韋玉逢 陳雋琦 羅 瑩

(北京師范大學(xué)物理學(xué)系 北京 100875)

2014年教育部發(fā)布《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》指出[1]，要發(fā)展各學(xué)段的學(xué)生的核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的必備品格和關(guān)鍵能力.培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力現(xiàn)已經(jīng)成為各學(xué)科課程和考試改革的重要內(nèi)容[2].中考是評估初中階段學(xué)生物理學(xué)習(xí)成果的重要考試之一，對初中教學(xué)有著指揮棒的作用.因此，研究采用定量方法分析中考物理試卷對物理學(xué)科關(guān)鍵能力的考查現(xiàn)狀，尋找中考物理考查學(xué)科關(guān)鍵能力的拓展空間，進(jìn)而引領(lǐng)初中物理教學(xué)，使教師在初中物理教學(xué)中更加重視物理學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)與發(fā)展，促進(jìn)核心素養(yǎng)在初中物理教學(xué)中落地.

1 研究對象

各城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同，通常會(huì)反映至基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，從而影響各城市中考試卷的編制.為全面描述我國中考試卷對物理學(xué)科關(guān)鍵能力的考查現(xiàn)狀，研究以城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取樣，選取位于第一財(cái)經(jīng)·新一線城市研究所發(fā)布《2020城市商業(yè)魅力排行榜》中各線城市排行的前3位城市，作為我國教育各階段水平的代表，將北京、上海、廣州、寧波、昆明、福州、濰坊、揚(yáng)州和?？诘?個(gè)城市的2020年中考試卷作為研究對象，對其以數(shù)字1～9進(jìn)行編號，詳見表 1.

表1 9套中考物理試卷信息

2 研究方法

2.1 基于核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力表現(xiàn)框架

研究采用北京師范大學(xué)提出的基于核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力表現(xiàn)框架對9套試卷進(jìn)行分析.該框架根據(jù)學(xué)生在發(fā)展物理學(xué)科能力的過程中經(jīng)歷的不同學(xué)習(xí)過程，將物理學(xué)科關(guān)鍵能力分為A學(xué)習(xí)理解、B應(yīng)用實(shí)踐和C遷移創(chuàng)新等3個(gè)能力維度，每個(gè)能力維度又各被分解為3個(gè)能力要素[2].

首先，A學(xué)習(xí)理解能力維度指學(xué)生對物理知識(shí)的獲取能力，強(qiáng)調(diào)輸入型的思維過程.此能力維度包含“A1觀察記憶”“A2概括論證”和“A3關(guān)聯(lián)整合”等3個(gè)能力要素，主要描述學(xué)生對物理知識(shí)的辨識(shí)、確認(rèn)、概括、論證和整合的能力.其次，B應(yīng)用實(shí)踐能力維度指學(xué)生在熟悉情境中對物理知識(shí)的應(yīng)用能力，強(qiáng)調(diào)輸出型的思維過程.此能力維度包含“B1分析解釋”“B2推論預(yù)測”和“B3綜合應(yīng)用”等3個(gè)能力要素，主要描述學(xué)生在物理情境中對程序性和內(nèi)容性知識(shí)的運(yùn)用.最后，C遷移創(chuàng)新能力維度指學(xué)生在新情境中應(yīng)用物理知識(shí)的能力，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新性的輸出型思維過程.此能力維度包含“C1直覺聯(lián)想”“C2遷移與質(zhì)疑”和“C3構(gòu)建新模型”等3個(gè)能力要素，主要描述學(xué)生在陌生情境中綜合物理知識(shí)解決新問題的能力.

2.2 編碼規(guī)則與數(shù)據(jù)收集

為詳細(xì)獲取各中考試卷對物理學(xué)科關(guān)鍵能力考查的具體情況，研究運(yùn)用上述框架對試卷中的每道試題考查的物理學(xué)科關(guān)鍵能力進(jìn)行編碼.考慮到每道試題可能存在考查多個(gè)能力點(diǎn)的情況，研究以每道試題考查的能力點(diǎn)作為編碼單元，例如1道填空題存在2個(gè)空，則這道填空題考查的能力點(diǎn)數(shù)為2，那么這道填空題被視為2個(gè)編碼單元分別進(jìn)行編碼.

具體的試題編碼示例如下：

圖1 北京市2020年中考物理第27題

本題以含隔板并且裝有水的容器為問題背景，要求學(xué)生推測向被隔板隔住的容器兩側(cè)注入不同深度水時(shí)隔板上的橡皮膜的形變狀態(tài)，并分析發(fā)生這種形態(tài)的原因.

本題為1道具有2個(gè)小空的填空題，即考查的能力點(diǎn)數(shù)量為2，存在2個(gè)編碼單元.本題依托的問題情境為含有隔板并裝有水的容器，屬于學(xué)生較為熟悉的情境.第1個(gè)編碼單元要求學(xué)生調(diào)用液體壓強(qiáng)的知識(shí)推測橡皮膜的形態(tài)，考查學(xué)生輸出型思維過程中的通過科學(xué)推理預(yù)測未知物理過程或結(jié)果的“B2推論預(yù)測”能力要素；第2個(gè)編碼單元?jiǎng)t要求學(xué)生對橡皮膜形態(tài)發(fā)生變化的原因進(jìn)行解釋，考查學(xué)生輸出型思維過程中的基于對問題情境的分析對物理現(xiàn)象做出合理解釋的“B1分析解釋”能力要素.所以，這2個(gè)編碼單元的編碼依次為“B2推論預(yù)測”和“B1分析解釋”.

研究由2名物理教育研究生分別獨(dú)立地對9套試卷中考查的物理學(xué)科關(guān)鍵能力進(jìn)行編碼.對編碼的結(jié)果進(jìn)行信度分析，兩人編碼結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.952，具有良好的內(nèi)部一致性.獨(dú)立編碼后，兩人再對存在異議的部分通過多輪討論，最終達(dá)成共識(shí)，得到的每套試卷對各個(gè)能力要素的考查次數(shù)的原始情況如表 2所示.

表2 每套試卷對各個(gè)能力要素考查次數(shù)的分布

續(xù)表2

為了得到我國中考物理試卷的總體考查情況以及方便比較各套試卷的考查情況，研究將每套試卷對各個(gè)能力要素的考查次數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)果如表3所示.

表3 每套試卷對各個(gè)能力要素的考查次數(shù)的比率分布

3 研究結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

由表 2和表 3可以發(fā)現(xiàn)，9套試卷考查的物理學(xué)科關(guān)鍵能力存在共同點(diǎn)，即均側(cè)重對知識(shí)輸出型的B應(yīng)用實(shí)踐能力的考查，對C遷移與創(chuàng)新能力的考查較少，均沒有考查“A3關(guān)聯(lián)整合”能力要素.研究根據(jù)表 2的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)得到每套試卷考查的能力要素總數(shù)目和平均每分鐘考查的能力要素?cái)?shù)目如表 4所示.

表4 每套試卷考查的能力要素?cái)?shù)目情況

表4顯示，每套試卷考查的能力要素總數(shù)目在30～78之間，平均每min考查的能力要素?cái)?shù)目在0.38～0.78之間，浮動(dòng)范圍均比較大.其中，8號試卷的考查的能力要素總數(shù)目最多，3號和4號試卷最少；2號試卷平均每min考查的能力要素?cái)?shù)目最多，3號試卷最少.

由此可見，在我國初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下的中考命題既存在總體的一致性，也存在地域差異性.

3.1 總體分析

研究得到的中考物理對物理學(xué)科關(guān)鍵能力的總體考查情況，如圖 2所示.其中圖2的橫軸為物理學(xué)科關(guān)鍵能力的9個(gè)能力要素，縱軸為每個(gè)要素被考查次數(shù)的百分占比.

圖2 2020年中考物理對物理學(xué)科關(guān)鍵能力的總體考查情況

整體上，我國2020年的中考物理對A學(xué)習(xí)理解、B應(yīng)用實(shí)踐和C遷移與創(chuàng)新3個(gè)能力維度的考查均有所覆蓋，對除“A3關(guān)聯(lián)整合”外的其他8個(gè)能力要素均有所考查，但對各個(gè)能力要素的考查比例有所差異.首先，中考物理試卷側(cè)重于對“B2推論預(yù)測”(31.75%)和“B1分析解釋”(29.08%)的考查，這2個(gè)能力要素的占比之和超過50%；其次，中考物理試卷對“A1觀察記憶”(15.56%)、“B3綜合應(yīng)用”(13.00%)和“A2概括論證”(6.31%)等3個(gè)能力要素均有考查；但在“C遷移與創(chuàng)新”能力維度的3個(gè)能力要素的考查比例均不高，并且沒有考查“A3關(guān)聯(lián)整合”能力要素.

由此可見，首先，試卷沒有忽略對學(xué)生A學(xué)習(xí)理解能力的考查，尤其側(cè)重對“A1觀察記憶”的考查，對“A2概括論證”的考查也有所兼顧.但值得注意的是，中考物理對“A3關(guān)聯(lián)整合”沒有考查，其可能的原因是“A3關(guān)聯(lián)整合”描述的是建立物理知識(shí)與知識(shí)之間的聯(lián)系和構(gòu)建學(xué)生自己物理知識(shí)體系的能力，要想考查這類能力要素，試題需要具備一定的開放性，而目前中考試卷中幾乎沒有開放性的試題.因?yàn)閷τ诳忌姸嗲揖邆溥x拔性質(zhì)的中考而言，評分的標(biāo)準(zhǔn)性和試卷的批閱量限制了開放性試題的使用.

其次，試卷整體上對于學(xué)生的B應(yīng)用實(shí)踐能力——即在熟悉情境中應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)解決問題的能力的考查是非常重視的，考查比例超過了70%，尤其側(cè)重對“B2推論預(yù)測”和“B1分析解釋”的考查.“B3綜合應(yīng)用”能力要素是對學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐能力的最高要求，對應(yīng)的試題相對偏難且占比不高，但卻也恰好起到中考試卷選拔性的作用.

最后，中考物理對學(xué)生C遷移與創(chuàng)新能力的考查比例較低，平均每套試卷中最多包含1～2道對應(yīng)的試題，并且主要集中于對“C2遷移與質(zhì)疑”和“C1直覺聯(lián)想”這2個(gè)能力要素的考查.“C3建構(gòu)新模型”占比不高的原因可能在于，此能力要素是最高層次的物理學(xué)科關(guān)鍵能力要素，其具體內(nèi)容包括 “創(chuàng)意設(shè)計(jì)”和“針對新情境建構(gòu)模型”，而對這類能力的考查多是以物理實(shí)驗(yàn)的操作、設(shè)計(jì)等形式，中考的紙筆測驗(yàn)形式限制了對“C3建構(gòu)新模型”的考查，并且這9套試卷中考查C遷移與創(chuàng)新能力的試題大多超出了中考規(guī)定的范圍.這些因素導(dǎo)致了C遷移與創(chuàng)新能力極少在中考物理中被考查.

3.2 特點(diǎn)分析

(1)不同經(jīng)濟(jì)水平城市的特點(diǎn)

考慮到不同城市中考試卷的命制存在差異性，研究首先以經(jīng)濟(jì)水平為分析變量整理出2020年各線城市的中考試卷對物理學(xué)科關(guān)鍵能力的考查情況，如圖3所示.

圖3 各線城市中考物理對物理學(xué)科關(guān)鍵能力的考查情況

圖3的橫軸為物理學(xué)科關(guān)鍵能力的9個(gè)能力要素，縱軸為每個(gè)要素被考查次數(shù)的百分占比.可以發(fā)現(xiàn)，各線城市的中考試卷對于“B1分析解釋”和“B2推論預(yù)測”這2個(gè)能力要素的考查比例均不低，這與總體情況相符.

但各線城市對部分能力要素的考查比例存在較大差異：

①在A學(xué)習(xí)理解能力上，一線城市對“A1觀察記憶”的考查比例明顯高于二、三線城市，二、三線城市對“A2概括論證”的考查比例則略高于一線城市；

②一線和二線城市在B應(yīng)用實(shí)踐能力上的考查重點(diǎn)更偏向于“B2推論預(yù)測”，三線城市則更偏向于“B1分析解釋”，各線城市對“B3綜合應(yīng)用”的考查比例基本相同；

③二線城市對C遷移與創(chuàng)新能力的考查略高于一、三線城市.

這一定程度上說明，在義務(wù)教育階段，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的一線城市對培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)物理學(xué)科能力的重視程度要高于經(jīng)濟(jì)較薄弱的二、三線城市；在對培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力上，三線城市更重視較為基礎(chǔ)的分析解釋能力，一、二線城市則更重視對學(xué)生要求更高的推論預(yù)測能力；并且二線城市相較于一、三線城市更加強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的遷移和創(chuàng)新能力.

(2)各個(gè)城市的特點(diǎn)

結(jié)合不同經(jīng)濟(jì)水平城市的特點(diǎn)，研究進(jìn)一步整理出各個(gè)城市的中考試卷對物理學(xué)科關(guān)鍵能力的考查情況，如圖 4所示.

圖4 各城市中考物理對物理學(xué)科關(guān)鍵能力的考查情況

圖4的橫軸為各城市中考試卷編號及其考查的能力要素，縱軸為每個(gè)要素被考查次數(shù)的百分占比.可以發(fā)現(xiàn)，個(gè)別城市中考試卷考查比例占比靠前的能力要素相較于其他城市有所不同，這導(dǎo)致了不同經(jīng)濟(jì)水平城市的試卷在某些能力要素的考查比例出現(xiàn)較大差異.其中，1號和2號試卷對“A1觀察記憶”的考查比例明顯高于其他城市，使其所屬的一線城市對此能力要素的考查比例較大；8號和9號試卷對“B1分析解釋”進(jìn)行了著重考查，其比例明顯高于其他城市；4號試卷對A學(xué)習(xí)理解能力的考查比例較低，但對C遷移與創(chuàng)新能力的考查力度卻明顯高于其他城市.

由此可見，各個(gè)城市對各個(gè)能力要素的偏重程度亦隨地域的不同而有所差異.例如，4號城市考查的能力要素分布與其他城市試卷的差異較大，可能的原因在于其試卷類型為具有綜合性的“科學(xué)”(理化生綜合)形式，與其他城市的單科或理化綜合但分卷的試卷類型存在較大差異.

4 結(jié)論與啟示

本研究基于核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力表現(xiàn)框架對2020年的9套中考物理試卷進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在我國初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下的中考命題既存在總體一致性，也存在地域差異性.

總體一致性體現(xiàn)在，所有試卷的考查重點(diǎn)均放在了描述低水平學(xué)習(xí)輸出活動(dòng)的B實(shí)踐應(yīng)用能力上，尤其側(cè)重對“B2推論預(yù)測”和“B1分析解釋”的考查；其次是描述學(xué)習(xí)輸入活動(dòng)的A學(xué)習(xí)理解能力，而描述高水平學(xué)習(xí)輸出活動(dòng)的C遷移創(chuàng)新能力考查較少，其主要任務(wù)為區(qū)分高水平考生.

地域差異性除了體現(xiàn)在各城市平均每分鐘考查的能力要素?cái)?shù)目不同外，還體現(xiàn)在各線城市對個(gè)別能力要素考查的偏重程度上.如以1號和2號為代表的一線城市對“A1觀察記憶”這一基礎(chǔ)能力要素的考查更為重視，二線城市整體上更重視對“B2推論預(yù)測”的考查且對C遷移創(chuàng)新能力的考查比例比一、三線城市高，而以8號和9號為代表的三線城市則更重視對“B1分析解釋”的考查.

根據(jù)以上研究結(jié)論，本研究看到中考物理存在總體的一致性與地域的差異性，更發(fā)現(xiàn)了中考物理命題評測物理學(xué)科關(guān)鍵能力的發(fā)展空間，具體表現(xiàn)在：

(1)更多地關(guān)注物理學(xué)習(xí)的輸入過程，增加測評A學(xué)習(xí)理解能力的比重

A學(xué)習(xí)理解能力是物理學(xué)科關(guān)鍵能力的基礎(chǔ)，其發(fā)展水平的高低對初中生理解物理有重要影響，決定著初中物理課程的學(xué)習(xí)效果.因此，A學(xué)習(xí)理解能力當(dāng)之無愧地成為了初中物理學(xué)習(xí)的基石，是初中物理教學(xué)的重中之重.但其在中考物理試卷中的占比卻不到1/3，并且對A學(xué)習(xí)理解能力的測評目前也多集中在低水平的“A1觀察記憶”和“A2概括論證”，對于高水平的“A3關(guān)聯(lián)整合”，中考沒有評測.中考對A學(xué)習(xí)理解能力的測評現(xiàn)狀，使得初中物理教師在教學(xué)中重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握，忽略了物理概念間的聯(lián)系以及幫助學(xué)生構(gòu)建物理的知識(shí)體系.

在中考中增加A學(xué)習(xí)理解能力測評的比重，特別是增加對“A3關(guān)聯(lián)整合”的測評，可以引領(lǐng)初中物理教學(xué)，引導(dǎo)教師在教學(xué)中更多地關(guān)注學(xué)生構(gòu)建知識(shí)間的關(guān)聯(lián)的思維過程，幫助學(xué)生解決在知識(shí)輸入過程中遇到的問題和建構(gòu)正確的物理知識(shí)體系，為培養(yǎng)與發(fā)展學(xué)生的B應(yīng)用實(shí)踐和C遷移創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ).

(2)重視物理學(xué)習(xí)的高級輸出過程，更多地關(guān)注對C遷移創(chuàng)新能力的測評

C遷移創(chuàng)新能力是物理學(xué)科關(guān)鍵能力中的高級能力維度，是衡量科學(xué)思維與科學(xué)探究能力發(fā)展水平的重要標(biāo)志，更是優(yōu)秀人才必備的關(guān)鍵能力.本研究顯示，中考物理試卷對C遷移創(chuàng)新能力的考查比例過小，占比不到10%；而對物理學(xué)習(xí)的低級輸出能力——B應(yīng)用實(shí)踐能力考查的比重過大，占比達(dá)到了70%以上.這樣的物理學(xué)科關(guān)鍵能力測評的比例分布，使得初中物理教師在教學(xué)中非常重視學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，不但要求學(xué)生在熟悉的問題情境中能夠分析解釋現(xiàn)象、應(yīng)用物理公式推理解決問題，更要求學(xué)生熟練地掌握這些.因此學(xué)生花費(fèi)了大量的時(shí)間反復(fù)進(jìn)行解題訓(xùn)練，以至于給學(xué)生留下了學(xué)習(xí)物理課就是要學(xué)會(huì)套公式解題的印象.

增加中考對C遷移創(chuàng)新能力維度的考查比例，不但可以增加中考選拔高水平學(xué)生的標(biāo)尺長度，更能引領(lǐng)中學(xué)物理教學(xué)關(guān)注學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展，在初中物理學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)與發(fā)展科技人才必備的創(chuàng)新能力.引導(dǎo)初中物理教師在教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生將陌生情境與所學(xué)知識(shí)建立聯(lián)系，特別是對已有模型和解決方案進(jìn)行評價(jià)與質(zhì)疑，提出建構(gòu)新的模型等，以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)作性思維的發(fā)展，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng).