（本文发表于全国中文核心期刊《基础教育课程》2020年第8期） 摘 要：以科学史为情境的命题，情境陌生度、

 

（本文发表于全国中文核心期刊《基础教育课程》2020年第8期）摘要：以科学史为情境的命题，情境陌生度、知识复杂度和信息隐含度（情境三度）决定了试题的难度、信度和效度，同时也影响试题问题的挖掘基于“情境三度”，以燃素说为素材，通过“查询与获取：加工科学史素材，预定情境三度”“挖掘与设计：开发科学史问题，校定情境三度”“试解与反馈：修正科学史情境，确定情境三度”三阶段的命题技术，命制一道填空题。

关键词：科学史燃素说情境三度命题技术学习科学史能提高学生的科学素养，引导学生沿着科学家探究未知世界的道路走下去，像科学家一样理解科学本质，应用科学研究方法，从而形成科学精神正因为科学史是学习科学本质最重要的显现路径，科学史为情境的各项教学活动得到发展。

以科学史为情境的试题也比较频繁地出现在各地的中考试卷中与一般试题相似，科学史为情境的试题也是由测量目标、刺激情境和设问（应答）三要素组成科学史情境为测量目标服务，设问（应答）是基于科学史情境为背景挖掘的问题

科学史情境相当于为试题提供了素材，使测量的知识、思维、能力等目标都以其为载体获得实现以科学史为情境的命题，科学史情境的信息隐含度、情境陌生度和知识复杂度（下文简称“情境三度”）往往会影响这道题测量的知识、思维和能力

水平，决定着这道题的难度、效度和区分度等。

图1中的Q代表科学史情境的试题，则a、b、c的值决定Q的难度、效度和区分度等，也影响试题的测量目标的达成Q是a、b、c的函数，可用如下公式表示：Q=f（a，b，c）情境陌生度a指的是考生对刺激情境本身的熟悉程度。

考生对不同的科学史内容，感受到的情境陌生度不同，但此并非试题情境的不公平，相反这是反映学生不同科学素养水平的一个重要方面对试题本身来说，若考生对科学史情境陌生度越低，表明其对试题背景材料越熟悉，更有利于答题。

信息隐含度b指的是推动解决问题前进的动力因素（解决问题的有用信息）“淹没”在阻力因素和无关因素中的程度推动解决问题前进的动力因素越直接和明显，则信息隐含度越小，越有利于对问题的解决[1]知识复杂度c中的知识，指的是科学史本身包含着解决问题所需要的知识，如燃素说往往与燃烧条件、质量守恒定律等知识联系在一起。

    2020年浙江省初中学业水平考试（温州市卷）科学试卷第23题（下文简称为“第23题”）以燃素说为情境命制一道有温州特色的填空题之所以说有“温州特色”，是因为此填空题的第3小题在历年来试卷中都是考查判断、假设与推理等思维能力，并以多项选择的方式。

试卷中的真题如下：例：18世纪前后，人们把元素等同于一种在化学变化中不可再分的物质，即单质燃素说和“燃烧的氧化学说”一度成为科学家争论的焦点材料一：1723年，施塔尔提出燃素说：燃素也是一种元素，燃素存在于一切可燃物中。

如金属含有燃素，金属燃烧时金属释放燃素后成为金属灰（实际是金属氧化物）；金属灰与燃素结合又会重新变回金属材料二：1766年，卡文迪许制得氢气并认为它是燃素；1773年，舍勒研究发现，可燃物燃烧需要一种他称为。

“火空气”的单质参与；1784年前，人们认为水是一种元素；1796年，普里斯特利制得可在“脱燃素气”中燃烧的“可燃空气”，也把它当作燃素材料三：1777年，拉瓦锡建立了“燃烧的氧化学说”，认为可燃物中不存在燃素。

；1801年，克鲁克香克证明了普里斯特利所谓的“可燃空气”是一氧化碳，从而结束了燃素说与“燃烧的氧化学说”之争（1）用你所学的燃烧条件分析，材料二中的“火空气”是▲（2）材料三中的“可燃空气”一氧化碳属于纯净物中的。

▲，所以不可能是燃素（3）燃素说自提出后就引起争议下列是当时科学家分析的事实或现象,用燃素说解释不合理的是▲(可多选）选项事实或现象用燃素说解释A金属成分比金属灰简单因为金属燃烧时燃素从金属中逸出B加热金属灰通入氢气

，金属灰变回金属因为氢气是燃素C木炭与金属灰一起加热变回金属因为木炭富含燃素D铜在空气中加热后质量增加因为金属铜中含有燃素,加热后有燃素逸出E燃素(氢气)与脱燃素气(氧气)结合成为水因为水是一种元素参考答案：（

1）氧气  （2）化合物  （3）ADE命题组按照科学史情境三度的特征，命制了此题以科学史为情境的命题程序，不管是从科学史情境的选择与加工，还是问题的设计与挖掘，都是围绕着测量目标进行的，命题流程如图2

所示：

从图2命题流程可看出，基于科学史情境的命题流程，每一个操作都是围绕着测量目标进行，测量目标不仅仅只局限于科学知识物理学史专家申先甲先生认为，科学史的教育目标有三个层次：第一层次是直接传授知识和培养学生的能力；第二层次是教会学生如何思维，激发学生的创造思维；第三层次是教会学生如何做人，培养正确的价值观和人生观，提高学生思想道德水平和文化素养。

[2]科学史为情境的试题测量目标除了考查知识与能力外，也具有激发思维、提高文化素养的测量目标一、查询与获取：加工科学史素材，预定情境三度浙教版科学教材并没有介绍燃素说，但在介绍拉瓦锡的燃烧的氧化学说时，不可能绕过燃素说。

如此，燃素说是形成燃烧的氧化学说的基石，即便它已经被历史所摒弃，但因为在化学史中盛行近两百年，必有其存在的“合理性”，以及它对化学发展的贡献选择燃素说为试题情境，既有从试题“情境三度”普遍较高的考虑，又有从非连续性文本获取信息能力的考量，将燃素说与学过的科学知识结合起来，考查思维的迁移能力，提高科学素养。

1.选取与舍弃为突出燃素说作为试题情境发挥更好的教育功能，结合初中学业水平考试的测量总体目标，大致可以选择如下问题的素材：①燃素说是谁提出的？什么时候提出的？主要观点是什么？②有哪些著名科学家拥护燃素说的观点？他们拥护的理由是什么？

③在化学发展过程中，燃素说遇到哪些问题？具体典型的否证事例（证据）有哪些？④决定燃素说被否定的标志性事件是什么？⑤作为被科学摒弃的燃素说还有哪些教育价值？除了经验教训，还有哪些科学精神内核值得挖掘与学习？

其他关于燃素说的素材，由于不符合初中学业水平的测量目标和学生的学力水平，可以舍弃2.增加与删减燃素说盛行于17和18两个世纪近200年，其观念和话语体系与如今差异较大，而且囿于初中学生的学力水平，许多观点并不适合学生阅读理解。

简而言之，燃素说作为试题素材的“情境三度”较高，需要对原有素材作必须的增加与删减，以符合测量目标的要求如以燃素说观点为例，表述如下：1723年，德国哈雷大学医学与药理学教授施塔尔在其教科书《化学基础》中提出，可燃的要素是一种气态的物质，存在于一切可燃物中，即

燃素它在燃烧的过程中从可燃物中飞散出来，与空气结合，从而发光发热，这就是火[3]如上一段文字交待了燃素说的主要观点，增加与删减如下：1723年，施塔尔提出燃素说：燃素也是一种元素，燃素存在于一切可燃物中。

3.解释与说明解释与说明燃素说的内容，这是为解决具体问题服务的在命制此题时，命题组避免以比较笼统的评价角度去考查所谓的科学本质，如“分析问题应该全面、严谨”“定量方法是科学研究的重要方法”“科学研究既要尊重事实，也要勇于创新”“科学发现要经历曲折和挫折”之类放在任何科学史内容都可套用的客套话，而想把燃素说具体观念、内涵挖掘出来，用其观点去解释当时的科学现象。

为此，仅仅依靠有限的燃素说内容是不够的，还需要对原有材料进行解释与说明比如针对“一切可燃物中都存在燃素”“可燃物燃烧时燃素从其中逸出”，可以结合“金属燃烧燃素从其中逸出”，推出“金属灰（金属氧化物）成分比金属简单”的错误结论，从而从逻辑上否定了燃素说。

为此，就对燃烧说进行了举例式的解释与说明来补充材料：如金属含有燃素，金属燃烧时金属释放燃素后成为金属灰（实际是金属氧化物）；金属灰与燃素结合又会重新变回金属在加工科学史素材时，秉持简化科学史信息的原则，使考生尽可能快速理解信息内涵，从而。

保证试题效度同时注意控制题干的信息量，以通俗易懂的文字高度概括复杂的原理和步骤，体现条件的简约性［4］单单只有施塔尔的观点作为情境还是非常单薄的，所以在材料一施塔尔观点的基础上加入了材料二这是因为舍勒、卡文迪许和普里斯特利等即是教材中出现过的化学家，又在化学史上占有一席一地，他们为科学发展做出了可圈可点的贡献，但他们都是燃素说的拥趸，他们对燃素说的发展也贡献了力量，以自己的科学发现去理解和完善燃素说。

当然，这些材料不仅仅只是介绍知识，还会为解决后面的问题提供相应的信息，所以是不可或缺的综合观之，一道比较复杂的以科学史为情境的填空题，其素材加工流程如图3所示：

二、挖掘与设计：开发科学史问题，校定情境三度在科学史情境中挖掘与设计问题一般有两种思路：一是遵循科学史理论观点，用其观点解释自然现象，从而展示其理论的证据；二是质疑科学史观点，用其观点解释自然现象时，与一些事实存在相悖的否证证据，从而提供否定、质疑甚至推翻其理论的依据，实现考生沿着科学家发展思维的路径理解科学理论的迭代更新。

“第23题”的三个问题就是依据如上的两个思维路径去挖掘与设计问题的通过问题的挖掘与设计，校定情境三度值，使之与测量目标相吻合1.在初中科学学业水平测量目标中，与燃素说内容相关度较高的知识就是燃烧条件在燃素说中把“燃烧条件”纳入其中，可利用舍勒的观点：。

1773年，舍勒研究发现，可燃物燃烧需要一种他称为“火空气”的单质参与舍勒是瑞典著名化学家，氧气（舍勒称之为“火空气”）的发现者虽然他是燃素说的拥趸，但这不影响他是氧气发现者的事实所以，在此挖掘与设计第。

1个问题就是：（1）用你所学的燃烧条件分析，材料二中的“火空气”是▲2.“第23题”的最重要的教育功能是利用燃素说来体现科学的本质特征，即任何科学理论的存在不是永恒的，而是暂时的，科学需要证据科学理论被否定的过程，如果仅仅出现在情境中，以叙述的的方式“告知”考生，这种方式就是没有充分利用科学史情境的体现。

同样，以笼统的“正确套话”来概括所谓科学发展历程，也是敷衍应付科学史本质特征的体现，对考生的“教育性”功能也会大大降低为此，要让考生从情境信息中获取否定燃素说的证据，并进行有效的考查，这有“一石二鸟”的功能：既有对科学理论发展历程本质特征的体悟，又巧妙地考查了知识点。

为此，挖掘与设计了第2个问题：（2）材料三中的“可燃空气”一氧化碳属于纯净物中的▲，所以不可能是燃素因为克鲁克香克证明了被普里斯特利认为是燃素的“可燃空气”实质上是一氧化碳，一氧化碳属于化合物，不是单质，所以不可能是“元素”，也就不可能是燃素了。

3.为了避免考查以笼统的语词描述科学本质，挖掘燃素说中体现科学本质的内容，通过事实判断与推理，从而随科学史发展历程体验燃素说的兴灭燃素说由施塔尔正式提出后，经由舍勒、卡文迪许、普里斯特利等科学家的“丰富”与“发展”，内涵不断丰富，从而能在近。

200年时间内屹立不倒第3小题就是从此处入手，挖掘其存在“合理性”的内在逻辑但从试题的正面引导功能分析，第3小题提出了“不支持燃素说的事实与证据”，而不是“支持燃素说的事实与证据”，从而与真实的历史发展路径相吻合。

（3）燃素说自提出后就引起争议下列是当时科学家分析的事实或现象,用燃素说解释不合理的是▲(可多选）A.金属成分比金属灰简单，因为金属燃烧时燃素从金属中逸出B.加热金属灰通入氢气，金属灰变回金属，因为氢气是燃素。

C.木炭与金属灰一起加热变回金属，因为木炭富含燃素D铜在空气中加热后质量增加，因为金属铜中含有燃素,加热后有燃素逸出E.燃素(氢气)与脱燃素气(氧气)结合成为水，因为水是一种元素选项A、B、C是基于施塔尔燃素说内容而挖掘，并在题干材料一中做了说明，从而降低信息隐含度和知识复杂度。

选项D是基于燃素是一种“元素”，而当中把“元素”理解为单质，即是由一种元素组成的物质；铜在空气中加热后，按照燃素说，燃素会从铜中逸出，这样“金属灰”（氧化铜）的质量会减少，而事实却是增加其实燃素说的支持者们已经注意到此问题，他们为了解释此异常现象，提出了“负燃素”的概念，即认为燃素的质量是负数。

许多史学家认为，“负燃素”的概念完全与物质概念相违背，不符合科学事实选项D是基于卡文迪许认为燃素是氢气而挖掘的，既然燃素(氢气)与脱燃素气(氧气)能结合成为水，则水就是一种化合物，就不可能是一种元素（单质），这与当然人们还信奉。

“水、土、火、气”的“四元素说”是相违背的4.四道小题考查的形式是固定的，即两个填空，一个选填（温州特色）两个填空尽量挖掘核心概念和重点知识内容，尽量使语言表达清晰，精确、简明；三空的难度也是从易到难，呈梯度增加。

三、试解与反馈：修正科学史情境，确定情境三度“第23题”初步成稿后，请未参与此题命制的其他命题组成员试解，普遍反映存在如下问题，并针对问题进行修正，从而确定指向测量目标的情境三度：1.元素的理解阻碍初稿原题干中并没有关于

“把元素理解为单质”的说明，这是试解后反馈修改的结果以此判断，学习初中化学后，学生未必已建立“元素”概念这样，还是把17、18世纪人们对元素的理解作为信息告知学生，以此降低情境三度由此可知，在浙教版科学八年级下册第。

2章第4节组成物质的元素中，用了一大半页的版面介绍古希腊的“四元素说”，其用意昭然若揭：元素概念的建立不是人们一蹴而就的，而是经过长期对物质世界本源组成的思考，历经无数科学哲学家的与不断科殚精竭虑进行科学实验，最终形成的。

“四元素说”代表着古代人们对世界物质性的深信不疑，是典型的早期物质观，即世界是物质的，物质是由元素组成的，而元素是构成物质的基本单位，不可再分因此，在可燃物中引起燃烧的成分理解为存在燃素，就需要从可燃物中把这种燃素找出来（分离出来）。

可惜，即便有了卡文迪许把氢气当燃素，有了普利斯特利把一氧化碳当燃素，在当时有限的时空内能较好的解释一些科学现象，燃素说最终还是被否定如果燃素真的是一种元素，但如果找不到，且是“负质量”，这些都是有违科学常理的。

2.词语的时代隔阂燃素说盛行的时代，许多物质的用词与现在不同，为降低情境三度，还是需要对原稿中并未注明的名称进行说明：金属灰其实是金属氧化物；他们普遍信奉“四元素说”，认为水是一种元素；卡文迪许所指的燃素是氢气，脱燃素气指氧气等。

3.选项的烦琐表述初稿选项都是长句，表述复杂，影响学生对文本信息的获取与内涵的理解，故此以如下列表的方式呈现：将选项内容分为“事实与现象”栏和“用燃素说解释”栏选项事实或现象用燃素说解释A金属成分比金属灰简单。

因为金属燃烧时燃素从金属中逸出B加热金属灰通入氢气，金属灰变回金属因为氢气是燃素C木炭与金属灰一起加热变回金属因为木炭富含燃素D铜在空气中加热后质量增加因为金属铜中含有燃素,加热后有燃素逸出E燃素(氢气

)与脱燃素气(氧气)结合成为水因为水是一种元素4.内容的重复叠加从测量知识目标来看，“第23题”第1和第2小题考查了燃烧条件和物质分类，第3空测量目标以逻辑推理为主，但其也是基于金属与氧气反应、氢气（或木炭）还原金属氧化物、氢气与氧气反应生成水等科学知识的，这就需要调整原试卷中与此知识重叠的内容。

最终，综合试解与反馈意见确定情境三度，也就确定了试题的难度、信度与区分度参考文献：[1]蔡呈腾.例谈初中生物学命题情境设置[J].中学生物教学，2018，（7）：54-57.[2]申先甲，李艳平，刘树勇，等。

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