鄒麗華 張 瑾

（1.大連教育學(xué)院，遼寧 大連 116021；2.大連教育學(xué)院附屬中學(xué)，遼寧 大連 116021）

《全日制義務(wù)教育物理課程標準（實驗稿）》［1］明確指出“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標，又是重要的教學(xué)方式之一.”同時也明確要求“科學(xué)探究的要素應(yīng)靈活滲透在教材和教學(xué)的各個方面.”這使科學(xué)探究在物理學(xué)習(xí)過程中有了核心地位.科學(xué)探究的基本要素包括提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作.在新課程標準實施以來，各地中考物理試卷都對學(xué)生進行了科學(xué)探究要素的考查，以測評學(xué)生在科學(xué)探究能力方面的學(xué)業(yè)水平，充分發(fā)揮了中考試題對物理探究教學(xué)的導(dǎo)向作用.本文以大連市2013年中考物理試卷為例，通過對中考物理試卷測評框架的分析及科學(xué)探究要素測試結(jié)果的統(tǒng)計分析，探究試卷對科學(xué)探究要素的考查情況.

1 中考物理試卷的測評框架

大連市2013年中考物理試卷題型結(jié)構(gòu)包括選擇題、填空題、計算題、簡答題和綜合題5種題型.全卷32道題，滿分值為90分.依據(jù)《全日制義務(wù)教育物理課程標準（實驗稿）》（以下簡稱《課標》）及《大連市2013年初中畢業(yè)升學(xué)物理學(xué)業(yè)考試說明》，將中考物理試卷測評框架分為科學(xué)內(nèi)容和測評目標兩個維度.所考查的科學(xué)內(nèi)容維度按著知識塊劃分為力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)等5個部分；所考查測評目標維度劃分為認知過程、獨立操作和經(jīng)歷.認知過程水平又細化為了解、認識和理解，獨立操作目標是指對實驗基本技能的考查，經(jīng)歷是指對實驗探究能力的考查.表1顯示了大連市2013年中考物理試卷測評框架.

表1

由表1可知，從科學(xué)內(nèi)容角度看，對力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等科學(xué)內(nèi)容所考查的試題分值分別為29分、18分、29分、12分、2分，其分值比例與相應(yīng)部分的教學(xué)時數(shù)比例基本吻合；所考查力學(xué)和電學(xué)試題的分值最大，各占總分的32.22%，聲學(xué)試題只考一道2分的選擇題.從測評目標角度看，對“了解”、“認識”、“理解”、“實驗基本技能”和“經(jīng)歷實驗探究”所考查認知操作試題的分值分別為12分、25分、32分、8分和13分.總之，對認知過程維度的考查以認識和理解水平層次為主，兼顧實驗基本技能、科學(xué)方法及科學(xué)探究能力的考查.對科學(xué)實驗探究能力考查的試題所占分值為13分，分值占比為14.44%.

2 中考物理試題對科學(xué)探究要素的考查

不同題型的特點和功能不同，題型差異可反映考生在不同認知能力層次水平的作答表現(xiàn)情況.目前，大多數(shù)省市中考物理試卷中用綜合題型或?qū)嶒炋骄款}型考查實驗基本技能和科學(xué)實驗探究能力.大連市中考物理試卷主要采用綜合題型考查科學(xué)探究能力.綜合題是指題型的綜合，在同一道試題中含有選擇、填空、簡答或計算題等常用基本題型，即題型不唯一.這類試題特點是在具體的實驗情境中，比較靈活、深入地考查學(xué)生的實驗基本技能和科學(xué)探究能力，同時也能考查學(xué)生對知識的識記、理解和運用的水平，以及分析、推理、計算和科學(xué)語言的表達能力.

《課標》中規(guī)定了科學(xué)探究七大要素，以及每一要素對應(yīng)若干“對科學(xué)探究能力的基本要求”，即二級測評目標.表2顯示了大連市2013年中考物理試卷各綜合題所考查的科學(xué)探究內(nèi)容、科學(xué)探究要素、分值及具體能力測評目標.

表2

由表2可知，以教材中規(guī)定的學(xué)生探究性實驗為載體，用3道綜合題考查了力、熱、電3個方面的重要實驗內(nèi)容、基本技能及科學(xué)探究能力.綜合題滿分值為16分，其中考查實驗基本技能分值占3分，實驗探究能力分值占13分.《課標》中7個科學(xué)探究要素考查了4個，即“制定計劃與設(shè)計實驗”、“進行實驗與收集證據(jù)”、“分析與論證”、“評估”，其所占的分值分別為4分、2分、3分、4分.“制訂計劃與設(shè)計實驗”和“評估”所考查的分值百分比最高（25%），具體見表3所示.這與中考物理對不同科學(xué)探究要素考查分布情況的實證研究結(jié)果基本一致，主要以考查“制定計劃與設(shè)計實驗”、“進行實驗與收集證據(jù)”、“分析與論證”和“評估”要素為主.［2］

表3

實驗探究能力是初中物理重要的學(xué)科綜合能力，實驗探究是科學(xué)探究的一種重要方法.綜合題命題的素材直接取材于課本實驗，由教材實驗進行演化變成新題，問題取材于學(xué)生實驗和教師教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的一些有價值的信息.目前，在科學(xué)探究的視野下，中考試題主要是通過對設(shè)計實驗、進行實驗、分析與論證和評估要素的考查，實現(xiàn)對實驗探究能力的考查.而對提出問題、猜想與假設(shè)、交流與合作3個要素的考查還是存在著一定的困難.

3 科學(xué)探究要素考查的測試統(tǒng)計結(jié)果及分析

3.1 測試統(tǒng)計結(jié)果

表4顯示了所考查科學(xué)探究要素的測試統(tǒng)計結(jié)果.第2～4列依次給出了各綜合題的滿分值、試題難度和區(qū)分度，第8、9列顯示了試題對所考查科學(xué)探究要素的難度和區(qū)分度.本文用相關(guān)系數(shù)表示區(qū)分度指標.

由表4可知，3道綜合題屬于不同難度類型的試題，即第30題中等難度、第31題容易題、第32題難題，但3道題目都屬于中度區(qū)分試題［3］.不同實驗探究要素的差異，以及實驗探究層次不同，各探究要素考查的難度不同，區(qū)分程度也不同.例如，第32題（4）對設(shè)計實驗的考查最難，難度系數(shù)為0.19；第31（2）用圖像法處理表格中實驗數(shù)據(jù)的考查最易，難度系數(shù)為0.96；第30題（4）對實驗方法進行評估的考查，難度較易，區(qū)分程度最低.

表4

3.2 對科學(xué)探究各要素的考查情況分析

3.2.1 對“設(shè)計實驗”要素的考查

實驗設(shè)計是從操作的角度把探究的猜想與假設(shè)具體化、程序化.試題通過設(shè)計“實驗方案”和“實驗表格”考查學(xué)生“設(shè)計實驗”的能力.

（1）設(shè)計實驗表格.

例如，第32題（1）通過“畫出實驗用的表格，表中要有必要的信息”.統(tǒng)計結(jié)果為p＝0.56，r＝0.661.結(jié)果顯示，大部分考生能夠掌握設(shè)計表格的基本思路，該項得分與總分中度相關(guān).設(shè)計表格的基本思路：首先要要進行變量分析，即找到自變量、因變量、相關(guān)變量以及需要測量的物理量；其次，根據(jù)探究實驗的類型，確定實驗次數(shù).最后，預(yù)設(shè)自變量并控制相關(guān)變量.本題是“探究導(dǎo)體中的電流與電阻的關(guān)系”的實驗，自變量是電阻，因變量是電流，相關(guān)變量是電壓，所有物理量都能準確測量.因此至少需要做6次實驗.失分原因是未控制相關(guān)變量，實驗次數(shù)不合乎要求.

（2）設(shè)計實驗方案.

根據(jù)所列條件選擇實驗儀器、選擇探究方法，設(shè)計電路圖.例如，第32題（4）通過“如果要用另一種方案完成該實驗，可供選擇的實驗器材不變.請畫出新方案的實驗電路圖，并寫出必要的文字說明.”統(tǒng)計結(jié)果為p＝0.19，r＝0.369.結(jié)果顯示，有19%的考生在該考查要素上得分.失分的原因主要是由于試題考查了學(xué)生高水平的科學(xué)探究能力.加之題目新穎，具有一定的開放性，教師及考生準備不足，使得一些考生面對這一試題無從下手.應(yīng)該看設(shè)計實驗方案需要考生高水平的創(chuàng)造性思維，因此教師在課堂教學(xué)中應(yīng)對實驗方案的設(shè)計環(huán)節(jié)適度的放開，有目的的培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)要求設(shè)計不同方案從而形成良好的思維習(xí)慣.

3.2.2 對“進行實驗與收集證據(jù)”要素的考查

“進行實驗與收集證據(jù)”要素是整個探究實驗的核心.科學(xué)的解釋、判斷和結(jié)論都必須建立在事實證據(jù)的基礎(chǔ)上，這是科學(xué)探究區(qū)別于其他活動最重要的特征之一.“進行實驗與收集證據(jù)”要素包括讀取數(shù)據(jù)，連接電路實物圖，從儀器說明書或商標上獲取信息，安全操作.“進行實驗”更多的是對實驗基本技能的考查.

例如，第30題（3）“根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)表（表5）中的信息，得出“F1l1＝F2l2”的結(jié)論.這個結(jié)論是否具有普遍性？________.”

表5

統(tǒng)計結(jié)果為p＝0.72，r＝0.578.結(jié)果顯示，多數(shù)考生能判斷出由題目中的實驗數(shù)據(jù)得到“杠桿平衡條件”這一結(jié)論是否具有普遍性.通過對“進行實驗”過程中證據(jù)的收集，實現(xiàn)了對科學(xué)方法的考查.該實驗結(jié)論至少需要做3次實驗，3次實驗的數(shù)據(jù)具有一般意義，得到的結(jié)論才具有普遍性.由上表中數(shù)據(jù)看，該實驗是做了3次，但第2、第3次實驗中動力臂與阻力臂的比值都是1，相當于1次實驗，所以不具有普遍性.該題失分原因是學(xué)生只死記硬背3次實驗就具有普遍性，導(dǎo)致作答錯誤.

3.2.3 對“分析與論證”要素的考查

“分析與論證”是在實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，運用物理知識和方法，對實驗數(shù)據(jù)進行比較、歸類、推理和概括等思維過程，經(jīng)歷從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學(xué)規(guī)律的過程.“分析與論證”也包括對探究結(jié)果的描述和解釋.

（1）用圖像法處理實驗數(shù)據(jù).

表格和圖像法是物理常用兩種處理信息方法.用圖像法能更加直觀地看出所測量物理量的變化趨勢.例如，第31題（2）“根據(jù)表中的正確數(shù)據(jù)，在方格紙上畫出溫度與時間的關(guān)系圖象.”統(tǒng)計結(jié)果為p＝0.96，r＝0.446.結(jié)果顯示，幾乎所有考生都能會用圖像法處理信息，該項得分與物理總分低度相關(guān).說明考生基本上都具備了用圖像法處理信息的能力，學(xué)生能較好地在表格中“描點標出測量數(shù)據(jù)，連線得出數(shù)據(jù)的變化趨勢”.

（2）對探究結(jié)果進行描述.

例如，第31題（3）“根據(jù)圖像，得出的探究結(jié)論是：

_______.”統(tǒng)計結(jié)果為p＝0.36，r＝0.422.結(jié)果顯示，少數(shù)考生能對實驗探究結(jié)果進行準確描述.失分原因：一是極少數(shù)學(xué)生看不出曲線的變化趨勢；二是分段描述曲線變化趨勢不是很準確.正確答案是：“在0～25min，隨時間的增加，水的溫度降低得越來越慢；在25～35min，隨時間的增加，水的溫度不變.”而很多學(xué)生只答在第一時間段隨著時間的增加，溫度下降，未答出水溫下降的快慢程度.

3.2.4 對“評估”要素的考查

評估是對探究過程的質(zhì)疑和反思，通過對自己或他人實驗過程中信息的科學(xué)性、過程的嚴密性、數(shù)據(jù)的可靠性的重新審視，養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度.［4］

（1）實驗數(shù)據(jù)可靠性的評估.

例如，第31題（1）通過“表格中有一個溫度值是錯誤的，錯誤的溫度值是_____℃.”考查學(xué)生根據(jù)實驗過程中評估實驗數(shù)據(jù)的可靠性.統(tǒng)計結(jié)果為p＝0.95，r＝0.351.結(jié)果顯示，絕大多數(shù)考生都能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)的變化趨勢，正確判斷異常數(shù)據(jù).

（2）實驗方案的評估.

例如，第30題（4）“如果用杠桿一端掛鉤碼另一端用彈簧測力計豎直向下拉的方法做實驗.請分析說明用這種方法做實驗的好處.”通過對題目中兩種實驗方案的比較，以考查學(xué)生評估能力.統(tǒng)計結(jié)果為p＝0.80，r＝0.19.結(jié)果表明，大部分考生能較好地準確描述出來，但該項得分與總分不相關(guān).比較兩種實驗方案的優(yōu)劣，一般從安全性、準確性和操作難易程度3個方面進行比較.本題是在安全性和準確性相同的情況下，分析用彈簧測力計豎直向下更容易使杠杠平衡的原因，是從操作難易方面對“評估”要素進行考查的.

總之，對科學(xué)探究能力的考查，主張通過具體問題情境的設(shè)置，考查學(xué)生科學(xué)探究方法的理解和運用的水平.通過中考物理試題對學(xué)生科學(xué)探究要素的考查和測評結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對實驗操作和實驗現(xiàn)象、實驗評估以及實驗改進方案題目的作答情況不是很理想，希望物理教學(xué)應(yīng)有計劃有針對性地加強學(xué)生參與動手實驗并親自經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，加強學(xué)生對實驗現(xiàn)象和原因的深入思考，不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究能力.

1 中華人民共和國教育部.全日制義務(wù)教育物理課程標準（實驗稿）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2001.

2 廖伯琴.2009年中考物理試題對探究能力考查的特點探析［J］.基礎(chǔ)教育課程，2013（3）：71-75.

3 鄒麗華.區(qū)分度在中考試題質(zhì)量分析中的應(yīng)用［J］.大連教育學(xué)院學(xué)報，2011（4）：27-30.

4 竇興民.科學(xué)探究要素的考查特征.物理教學(xué)探討［J］，2013（11）：4-5.