李玉清 程茸

摘? ?要：2022年4月教育部頒布的《義務教育物理課程標準（2022年版）》提出了培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)的課程目標，并提高了實驗探究在物理學習中的地位。運用內容分析法對2018—2022年青島市中考物理實驗與探究試題從考查內容、科學探究要素及物理學科核心素養(yǎng)等方面進行了量化研究。發(fā)現(xiàn)這五年青島市中考物理考查力學與電磁學實驗較多，考頻最高的實驗有“用電流表測量電流”等4項實驗。對科學探究要素的考頻從高到低依次是“解釋”“證據(jù)”和“交流”，這三個要素分別從不同的角度進行了考查。另外，這五年中考物理試題也逐步將物理觀念和科學思維的考查滲透其中。

關鍵詞：中考物理試題；實驗與探究試題；科學探究要素；量化

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2023）9-0048-8

收稿日期：2023-06-12

作者簡介：李玉清（2001-），女，碩士研究生，主要研究方向：物理學科教學研究。

*通信作者：程茸（1980-），女，副教授，主要研究方向：物理學科教學研究。

實驗教學是中學物理教學的重要組成部分。物理實驗教學，不僅有助于學生形成物理概念，提高動手和操作能力，更重要的是有助于學生經(jīng)歷探究物理規(guī)律的過程，增強提出、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)科學態(tài)度和精神，初步形成科學的自然觀，發(fā)展物理學科核心素養(yǎng)。

2011年底教育部頒布了《義務教育物理課程標準（2011年版）》（以下簡稱“2011版課標”），把科學探究作為學習目標和教學方式［1］。2022年4月教育部又正式頒布了《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”），更是將“實驗探究”列入到課程內容一級主題中，并詳細說明了其學業(yè)要求和教學提示［2］?？梢姡瑢嶒炋骄繌脑瓉淼膶W習目標和教學方式提升為課程目標之一，實驗探究在物理學習過程中的重要性也進一步得到了提升。

物理教育測驗是檢驗物理教育教學是否達到物理課程標準要求的主要手段。義務教育階段最重要的教育測驗之一便是中考。因此，中考物理試題應體現(xiàn)新課標的要求和理念。那么，現(xiàn)階段中考物理試題中實驗探究題的考查內容、考查重點及角度是怎樣的？考查的內容和重點與新課標的要求是否一致？這些都是基礎物理教育研究者和廣大一線物理教師關注的問題。

近年來，對中考物理實驗與探究試題的研究主要有以下六個角度：一是分析試題體現(xiàn)的育人價值［3-6］。如戴岳為等以長沙市中考物理實驗題為例分析中考物理實驗題命制的理念、特點及評價和育人功能［3］。二是以實驗與探究試題為例分析某一科學方法［7-8］。如張佳等以2022年甘肅省慶陽市一道中考物理實驗探究題為例，從試題設置、學生認知以及知識三方面分析“近似”思想的考查［7］。三是對某實驗試題的商榷［9-11］。如楊正高指出了2020年徐州中考物理試卷中的4處錯誤，其中一處出現(xiàn)在“探究電流與電壓的關系”的實驗試題中，問題在于題目所給數(shù)據(jù)超出了滑動變阻器阻值的最大范圍，與實際相違背［9］。四是將實驗分類，論述解題策略［12-14］。如于洪波將實驗題分為直接測量型實驗題、設計型實驗題以及開放型實驗題，并分別通過一道具體的實驗題目進行解法分析以及解析［12］。五是按照布魯姆認知領域教育目標分類量化探究實驗試題［15-16］。如張躍從兩個維度進行量化分析，發(fā)現(xiàn)中考物理實驗考查從知識轉為能力導向，對探究能力的考查多樣化并且逐年重視實驗與思維融合［15］。六是按照實驗探究要素量化探究實驗試題［17-19］。如廖伯琴等指出試題側重“分析與論證”“制訂計劃與設計實驗”“進行實驗與收集證據(jù)”和“評估”能力的考查，對每一能力下的基本要求的考查也不盡相同；有的試題涉及了多個探究能力的考查［17］。

本研究將運用內容分析法對2018—2022年青島市中考物理試題中的實驗與探究題進行多角度的量化分析，以了解實驗探究筆試測驗的現(xiàn)狀，特別是與新課標要求的一致性，為初中物理實驗探究教學研究提供參考。

1? ? 試題的內容分析

2018—2022年青島市中考物理試題中的實驗與探究題通常在選擇題之后以一個獨立模塊出現(xiàn)，該模塊包含了幾個具體的實驗題目，每一個實驗大題又包含若干小題。

1.1? ? 試題的分值情況

我們首先對實驗與探究試題包括的大題的題目數(shù)量占總題目數(shù)量比例（實線）和分值占試卷總分比例（虛線）進行了統(tǒng)計，如圖1所示。

由圖1可見，2018年無論題量還是分值都是最多的。2019—2022年實驗與探究試題分值穩(wěn)定。2019年大題題量雖少，但一道題目中包含了多項實驗。

1.2? ? 實驗與探究試題涉及的實驗及知識結構的統(tǒng)計分析

知識結構是指物理學中所研究的各分支學科，包括力學、光學、熱學、電磁學和聲學。若某實驗在某一年的中考試題中出現(xiàn)2次，如2022年中考試題中“用電流表測電流”實驗在23題和24題中均有涉及，則在當年該模塊下記2次。

圖2是2018—2022年青島市中考物理實驗與探究試題考查實驗的考頻統(tǒng)計圖，橫坐標是實驗名稱，縱坐標是近五年考查的次數(shù)。

從圖2可以看出，近五年青島市中考物理實驗與探究試題中有4個實驗考查的次數(shù)大于2次，分別是“用電流表測量電流”6次、“電流與電阻的關系”4次、“浮力大小的影響因素”3次、“阻力對物體運動的影響”3次。有12個實驗分別考查過2次，18個實驗分別考查過1次。

按照知識結構分析近五年青島市中考物理實驗與探究試題可知，考查的電磁學實驗與力學實驗的數(shù)量是最多的，聲學實驗是最少的。力學共考查了15個實驗，共考查了20次，考頻最高的三個實驗是：“浮力大小的影響因素”“阻力對物體運動的影響”以及“測液體密度”，分別考查了3次、3次、2次。熱學考查了5個實驗，共考查了9次，有4個實驗考查的次數(shù)為2次，分別為“用常見溫度計測溫度”“水在沸騰前后溫度變化的特點”“比熱容”以及“固體熔化時溫度變化的規(guī)律”。光學考查了3個實驗，各考查過2次。電磁學考查了10個實驗，共考查了22次，考頻最高的兩個實驗是：“用電流表測量電流”和“電流與電阻的關系”，分別考查了6次和4次。聲學只考查了“聲音的產(chǎn)生與特性”實驗，且只在2018年出現(xiàn)過1次。

1.3? ? 新課標要求必做實驗的統(tǒng)計分析

新課標將“實驗探究”列入一級主題。實驗探究包括測量類必做實驗11個和探究類必做實驗14個，每類必做實驗給出了具體的實驗名稱。筆者統(tǒng)計了近五年青島市中考物理實驗與探究試題考查到的新課標要求的必做實驗，并統(tǒng)計出各實驗考頻及所屬知識結構。某些測量類實驗考查學生對儀器的使用，儀器使用屬于實驗探究中的某一過程，因此在出題時測量類實驗不單獨考查，而是作為探究類實驗大題中的某一小題出現(xiàn)。在統(tǒng)計時，若此題考查的是探究類實驗，但此題中的小題里涉及了測量類實驗，則這兩類實驗均作統(tǒng)計。統(tǒng)計結果如圖3所示，圖中橫坐標是實驗名稱，縱坐標是實驗考頻。

從圖3可以看出，近五年青島市中考物理實驗與探究試題涉及到新課標要求的25個必做實驗中，有3個實驗考查的次數(shù)大于等于3次，分別是“用電流表測量電流”6次、“電流與電阻的關系”4次、“浮力大小的影響因素”3次。在25個必做實驗中，有5個實驗考題沒有涉及，分別為測量類必做實驗中的“用表測時間”，探究類必做實驗中的“滑動摩擦力大小的影響因素”“通電螺線管外部磁場方向”“串聯(lián)電路中電流、電壓的特點”以及“并聯(lián)電路中電流、電壓的特點”。

從實驗類型分析，測量類實驗考頻最高的是“用電流表測量電流”，近五年共考查了6次。探究類實驗中考頻最高的是“電流與電阻的關系”，近五年共考查過4次。

從實驗所屬知識結構分析，考頻最多的是電磁學實驗，涉及5個實驗，共考查了16次。其次是力學實驗，涉及9個實驗，共考查了12次。熱學與光學實驗情況相同，均為3個實驗，各考查了6次。新課標對聲學實驗沒有必做要求。

2? ? 科學探究要素的統(tǒng)計分析

2011版課標在“科學探究”部分指出“科學探究要素涉及提出問題、猜想與假設、設計實驗與制訂計劃、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等要素”［1］。

新課標指出，科學探究是指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想與假設、設計實驗與制訂方案、獲取與處理信息、基于證據(jù)得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力?？茖W探究主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素［2］?？梢?，新課標提出的科學探究培養(yǎng)的各項能力與2011版課標提出的科學探究“七要素”基本一致，且新課標提出的科學探究“四要素”是對“七要素”的高度概括。

筆者結合2011版課標和新課標制訂了科學探究要素計量表（表1）。由于紙筆測試的局限性，課標中要求的“能口頭表述發(fā)現(xiàn)的問題”等口述問題以及“了解……意義”“有……意識”等情感方面的問題無法考查，因此不計入量表中。

2.1? ? 科學探究要素的統(tǒng)計分析

筆者根據(jù)表1對近五年青島市中考物理實驗與探究試題按科學探究要素進行內容分析。有些題目考查的內容不屬于科學探究要素中的內容，如2018年16題②，考查比熱容的概念；2020年17題（1）③，考查應用凸透鏡成像原理可制成生活中的哪些工具；2021年17題（2），考查與該實驗所用科學方法相同的實驗等。此部分的統(tǒng)計將這些內容排除在外。圖4為2018—2022年青島市中考物理實驗與探究試題科學探究要素圖，橫坐標表示各科學探究要素，左側縱坐標表示此要素考查分值占4個要素總分值的比例，右側縱坐標表示分值。柱狀圖為近五年每一年實驗與探究試題中考查各探究要素的分數(shù)，折線圖表示近五年某探究要素總分數(shù)占實驗與探究試題總分數(shù)的百分比。

由圖4可知，從整體上看，在四個探究要素中，近五年青島市中考物理實驗與探究試題重點考查了“解釋”要素，分值比例達56.94%；其次是“證據(jù)”要素，分值比例為39.58%。這兩個科學探究要素每年都有試題對其進行考查?！敖涣鳌币乜疾闃O少，分值比例為3.47%。近五年的實驗與探究題沒有考查“問題”要素。

2.2? ? 科學探究要素的考查角度

近五年青島市中考物理實驗與探究試題從多個角度對不同的科學探究要素進行了考查，結合典型試題分述如下：

（一）問題

近五年青島市中考物理試題中未考查該要素，一般把“問題”作為該題的情境，引導學生接下來的探究方向，而不是直接考查。

（二）證據(jù)

①猜想與假設

在這類題目中，難以直接考查學生對某一具體物理知識掌握的情況，且沒有標準答案，會增加批卷難度。因此，在近五年青島市中考物理試題中只有一道題對此能力進行了考查。

例1 ［2020年18題（1）④］

伽利略對類似實驗進行了分析，認識到：運動的物體受到的阻力越小，它運動的時間就越長，它的速度減小得越_________。他進一步推測：在理想情況下，如果水平表面絕對光滑，物體受到的阻力為零，這時物體將_________。

分析 此題考查的是力學實驗。在本題中，題目給出了物理情境，交代了相關的物理問題。第一問通過具體的且學生熟知的實驗現(xiàn)象考查學生“根據(jù)已有知識對問題可能的答案提出猜想”。第二問創(chuàng)設理想情境，合理、科學地引導學生結合知識，對結果進行推測。

②設計實驗與制訂方案

此能力基本都考查了基本要求中的“設計實驗與制訂計劃”。根據(jù)表1對近五年青島市中考物理實驗與探究試題進行分析，此能力主要從以下五個角度考查：

角度一：根據(jù)實驗目的設計實驗方案。如：2018年15題③。

角度二：根據(jù)實驗目的選擇實驗器材。如：2021年21題（1）。

角度三：根據(jù)實驗目的寫出實驗依據(jù)的公式。如：2019年21題（1）。

角度四：根據(jù)實驗目的設計電路圖。如：2019年18題（1）。

角度五：設計實驗數(shù)據(jù)記錄表。如：2019年18題（2）。

篇幅所限，下面以角度一為例進行詳細分析。

例2 （2018年15題③）

如圖5所示，如果要探究反射光線與入射光線、法線是否在同一平面內，應將硬紙板的右半面F_______。

分析 此題考查的實驗是光學實驗，考查“設計實驗與制訂計劃”能力。在題目中說明了探究目的，并給出了圖示幫助學生理解。該題需要學生“明確探究目的和已知條件”，題目中給出了設計提示，降低了難度，讓學生利用已知器材設計實驗。

③獲取與處理信息

該科學探究能力主要鍛煉學生的動手操作本領。由于紙筆測試的局限性，該能力考查的效度不高。根據(jù)表1并結合近五年青島市中考物理實驗與探究試題分析發(fā)現(xiàn)，此能力主要從以下四個角度考查：

角度一：連接實物圖（包括實驗開始前的準備工作，如天平調零，滑動變阻器調到最大阻值處等）。如：2022年23題（1）（2）。

角度二：描述操作過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。如：2021年16題（1）（3）。

角度三：器材讀數(shù)。如：2022年23題（2）。

角度四：將實驗所得數(shù)據(jù)描點作圖。如：2021年20題（5）。

篇幅所限，下面以角度一為例進行詳細分析。

例3? ［（2022年23題（1）（2）］

23.小明做“探究電流和電阻的關系”的實驗，所用電源電壓為3 V，三個定值電阻的阻值分別為5 Ω、10 Ω和20 Ω，滑動變阻器的規(guī)格為“20 Ω 2 A”。

（1）圖6甲是小明連接的部分電路，請用筆畫線代替導線，將電路連接完整。

（2）先用5 Ω的定值電阻進行實驗，將滑動變阻器的滑片P移至阻值最_______處，閉合開關，調節(jié)滑片P到合適位置，記錄電壓表和電流表的示數(shù)，其中電流表示數(shù)如圖6乙所示，電流大小為________A。

分析 此題考查的實驗是電磁學實驗。題干明確了探究目的，給出了實驗器材。在第（1）問中，既考查學生按照儀器使用規(guī)則連接電路，又考查學生根據(jù)實驗器材判斷所選電壓表的量程。由于紙筆測驗的局限性，不能直接考查操作能力，以筆代手完成電路連接。在第（2）問中，考查“在實驗開始前滑動變阻器應該調到阻值最大處”這一使用規(guī)則?？疾榈幕疽笫恰伴喿x簡單儀器的說明書，按要求操作”。

（三）解釋

此要素能很好地鍛煉學生的科學思維能力，涉及的知識點全面且答案確定，因此中考試題重點考查此要素。根據(jù)表1并結合近五年青島市中考物理實驗與探究試題分析發(fā)現(xiàn)，此要素主要從以下六個角度考查：

角度一：根據(jù)實驗現(xiàn)象歸納科學規(guī)律。如：2022年21題（2）（3）（4）。

角度二：通過實驗數(shù)據(jù)歸納出實驗規(guī)律（結論）。如：2019年18題（1）②。

角度三：對信息進行判斷分析。如：2022年25題（4）。

角度四：分析圖像。如：2020年16題（2）。

角度五：電路故障分析。如：2021年20題（3）。

角度六：對實驗現(xiàn)象進行解釋。如：2022年24題（1）②。

篇幅所限，下面以角度四為例進行詳細分析。

例4? [2020年16題（2）]

16.探究固體熔化時溫度的變化規(guī)律

如圖7甲所示，用“水浴法”給試管中某固態(tài)物質加熱，得到該物質溫度隨時間變化的圖像如圖7乙所示。

（2）由圖像可知，該固體是_______（選填“晶體”或“非晶體”），圖像中的_______（選填“AB”“BC”或“CD”）段表示它的熔化過程，該物質在AB段的比熱容________（選填“大于”“等于”或“小于”）CD段的比熱容。

分析 此題考查的實驗是熱學實驗。本小問考查學生的識圖能力，需要學生在課堂上做晶體與非晶體熔化和凝固實驗，對晶體的熔化曲線和非晶體的熔化曲線有一定印象，清楚曲線各段物質的狀態(tài)，考查“經(jīng)歷從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學規(guī)律的過程”。能夠通過熔化曲線判斷是晶體還是非晶體，分析某段曲線代表的物質狀態(tài)及過程。考查“對探究結果進行描述和解釋”。

（四）交流

根據(jù)表1并結合近五年青島市中考物理實驗與探究試題分析發(fā)現(xiàn)，此要素主要從以下兩個角度考查：

角度一：關注并嘗試解決新出現(xiàn)的問題。如：2019年18題（1）③。

角度二：指出實驗存在的問題或需要改進的地方。如：2020年22題（3）②。

篇幅所限，下面以角度二為例進行詳細分析。

例5? ［2020年22題（3）②］

（3）排除電路故障后，小明先后用5 Ω，10 Ω的定值電阻進行實驗。實驗中，通過______控制定值電阻兩端的電壓不變，得到的實驗數(shù)據(jù)如圖丙（圖略）。小明據(jù)此得出結論：電流與電阻成反比。

請指出實驗存在的問題或需要改進的地方__________________（寫出一條即可）。

分析 此題考查的實驗是電磁學實驗。第（3）小題第二問需要學生反思整個實驗過程，從實驗的計劃、電路的連接、數(shù)據(jù)的處理與分析等方面思考實驗存在的問題并改進?？疾椤案倪M探究方案”這一基本要求。

3? ? 物理學科核心素養(yǎng)的分析

物理學科核心素養(yǎng)是學生通過學習物理課程逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。物理課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任［2］。

新課標中提到義務教育階段物理課程的教育目標由三維目標轉向培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)，并在學業(yè)考試部分明確指出：考試命題要堅持素養(yǎng)立意，全面考查學生的物理學科核心素養(yǎng)［2］。因此，分析中考物理實驗與探究試題如何體現(xiàn)物理學科核心素養(yǎng)有著重要意義。

下面我們對近五年中考物理實驗與探究試題中物理學科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)進行分析。

（一）物理觀念

例1 ［2021年18題（1）（2）（4）］

18.探究阻力對物體運動的影響

（1）如圖8所示，使小車從斜面頂端______滑下，目的是讓小車到達水平面時的速度相同。

（2）觀察小車在毛巾、棉布、木板表面滑行的距離，發(fā)現(xiàn)小車在______表面滑行的距離最遠，說明小車在此表面受到的阻力最小，速度減小得最慢。由此推理，若小車運動是不受阻力，它將做__________。

（4）小車從斜面上滑下時，它的_______能轉化成動能。

分析 該題的情境是生活中常見且學生們熟知的斜面問題。第（1）題明確告知了此步驟的目的，考查實現(xiàn)此目的的做法，學生需要回顧“重力”“直線運動”以及“能量轉化”部分的知識，運用到解決此問題的情境中。考查了學生的運動和相互作用觀以及能量觀。第（2）題第二小問在實驗現(xiàn)象的基礎上運用“機械運動”“牛頓第二定律”的知識進行推論，考查學生的運動與相互作用觀。第（4）題需要學生應用“機械能”“能量的轉化和轉移”的知識分析問題，考查了學生的能量觀。

例2 [2022年24題（1）②③]

24.小明對電流表指針偏轉的原因產(chǎn)生了興趣，他在實驗室找到一只可拆卸的電流表，進行了如下探究。

（1）打開外殼，觀察電流表的內部結構，示意圖如圖9所示。按照操作規(guī)范將電流表____聯(lián)接入電路，通電后線圈轉動，帶動指針偏轉；撤去磁體再次通電，指針不動。這說明電流表指針偏轉的原因是通電線圈在_____中受力轉動，這與_______的工作原理相同。

分析 該題涉及電和磁部分“導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流”的知識，通過這一實驗現(xiàn)象考查學生對物理術語的掌握，并思考此原理的應用。這兩道題將所學的物理知識與實際相關聯(lián)，從物理學的視角去發(fā)現(xiàn)、看待周圍的物品?？疾榱诉\動和相互作用觀念。

（二）科學思維

例3? ［2022年22題（5）］

（5）你知道嗎，通過降溫居然也能使水沸騰。如圖10所示，將剛停止沸騰的水裝入燒瓶，迅速塞上瓶塞并倒置，然后向瓶底澆冷水，發(fā)現(xiàn)水重新沸騰起來，原因是瓶內氣體溫度降低，氣壓減小，水的沸點______。

分析 此題考查學生根據(jù)已掌握的“水沸騰”“壓強與沸點的關系”知識，對新現(xiàn)象“剛停止沸騰的水裝入燒瓶迅速倒置，在瓶底澆冷水，水會重新沸騰”進行邏輯推理，從物理學的視角思考水沸騰說明水的溫度達到了沸點，經(jīng)過科學推理得出現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是“氣體溫度低，氣壓減小，水的沸點降低”。

例4 （2020年17題）

17.探究凸透鏡成像的規(guī)律

（1）實驗所用凸透鏡的焦距為10 cm。某次實驗情形如圖11甲所示，此時光屏上恰好得到燭焰清晰的像，則物距u=_______ cm，燭焰的像應為圖11乙中的_______，生活中的______就是利用這一原理工作的。

（2）在圖11甲所示的實驗情形下，緊靠凸透鏡加放另一透鏡，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊。保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，只將光屏向右移動又重新得到清晰的像，則所加的透鏡為________。

分析 此題考查凸透鏡成像的物理模型，運用凸透鏡成像規(guī)律進行簡單的演繹推理，回答題目問的問題。第（1）問應用規(guī)律，從物理學視角判斷凸透鏡成像特點，且根據(jù)這一原理聯(lián)系生活中的物品去解釋生活中的實際問題。將蠟燭成像的不同方式類比放大鏡、照相機、投影儀的成像方式，考查學生“科學推理”以及“模型建構”的能力。第（2）問利用透鏡模型解決出現(xiàn)的問題，通過描述的現(xiàn)象判斷所加透鏡的類型。

（三）科學探究

實驗與探究試題通過創(chuàng)設物理探究情境、引導學生經(jīng)歷探究過程、歸納探究結論、解決實驗中出現(xiàn)的問題或新現(xiàn)象、并嘗試對實驗全過程進行反思與創(chuàng)新來考查學生的探究能力，這與科學探究的4個要素完美契合。因此，實驗與探究試題相比于其他題型對培養(yǎng)與考查學生的科學探究素養(yǎng)更完整且透徹。

（四）科學態(tài)度與責任

科學態(tài)度與責任在教學中往往作為一種精神態(tài)度層面的升華，是在具體過程中顯現(xiàn)的，因此近五年青島市中考物理實驗與探究試題沒有出現(xiàn)具體考查學生科學態(tài)度與責任的題目，但是有的題目卻可以反映學生的科學態(tài)度與責任。比如，電路出現(xiàn)故障后，需要對電路進行分析，找出故障原因；在器材讀數(shù)時需要細致認真，不能模棱兩可等，培養(yǎng)學生嚴謹認真的科學態(tài)度。

未來中考物理實驗與探究試題將會進一步體現(xiàn)新課標的理念和要求。通過實驗探究教育，學生的物理學科核心素養(yǎng)將會進一步得到提升。

參考文獻：

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（欄目編輯? ? 劉? ?榮）