北京 劉雅莉 趙海燕

題庫建設是一項長期艱巨的系統(tǒng)工程，需要各學科專家、測量專家和編程專家協(xié)同攻關，但針對具體學科而言，題庫建設需要經(jīng)歷三個階段，一是內部結構的設計階段、二是試題的制作及審核階段、三是按編程要求入庫階段。第一階段工作是指導后續(xù)階段工作的理論依據(jù)，既決定著試題制作程序的科學性和統(tǒng)籌性，又決定著組卷程序的可操作性和準確性。題庫內部結構包括試題的參數(shù)指標系統(tǒng)和試題在各個指標上的分布狀況兩部分內容，在其設計的過程中，因各學科的體系和考試方式存在差異，所遇到的問題和解決問題的策略更具有學科特色。本文從化學學科的視角，圍繞化學學科考試體系所具有的特性，重點探討化學試題庫中內部結構的設計過程。

1 化學試題參數(shù)指標系統(tǒng)的設計過程

設計試題參數(shù)指標系統(tǒng)是為了建立題庫中試題的存儲方式和調用方式，以確保題庫中試題分類準確、定位精確和存取便捷。試題參數(shù)指標系統(tǒng)只有準確詳實地描述出試題的特征，才能有助于題庫精準地存儲和調用試題，因此，分析和梳理學科考試特色和試題特征是設計學科適用型試題參數(shù)指標系統(tǒng)的關鍵。

1.1 分析化學學科考試體系所具有的特性

一般情況下，試題參數(shù)指標系統(tǒng)是以各科的課程標準、學科教材和考試說明的內容要求作為設計的依據(jù)，但化學學科的考試體系具有一定的獨特性，不能簡簡單單地套用和照搬。下面通過與數(shù)學、物理等學科的比較來分析化學學科所具有的特性。

1.1.1 考試內容構建方式相對獨特，與教材中知識結構的關聯(lián)度小

在《普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試北京卷考試說明(理科)》(以下簡稱《考試說明》)中，數(shù)學和物理等學科的考試內容是以教材各章節(jié)的基本框架為藍本構建的，即考試內容的知識結構與教材中所學的知識結構基本一致，考試內容所劃分的知識板塊也與教材所學的各章節(jié)的知識板塊基本接近。而化學的考試內容是根據(jù)化學學科特點將教材知識拆解、分類、重組和整合，由基本概念和原理、常見無機物及應用、常見有機物及應用和化學實驗等四個知識板塊構建而成?；瘜W不采用教材基本框架構建考試內容的主要原因是教材的知識結構松散，點多面廣，缺少主線貫穿。

1.1.2 知識板塊的性能相對獨特，各知識板塊間相互依存

在《考試說明》中，數(shù)學和物理等學科所劃分的知識板塊具有相對的獨立性、系統(tǒng)性和完整性，且各知識板塊之間的相互關聯(lián)度和相互依存度較小，比如物理中力學、電學、光學、熱學等知識板塊自成體系，相互間沒有太多的牽連。而化學所劃分的知識板塊表觀上相對獨立，但實際上，各知識板塊間相互依存和相互交錯，有著較強的關聯(lián)性，如對基本概念和原理的理解和運用，必然是以無機物或有機物為載體揭示基本概念和原理的本質；同樣，對化學實驗的認知，必然涉及基本概念和原理，以及無機物等知識板塊的運用。

1.1.3 命題方式相對獨特，試題呈現(xiàn)出點多面廣、綜合性強的特點

數(shù)學和物理等學科采用圍繞一個知識板塊縱深發(fā)展的命題方式，即按單一知識板塊的內容進行獨立地、系統(tǒng)地命題，較少將不同知識板塊的知識融合考查。而化學學科由于知識板塊缺乏獨立性，高考試題數(shù)量又較少，故采用將不同知識板塊橫向綜合的命題方式，即以元素化合物知識為載體，從素材情境中提取化學問題，將不同知識板塊的內容整合和關聯(lián)進行命題。這種橫向綜合的命題方式不僅在知識考查層面上呈現(xiàn)較強綜合性，而且在能力和方法考查層面上也顯示出較強綜合性。

上述對比分析表明，化學考試內容的強關聯(lián)性和試題的強綜合性是化學學科考試所具有的特性。這些特性致使試題的內容和結構特征比較復雜，增加了試題參數(shù)指標系統(tǒng)的設計難度，僅憑借常用的試題參數(shù)指標不能完整準確地反映出化學試題的內容和結構特征。

1.2 結合化學考試體系的特性設計試題的參數(shù)指標系統(tǒng)

由于化學考試內容的強關聯(lián)性和試題的強綜合性，在編制化學試題時，要充分考慮能力要求、學科方法、元素布局、知識內容、知識地位、情境設置、難度預控、題型選擇、時間和分值分配等技術要素的相互協(xié)調與配合。這些要素具有不同的性能，可從不同維度描述化學試題的內容和結構特征。結合化學學科特性，分析和權衡各技術要素的性能，剔除時間、分值、知識地位等具有依附性的要素，將反映學科特色的要素和反映試題特征的要素設計成化學試題參數(shù)指標，共有6個：①能力指標；②化學思想方法指標；③內容指標；④素材情境指標；⑤預估難度指標；⑥題型指標。下面針對指標的內容和編碼分別加以說明。

1.2.1 能力指標

“能力立意”是高考命題的指導思想，確定試題的能力考查目標是以能力立意命題的首要工作。作為題庫的能力指標，應對所要考查的能力結構進行深入細致的界定和劃分，使其具有較強的可操作性，以利于題庫中試題的命制、存儲和調用。針對化學學科而言，若單以《考試大綱》對化學學科的能力要求作為化學題庫的能力指標存在一定的局限性，從劃分層面看，《考試大綱》對化學學科的能力要求分為三項：一是接受、吸收、整合化學信息的能力；二是分析問題和解決(解答)化學問題的能力；三是化學實驗與探究能力。這種劃分方式過于精練，涵蓋的能力因素過于綜合，對能力的理解和應用易出現(xiàn)偏差。從操作層面看，前兩項能力彼此之間有一定聯(lián)系，標定試題時很難拆分或獨立界定，易造成試題的能力定位雷同，不利于試題的存儲和調用。為此，我們先歸納分析北京卷高考化學試題測量的能力結構與考查核心知識的思維層次之間的關系和規(guī)律，并提煉《高中化學課程標準(實驗)》中主體內容所蘊涵的能力因素，對化學的能力要求進行調整、分解和重組，劃分出四項相對獨立的、適用于不同功能試題的能力要求：①理解和簡單應用能力；②關聯(lián)和遷移能力；③推理和論證能力；④實驗和探究能力。表1中羅列出能力要求中各種能力的名稱、簡單定義和適用范圍，關于能力要求的詳細解釋在此不進行深入闡述。然后借鑒SOLO分類理論，將學生解答試題所達到的思維層次進行分類，關于思維層次中各要素的解釋見表2。最后將能力要求和思維層次組合為二維結構作為化學題庫的能力指標，其模型用二維坐標表示(如圖1所示)。這樣設計的化學能力指標從認知角度對能力要求作了細致劃分，由學生解答化學問題所需要的思維層次來確定能力水平，不僅直觀反映出對學生思維層次和能力水平所需達到的深度和廣度的考查要求，而且確保試題的能力結構合理，能力分類更加清晰、精確。

表1 能力要求

表2 思維層次

圖1 能力指標

確定能力指標的內容結構后，還需要對能力指標進行編碼，以便標定試題在該指標上的位置，從而使題庫中的試題在計算機上能有序存儲，也使計算機能按編碼要求準確方便地調取試題?；瘜W能力指標為二維結構，采用二維坐標系以(x，y)確定某一點位置的方法編碼，即用(思維層次代碼，能力要求代碼)標記試題的能力指標。具體做法是將思維層次中單一結構的代碼標記為1，多元結構的代碼標記為2，關聯(lián)結構的代碼標記為3，拓展結構的代碼標記為4；同理，將能力要求中的理解和簡單應用能力的代碼標記為1，關聯(lián)和遷移能力的代碼標記為2，推理和論證能力的代碼標記為3，實驗和探究能力的代碼標記為4。若某一試題的能力指標的編碼是(3，3)，說明該題考查的是推理和論證能力，且學生的思維層次需達到關聯(lián)結構的水平。

1.2.2 化學思想方法指標

在命制化學試題的過程中，化學思想方法起著舉足輕重的作用，它是將能力立意的命題思想具體化和方法化的關鍵支撐架，也是反映試題學科特征的重要指標之一。將《考試說明》中對化學思想方法的要求進行條理化分類，設計成題庫的化學思想方法指標，共分為兩級指標，其分類和編碼([ ]中的數(shù)字為代碼,下同)見表3。

表3 化學思想方法指標

1.2.3 內容指標

設計內容指標的主要目的是為了掌握考試內容覆蓋程度和知識內容的分布情況。內容指標的設計一般是按照《考試說明》中考試內容的知識體系或教材的知識體系分類和確定級別。由于化學知識板塊具有強關聯(lián)性和考試內容具有強綜合性，若照搬《考試說明》中考試內容的知識體系，就無法準確地統(tǒng)計和控制試題內容的分布，也無法準確快捷地調用試題和組配試卷。為解決上述問題，我們按學科特點和考試內容的特點對化學試題進行分類(如圖2 所示)。

圖2 化學試題按學科特點和考試內容的特點分類

根據(jù)分類情況，將無機、有機和實驗相關的考試內容作為一級指標；再根據(jù)它們各自知識體系的特點，對《考試說明》的考試內容重新梳理，去除部分具有依附性的知識或次要知識，提取知識板塊中邏輯性相對較強或相對獨立的核心知識，以及整合能關聯(lián)的主干知識，將它們設計為二級指標。其中有機的二級指標為一維結構，羅列的是有機的核心知識，而無機和實驗的二級指標為二維結構，一維代表的是元素及其化合物，另一維代表的是無機或實驗的核心知識。這樣設計的原因是無機類和實驗類的試題多數(shù)是以元素及其化合物為載體命制相關的核心知識，將元素作為獨立因素，利于識別，可以有效地控制和避免選取的元素及其化合物雷同或重疊。

關于內容指標的編碼相對復雜一些，一級指標中無機內容的代碼標記為1，有機內容的代碼標記為2，實驗內容的代碼標記為3；二級指標中有機核心知識的代碼從①開始依次編排，無機和實驗均采用(元素代碼，核心知識代碼)方式編碼，其中元素代碼用元素符號標記，核心知識的代碼從①開始依次編排。

1.2.4 素材情境指標

化學試題多數(shù)是以素材情境為命題的切入點，將其承載的化學問題與化學知識、學科方法、學習能力有機融合在一起，考查學生的化學素養(yǎng)，因此，素材情境的選取優(yōu)化和呈現(xiàn)方式直接影響試題的內在品質和外在特征。素材情境的分類方法有多種，如情境的取材、情境的來源、情境的類型、情境的呈現(xiàn)方式和情境的作用等，考慮到一套試卷中素材情境的選材和呈現(xiàn)方式應豐富多彩，才能從不同角度有效地考查學生接受、吸收、整合信息的能力，故將情境的選材和呈現(xiàn)方式進行整合，設計成題庫的素材情境指標。素材情境指標的分類和編碼是工藝流程-[1]、實驗現(xiàn)象與裝置-[2]、數(shù)據(jù)分析-[3]、圖表分析-[4]、文字表述-[5]、示意圖-[6]和實物模型-[7]。

1.2.5 預估難度指標

作為高考試題，其難度控制極為重要，關系到社會穩(wěn)定和錄取工作的順利開展。一般情況下，難度級別分為易 [0.7，1)、中等[0.4，0.7)、較難[0.2，0.4)、難(0，0.2)四檔?；瘜W也借用這四檔難度級別作為預估難度指標，其編碼是將易題的代碼標記為1，中等難度題的代碼標記為2，較難題的代碼標記為3，難題的代碼標記為4。劃分難度級別相對容易，但人為預估難度是極其困難的，在真正操作中，還要以化學知識點的自然難度作為定位點，以歷年高考化學試題的難度統(tǒng)計作為參照標準，并綜合考慮主干知識的習題效應、試題內容的綜合度、試題包裝形式和情景陌生度等因素來衡量和預估難度的級別。

1.2.6 題型指標

題型不同，測試的功能也不同，故題型是題庫必須設置的指標。從試題形式上分類，化學試題只有兩種題型，一種是單項選擇題，另一種是非選擇題(以填空形式呈現(xiàn)的主觀題)，從學科特點和內容呈現(xiàn)方式上分類，化學試題還可分為推斷題、實驗題、計算題、情境題等題型。由于按學科特點和內容呈現(xiàn)方式劃分的題型，其所涵蓋的內容可由內容指標或素材情境指標準確反映出來，故在化學題庫中只將按試題形式劃分的題型作為題型指標，其中單項選擇題的代碼標記為1，非選擇題的代碼標記為2。

1.3 按照參數(shù)指標代碼編制試題編碼

題庫試題是按照統(tǒng)一編碼規(guī)則進行試題編碼，以標記試題的屬性和存儲位置。試題編碼是由一系列代碼組成，不僅包括參數(shù)指標代碼，還包括題號、日期、答題時間等諸多代碼，在此只介紹用試題參數(shù)指標代碼編制化學試題編碼的規(guī)則。其編碼規(guī)則是按照能力、化學思想方法、內容、素材情境、預估難度和題型的指標代碼從左往右的順序編制化學試題的參數(shù)信息。下面列舉一道化學試題加以說明。

例題：人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學原料。圖3是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是 ( )

圖3 人工光合作用制備HCOOH

A. 該過程是將太陽能轉化為化學能的過程

B. 催化劑a表面發(fā)生氧化反應，有O2產(chǎn)生

C. 催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強

試題編碼：(3，2)2③ 1(C，④)621

從左往右順序說明：(3，2)為能力指標代碼，表示考查達到關聯(lián)結構的思維水平，以及關聯(lián)和遷移能力；2③為化學思想方法指標代碼，2表示一級指標“聯(lián)合思想”，③表示二級指標，即“聯(lián)合思想”的子指標“分解和組合相結合”；1(C，④)為內容指標代碼，1表示內容的一級指標“無機”，(C，④)表示內容的二級指標，其中C表示碳元素，④表示電化學理論知識；6為素材情境代碼，表示示意圖；2為預估難度指標代碼，表示該題屬于中等難度題；1為題型代碼，表示單項選擇題。

歷經(jīng)學科特性分析、試題參數(shù)指標的設計和試題編碼三個環(huán)節(jié)初步建立了符合化學學科特性的試題參數(shù)指標系統(tǒng)。該指標系統(tǒng)從理論層面上看，基本涵蓋了化學試題的特征和測量性能，但從操作層面上看，其操作性能還需要在試題制作、存儲和調用試題的過程中加以檢驗，并不斷進行調整、修訂與完善。在試題參數(shù)指標系統(tǒng)中除了設計指標及其編碼外，還應有詳實的解釋和使用說明，以便命題專家查閱和使用。

2 試題在各個指標上的分布狀況的設計過程

設計試題在各個指標上的分布狀況，其目的是確定題庫的試題總量和確定在各個試題參數(shù)指標上題量分配比例，以確保題庫中的試題結構分布合理，數(shù)量充分，題量分布合理，為制定命題計劃和組配試卷打好基礎。

2.1 確定化學題庫的試題總量

一般情況下，一個教育考試題庫的試題總量不少于 1 500題。因化學知識點瑣碎且數(shù)量多，試題又是由多知識點關聯(lián)綜合而成，故不能單純按照《考試說明》中考試內容的要求和知識點的數(shù)量來確定題庫中化學試題的總量。我們根據(jù)重點元素在不同知識板塊中出現(xiàn)的概率，通過排列組合的方式來確定題庫試題總量，經(jīng)粗略統(tǒng)計，題庫中化學試題的總量在不少于2 000題的前提下，才能達到按要求調用試題組配試卷的目標。

2.2 題量分配比例的設計

在化學試題總量確定之后，還要在能力層次、內容類別、難度水平和題型等試題參數(shù)指標上確定題量的分配比例。

2.2.1 在能力指標上題量的分配

能力指標中思維層次的分布比例與考查的知識難度、能力水平密切相關。思維層次不同的試題在試卷中所起的作用不同，控制著試題的難度結構和能力結構，也決定著命題取向和策略。單一結構試題用于安撫學困生，拓展結構試題用于選拔尖端生，這兩類試題面對的學生群體比例均較少，故這兩類試題所占比例不能太高；而多元結構試題和關聯(lián)結構試題用于區(qū)分處于中等水平的學生群體，這類學生所占比例很大，故調控好多元結構和關聯(lián)結構的試題比例最為關鍵?；谝陨嫌^點，我們確定單一結構試題和拓展結構試題各占10%，多元結構試題和關聯(lián)結構試題各占40%。

2.2.2 在內容指標上題量的分配

從新課程內容改革角度看，不僅有機知識內容的比重增大，而且對實驗能力的要求也進一步提升。從新課程高考化學試題結構上看，7道選擇題中有1道有機題，2道實驗題，4道無機題；4道非選擇題中有機題和實驗題各有1道，無機題有2道。在衡量各類知識的權重和分析知識地位的基礎上，根據(jù)試卷結構特點和各類試題所占分值比例，確定在內容指標上題量的分配是無機內容的試題占50%，有機內容的試題占23%，實驗內容的試題占27%。上述分配比例是以知識類型作為確定的標準，實際上，由于試題的強綜合性，還需從元素的角度進一步細化考慮。

2.2.3 在難度指標上題量的分配

歷年來，化學試題的總難度系數(shù)基本維持在0.60±0.02之間，選擇題的難度系數(shù)維持在0.70±0.02之間，非選擇題的難度系數(shù)維持在0.53±0.02之間。若想實現(xiàn)上述難度控制，必須設計好難度布局，難度布局的好壞與預估難度的精準性和各難度級別試題所占分值有極大的關系。根據(jù)北京八年的高考化學試題實測難度指標和分配比例的經(jīng)驗，易題占40%，中等難度題占35%，較難題占15%，難題占10%，才能保證化學試題總難度在0.60±0.02之間維持穩(wěn)定。

3 化學試題庫內部結構的概述

在學科特征方面，化學不同于數(shù)學和物理等理科學科，考試內容的強關聯(lián)性和試題的強綜合性使化學考試具有獨特性，只有客觀充分地分析化學學科的特點和考試特性，才能建立適用于化學學科的題庫內部結構。

在化學題庫的內部結構中試題參數(shù)指標系統(tǒng)包含6個化學試題參數(shù)指標的分類和編碼，以及按試題參數(shù)指標代碼設計的化學試題編碼規(guī)則等一系列內容。該系統(tǒng)中指標分類和編碼的具體內容：(1)能力指標按思維層次和能力要求構成的二維結構進行分類，其中思維層次包括單一結構、多元結構、關聯(lián)結構和拓展結構，依次用1、2、3、4標記，能力要求包括理解和簡單應用能力、關聯(lián)和遷移能力、推理和論證能力及實驗和探究能力，也依次用1、2、3、4標記，采用(思維層次代碼,能力要求代碼)的編碼方式標記試題的能力指標；(2)化學思想方法指標分為兩級，將轉化思想、聯(lián)合思想和辯證思想作為一級指標，依次用1、2、3標記，再把轉化思想、聯(lián)合思想和辯證思想中各自具體要求作為二級指標，用①②……標記，采用諸如1②、3①的編碼方式標記試題的化學思想方法指標；(3)內容指標分為兩級，一級指標按試題特點分類，分別是無機內容、有機內容和實驗內容，依次用1、2、3標記，有機的二級指標列出的是有機核心知識，用①②……標記，無機和實驗的二級指標列出的是由元素類別和相關核心知識構成的二維結構內容，用(元素符號，核心知識代碼①②……)方式標記，因此，內容指標的編碼有兩種形式，一種是針對有機類試題的內容，采用如2①的編碼方式標記，另一種是針對無機和實驗類試題的內容，采用諸如1(元素符號，②)或3(元素符號，①)的編碼方式標記；(4)素材情境指標分為7個，分別是工藝流程、實驗現(xiàn)象與裝置、數(shù)據(jù)分析、圖表分析、文字表述、示意圖和實物模型，依次用1、2、……、7標記；(5)預估難度指標分為易、中等、較難、難四個等級，依次用1、2、3、4標記；(6)題型指標分為選擇題和非選擇題兩類，依次用1、2標記。上述6個試題參數(shù)指標能較準確地反映出化學學科特征和化學試題特點，再按照能力、化學思想方法、內容、素材情境、預估難度和題型的指標代碼從左往右的順序編制試題編碼，就可以在參數(shù)指標系統(tǒng)中確定化學試題的存儲狀態(tài)，也可以按編碼規(guī)則調用化學試題。