

能量守恒观念：对比太阳能与传统路灯碳排放（能量转化分析）物质循环思想：绘制人工湿地处理流程图（化学与生态整合）工程设计与数据分析：夯土墙导热系数差异分析（数据建模能力）【创新点】融合本土化情境与工程实践，体现“科学服务于社会”的价值观。

二、探究性任务的优化设计：从实验操作到高阶思维

所谓高阶思维，是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，对应的认知维度为分析、评价和创造。思维类试题的测量目标设计时，核心概念与关键能力的整合力求适切、有效，同时要与学生的年龄特点及教学实际相符。引导教学既要重视概念与概念的整合以形成科学大概念，同时还要重视概念与能力、能力与能力的有机整合，以有效解决复杂问题。实验题示例：神秘液体鉴定（物质特性探究）

【试题来源】浙江省2024 年科学试卷第26 题（导体电阻实验）【任务链】1. 基础操作：使用密度计、pH 试纸鉴别酒精、醋酸、浓盐水（实验技能）2. 概念理解：解释导电性差异的微观本质（分子结构与性质关联）

. 进阶推理：分析混合液体产生气泡的反应类型（化学变化本质）

【评分标准】

合格层：工具使用正确（操作规范）良好层：建立性质与结构的逻辑关系（模型认知）优秀层：提出异常现象的解释方案（创新思维）数据处理题：新能源汽车电池衰减研究（能量领域）

【试题来源】八年级联考科学试卷第27 题（血沉实验数据分析）

【任务设计】

1. 信息转化：绘制温度与容量保持率的散点图（数据可视化）

2. 模型建立：拟合衰减速率的数学关系（线性/ 非线性分析）

3. 策略生成：提出延长电池寿命的科学建议（技术应用能力）

【素养指向】证据意识（数据处理）、模型认知（数学建模）、社会责任（可持续发展理念）

三、跨学科整合的实践路径：从知识拼接到深度学习

设计此类试题情境时，原始情境必须真实、科学。命题时对原始情境可能需要多次加工，加工情境时既要围绕测量目标，又要贴近学生的学习与生活。加工后的情境内涵丰富，对情境阅读本身有较高的能力要求。

STEM 项目题：西湖水质监测浮标及水火箭实验设计【试题来源】星光联盟九年级试卷第21 题（水火箭实验）

21.如图甲所示为水火箭制作项目化活动，在可乐瓶中装入适量的水，再用带有打气管的塞将瓶口塞住，最后配置上火箭顶端的整流罩，将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向氟内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭竖宣向上飞起。（1）瓶内的水向下喷出的同时水火箭向上运动，这是因为_ 二

（2）若水火箭发射前的总质量为2千克，则当水火箭竖直上升至10米高时，水火箭克服自身重力做功将_200焦（选填“等于”、“大于”或“小于”）：

（3）图乙为水火箭发射后的速度一时间图像，则t：、ta.、ts时刻中水火箭受到平衡力的时刻有

【任务链】

科学：分析富营养化与藻类关系（生物与化学整合）

技术：选择溶解氧传感器安装位置（工程实践）

数学：计算浮标体积满足浮力要求（公式应用）

社会：撰写环保倡议书（科学传播）

【真实成果】杭州某中学设计方案被西湖管理处采纳，体现“做中学”理念。伦理思辨题：人工智能诊断系统的医疗应用

【试题来源】八年级联考试卷第13 题（电磁铁应用）

【情境设计】结合AI 医疗诊断的准确率与误诊风险，设置辩论任务：1. 事实分析：计算误诊概率（数学运算）

2. 价值判断：论证AI 替代医生的可行性（伦理权衡）

3. 解决方案：设计人机协同机制（创新应用）

【思维进阶】从数据计算到伦理决策，培养批判性思维与社会责任感。四、命题质量的迭代升级：从传统题到素养题此类问题设计应充分分析目标与情境要素的复杂性，在此基础上通过充分整合各要素以设计有价值的挑战性问题。有价值是指问题的

思考和解决有利于发展学生的科学素养，挑战性是问题的解决策略缺乏可直接参考的经验，需要经历一定的探索过程后方能做出选择和加工，包括对知识、方法、组织策略、表达方式等的选择和加工，其核心涉及决策思维。决策思维越复杂，相应问题的挑战性就越大。改良案例：串联电路电压计算题

可请并探究灯泡最大工作电压，小明添加电表等元件进行进一步探究，电路如图乙所示，实验中使14.3＼～0.16 8-n0④6

【原题缺陷】浙江省2024 年试卷第11 题（传统电路计算）

【优化方向】植入真实电器故障情境：

1. 情境改造：民宿LED 灯亮度不稳定问题（生活化场景）

2. 任务设计：

解释电阻变化对亮度的影响（科学观念）

提出三种稳定方案（发散思维）

评估方案成本效益（工程决策）

【改良效果】从公式套用升级为问题解决，强化实践导向。

五、实践反思与命题前瞻

1. 改革成效验证

宁波镇海区试点学校数据显示，情境类试题使科学高阶思维得分率提升14% ；

跨学科整合试题（如STEM 项目题）在浙江省青少年科技创新大赛中获奖率提高20%。

2. 技术赋能命题创新

AI 辅助系统：基于“之江教育智脑”分析试题与课标匹配度（如检测“探究实践”类题目占比）；虚拟仿真实验：如模拟火星基地生态问题（九年级试卷第29 题电动机提铝块实验的延伸）。3. 未来发展方向

智能情境生成：利用自然语言处理技术自动生成本土化命题素材；

动态难度调控：通过大数据分析实时调整试题认知需求梯度。

六、基于SOLO 分类理论，设计科学、精细的评分细则

评分细则是评分的重要标准，是影响试 涉及的答题要素较多、认知水平较高、赋分值也较大，因此评分细则的设计要求也较高。SOLO 分类理论是设计测量高阶思维试题评分细则的重要依据之一，该理论的基本特点如表1。

应用 SOLO 分类理论设计评分细则时，可以通过分析学生答题中涉及的能力和思维操作等特点，以确定其 SOLO 层次，从而给予相应的赋分。此类评分细则的设计过程一般包括梳理答题要素、构建评分标准以及设计答题示例等。

例1 的评分细则制订流程示例如下：

（1）梳理答题要素

知识要素：1 雨滴中单色光的形成；②光经过雨滴发生了反射、折射现能力要素，③单免光经雨滴折射后的免度差异

4 雨滴的高度对进入人眼单色光种类的影响（体现阅读并获取信息能力）；5 大量雨滴的综合效果（体现分析与推理的能力）。（2）构建分层评分标准、设计答题示例抽象拓展结构（5 分）：能准确获取信息，综合运用光的反射、折射等知识以及分析、推理等能力对彩虹的形成作出且符合证据、符合原理和符合逻辑的解释。

答题示例：太阳光经雨滴发生折射形成各种单色光，各种单色光经雨滴的反射和折射后以不同角度射出，高度不同导致经雨滴折射进入人眼的单色光不同，

数量巨大的雨滴最终导致各种单色光大量进入人眼，使人观察到彩虹。

运用SOLO 分类理论设计评分细则时，梳理的答题要素要体现综合性，即知识与能力并重；构建评分标准时要兼顾思维的广度与深度；设计答题示例时，应尽可能切合学生答题实际，体现真实性与多样性。只有这样，才能体现评分细则的系统性、科学性与可操作性。结束语：让试题成为素养生长的催化剂

当一道道试题化作探索世界的“罗盘”，当科学考场变为创新实践的“孵化器”，核心素养才能真正落地生根。浙江省的科学命题改革启示我们：唯有扎根真实情境、聚焦学科本质、打破领域边界，方能培养出兼具理性思维与社会担当的未来公民。这需要教育工作者持续突破命题舒适区，在“知识立意”向“素养立意”的转型中，蹚出一条科学教育现代化的新路径。

参考文献

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浙江省教育厅《义务教育课程改革指导意见》PISA 2025 科学测评框架