学科核心素养和学业质量标准，是此次高中课程标准修订的两大创新。不同学生经过同一学科学习后，核心素养的发展水平是有差异的，反映在学业质量水平上也是有差异的，这就需要依据育人要求和学生的不同发展需求，在尊重学生身心特点的基础上确定学业质量的不同水平，以反映核心素养发展的状况。
各学科学业质量水平基于学科核心素养水平确定，因此，确保学科核心素养水平划分的科学性是保证学业质量标准科学性的前提。修订组首先基于高中育人目标、学生认知发展特点和学科育人特点，给学科核心素养划分出不同水平，据此，结合学科内容划分学业质量的3—5级水平。为了从实证角度检验各学科核心素养水平划分的科学性，组建了一个综合测试组和各学科测试组，于2015年至2016年间开展了各学科核心素养测试。
在充分理解学科核心素养科学内涵的基础上，结合国际测评最新发展趋势，各学科测试组研制了学科核心素养测试框架和命题指南，明确了学科测试的目的、测试依据、命题要求、题目信息表、样题示例等，在学科命题团队中统一认识，确保命题与测试工作的科学有效。同时还从学科核心素养、学科内容、学科测试情境、任务类型、题目数量等角度整体架构，保证学科命题思想和命题结构的科学性。
例如，情境是学科核心素养命题的重要特征之一。各学科命题组从素养表现的环境和场景的角度对学科测试情境进行了整体架构，如语文学科整体设计了个人体验情境、社会生活情境和学科认知情境，英语学科整体设计了个人情境、公共情境、教育情境和职业情境等。
各学科通过题目信息表、样题示例等方式引导整个命题研制的科学性。每个样题示例主要包括以下基本信息：题目正文、题目类型、答题要求、考查的学科核心素养、涉及的学科内容、涉及的情境、素养水平预估、难度预估、不同水平学生作答及评分标准、材料来源（考虑版权）、原始材料（如果试题非原创）。
各学科基于核心素养的命题主要体现出以下基本特征：一是多角度设计测试情境，借助真实情境，为学生在学科核心素养测试中的表现提供舞台；二是针对学科核心素养关键表现设计真实的学习任务，让学生在解决问题的过程中表现素养；三是重视开放性试题的研制，为学生表现不同的水平提供空间等。
为保证各学科命题质量，教育部考试中心组织了对各学科书面测试题目的专业审核，重点审核各试题对学科核心素养及其水平的界定是否合适，同时对试题科学性、政治性和规范性等进行把关。整体而言，试题审核专家一致认为绝大部分命题都体现了较高的质量。
为保证测试样本的代表性，综合考虑多种因素，13门统一测试学科选取了5个省市约70所高中的36000余名高中生进行了测试。其他自行测试学科选择了全国19个省市60所学校约4300人次参加了测试。在阅卷过程中，通过遴选阅卷专家、制定阅卷手册、确定试题切割方案和评卷参数、培训和阅卷交替进行、双人评分等一系列措施，确保阅卷科学性。
综合分析学生真实测试结果与预设水平，绝大部分学科核心素养的内涵表述、不同水平的表现特征与学生实际测评结果体现了较好的一致性。但各学科核心素养的内涵表述、水平要求也基于实际测试结果进行了不同程度的调整完善。主要包括：提高了学科核心素养水平描述的具体化程度，一些学科调整了核心素养水平层级数，一些学科适当降低或提高了某些素养水平的难度要求。
总之，学科核心素养测试研究，是对学科课程标准科学性、适切性进行的实证研究。这次研究不仅充分证明了绝大部分学科核心素养可测可评，而且探索了指向学科核心素养的书面与非书面测试方法，为未来基于核心素养评价积累了宝贵经验。