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        指向科學(xué)探究素養(yǎng)考查的高考實(shí)驗(yàn)試題研究

        2024-10-09 00:00:00陳璐瑤林欽
        物理教學(xué)探討 2024年9期

        摘 要:培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng),不僅是高中物理課程的重要目標(biāo)之一,更是物理學(xué)科育人價(jià)值的重要體現(xiàn)。如何開展科學(xué)探究素養(yǎng)的測(cè)評(píng),不僅是基于核心素養(yǎng)考試評(píng)價(jià)的關(guān)鍵,還是設(shè)計(jì)和實(shí)施核心素養(yǎng)教學(xué)的重要依據(jù)。分析2023年各省高考物理實(shí)驗(yàn)試題考查的核心素養(yǎng)要求,可以發(fā)現(xiàn)各省實(shí)驗(yàn)試題的考查普遍重視解釋要素,同時(shí)關(guān)注證據(jù)要素和交流要素,凸顯了“基礎(chǔ)性”和“創(chuàng)新性”要求。因此,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)更加關(guān)注學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)的操作實(shí)踐,提供足夠的機(jī)會(huì)讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)及探究。

        關(guān)鍵詞:科學(xué)探究素養(yǎng);2023年高考;物理實(shí)驗(yàn)試題

        中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2024)9-0038-6

        《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》于2020年由教育部考試中心發(fā)布,強(qiáng)調(diào)了高考在“引導(dǎo)教學(xué)”方面的功能和作用。深入分析高考物理試題的特點(diǎn)和要求,能夠?yàn)楦咧形锢斫虒W(xué)提供方向性指引。

        《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”)對(duì)物理核心素養(yǎng)的水平提出了相關(guān)要求。本文以此為基礎(chǔ),結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化考試試題的規(guī)范要求,研制了物理實(shí)驗(yàn)試題的分析框架體系,并對(duì)2023年各地方卷物理實(shí)驗(yàn)試題進(jìn)行了分析,以探索物理實(shí)驗(yàn)試題的核心素養(yǎng)考查意圖,為進(jìn)一步改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供指引。

        1 物理實(shí)驗(yàn)試題分析量表的建構(gòu)

        課程標(biāo)準(zhǔn)將核心素養(yǎng)明確劃分成逐級(jí)遞進(jìn)的五個(gè)水平,并在學(xué)業(yè)質(zhì)量中明確指出水平2為合格性水平要求,水平4為學(xué)業(yè)水平等級(jí)性考試要求[1]。為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)試題分析的可操作性,本研究結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化考試試題的特點(diǎn)和要求,研制出實(shí)驗(yàn)試題分析量表(圖1)。

        作為標(biāo)準(zhǔn)化考試的高考,為提高評(píng)價(jià)的客觀性和準(zhǔn)確性,實(shí)驗(yàn)試題中一般都有明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模悦鈱W(xué)生從不同角度提出問題和猜想,因此試題幾乎不考查學(xué)生提出問題和猜想等沒有客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的能力[2];問題意識(shí)的考查則體現(xiàn)在交流要素中,要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的過程和現(xiàn)象,分析產(chǎn)生問題的原因,探討改進(jìn)方案。因此,本研究主要圍繞證據(jù)、解釋、交流三個(gè)要素,分析它們?cè)谠囶}中的表現(xiàn)(表1)。

        根據(jù)表1的分析結(jié)果,我們可以根據(jù)證據(jù)、解釋、交流三個(gè)要素在試題中的表現(xiàn),將它們分成低階、中階、高階逐漸遞進(jìn)的水平,并用編號(hào)進(jìn)行表示,如表2所示。

        下面以2023年湖南卷第12題為例,分析該量表在實(shí)驗(yàn)試題分析中的應(yīng)用(表3)。

        例題 1 (2023年湖南卷第 12題)(9分)某探究小組利用半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器等元件設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量微小壓力的裝置,其電路如圖2(a)所示,R1、R2、R3為電阻箱,RF為半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器,C、D間連接電壓傳感器(內(nèi)阻無窮大)。

        2 2023年高考物理實(shí)驗(yàn)試題統(tǒng)計(jì)分析

        我們以2023年全國(guó)卷以及不同省份高考物理實(shí)驗(yàn)試題作為研究對(duì)象,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)試題分析量表(表2)對(duì)試題進(jìn)行分析,結(jié)果如表4所示。

        2.1 科學(xué)探究素養(yǎng)不同要素考查情況

        從整體上看,科學(xué)探究各關(guān)鍵要素的考查比例如圖3所示。2023年高考實(shí)驗(yàn)試題側(cè)重考查解釋要素,占比高達(dá)63.82%,證據(jù)要素次之,占比約26.31%,而交流要素考查比例最少,僅占9.87%。

        為了深入了解各省試題對(duì)科學(xué)探究各要素的考查情況,現(xiàn)對(duì)各要素的情況進(jìn)行進(jìn)一步分析。

        (1)證據(jù)要素的考查情況

        如圖4所示,除了全國(guó)乙卷和江蘇卷,其余省份對(duì)證據(jù)的考查分值都控制在3分左右,一般考查的是應(yīng)用常見儀器進(jìn)行測(cè)量的能力。例如,考查歐姆表讀數(shù)、螺旋測(cè)微器讀數(shù)、紅黑表筆接法等基本實(shí)驗(yàn)操作問題。

        (2)解釋要素的考查情況

        如圖5所示,除江蘇卷外,其余省份解釋要素均作為考查的主要內(nèi)容,占比皆超過50%。新高考實(shí)驗(yàn)試題突出體現(xiàn)了對(duì)解釋要素的重視,要求學(xué)生能夠運(yùn)用獲得的證據(jù)對(duì)研究的問題進(jìn)行解釋、預(yù)測(cè),得出相關(guān)結(jié)論。

        (3)交流要素的考查情況

        如圖6所示,不同省份對(duì)交流要素的考查有高有低,大多數(shù)占比在15%左右,江蘇卷占比最多(20%),湖南卷次之(18.75%),而全國(guó)卷在這部分幾乎不做針對(duì)性設(shè)問(0%)。

        可見,不同試卷對(duì)不同要素考查側(cè)重略有不同,證據(jù)要素的考查分值雖不高,但各套試卷均有涉及,對(duì)解釋要素的考查相對(duì)較為穩(wěn)定,而對(duì)交流要素的整體考查不多,均未超過20%。

        2.2 科學(xué)探究素養(yǎng)各要素水平層次考查情況

        (1)2023年高考物理實(shí)驗(yàn)試題各要素水平考查整體情況分析

        2023年高考物理實(shí)驗(yàn)試題的各要素水平考查結(jié)果如圖7所示。在證據(jù)要素中A1考查力度最大,占比18.69%;解釋要素中B2、B3考查力度相對(duì)較大,分別為38.32%和19.63%;交流要素中C2考查力度最大,占比11.21%。可見,各省實(shí)驗(yàn)試題普遍重視對(duì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和解釋問題能力的考查,同時(shí)關(guān)注對(duì)實(shí)驗(yàn)基本操作和誤差分析的考查。

        (2)2023年各省物理實(shí)驗(yàn)試題考查特點(diǎn)

        不同省份實(shí)驗(yàn)試題證據(jù)要素水平的考查結(jié)果如圖8所示。

        各省均重視低階證據(jù)要素的考查,其中只有廣東卷和重慶卷涉及對(duì)證據(jù)要素高階A3的考查,要求學(xué)生選擇合適的儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。江蘇卷特別突出了對(duì)低階證據(jù)要素的考查,通過設(shè)置一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究情境來對(duì)實(shí)驗(yàn)試題進(jìn)行全要素考查[3],突出考查實(shí)驗(yàn)探究的完整過程。

        解釋要素水平的考查結(jié)果如圖9所示。

        各省對(duì)低階解釋B1的考查相對(duì)較少,只有湖南卷和廣東卷略有涉及。大部分省份均呈現(xiàn)集中考查中階解釋B2和高階解釋B3的現(xiàn)象,要求學(xué)生能夠分析數(shù)據(jù)、解釋現(xiàn)象。其中,對(duì)中階解釋B2的考查較為突出的是福建卷(58.33%)、湖北卷(41.18%)以及廣東卷(41.18%);對(duì)高階解釋B3的考查是遼寧卷最為突出,占比35.71%,其次是湖南卷和重慶卷,二者均占25.00%。

        交流要素水平的考查結(jié)果如圖10所示,各省在該要素的考查上差異較大。

        只有福建卷對(duì)低階交流C1有考查要求,要求學(xué)生能夠在完成實(shí)驗(yàn)后完整、準(zhǔn)確地總結(jié)和陳述實(shí)驗(yàn)結(jié)論;大部分省份對(duì)交流要素的考查體現(xiàn)在中階C2的誤差分析上;僅有湖南卷對(duì)高階C3能力提出了考查要求。對(duì)試題深入分析發(fā)現(xiàn),對(duì)交流要素的考查更多體現(xiàn)在試題的創(chuàng)新命制中——在原有的實(shí)驗(yàn)?zāi)P突A(chǔ)上挖掘新問題、新方案、新器材、新結(jié)論,這逐漸成為了新高考的創(chuàng)新命題思路[4]。

        3 教學(xué)建議

        基于上述分析,不難發(fā)現(xiàn)2023年各省實(shí)驗(yàn)題普遍重視解釋要素的考查,同時(shí)關(guān)注證據(jù)要素和交流要素,注重創(chuàng)新與實(shí)踐,并且呈現(xiàn)集中考查解釋要素中高階水平B2、B3的特點(diǎn)。因此,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該注意加強(qiáng)以下方面的教學(xué)。

        (1)高考實(shí)驗(yàn)試題對(duì)證據(jù)要素的考查側(cè)重基本儀器的操作和使用。因此,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該重視學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的真實(shí)體驗(yàn),讓學(xué)生真正有操作各種儀器、測(cè)量數(shù)據(jù)的經(jīng)歷,掌握這些常見儀器的使用方法,真正理解器材的原理[5]。教學(xué)中可以指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際操作中學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)儀器的使用和數(shù)據(jù)獲取方法,從而加深對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器原理的認(rèn)識(shí),并提升實(shí)驗(yàn)操作能力。

        (2)高考實(shí)驗(yàn)試題側(cè)重對(duì)解釋要素的考查[6]。這可能讓一部分教師產(chǎn)生誤解,誤認(rèn)為可以通過“講”實(shí)驗(yàn)的方式提升學(xué)生分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力。但教師要意識(shí)到解釋的前提是要明確數(shù)據(jù)的來源,明確測(cè)量的意圖,即證據(jù)獲取的過程和方法直接影響了解釋的成敗。這在2021年和2022年福建卷的實(shí)驗(yàn)試題中得到充分驗(yàn)證。2021年福建卷第12題的最后一問,分析數(shù)據(jù)的正確率為95%,但得出結(jié)論的正確率僅為5%[7]。因此,教師應(yīng)該為學(xué)生提供更多自主設(shè)計(jì)、自主操作、自主分析、自主研究的機(jī)會(huì),給學(xué)生足夠的時(shí)間和空間對(duì)問題進(jìn)行思考,對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì),獲取數(shù)據(jù),解釋結(jié)論,有效開展探究。

        (3)高考試題展現(xiàn)出顯著特征:注重基礎(chǔ)性的同時(shí)兼顧交流要素的靈活滲透,在基本實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新的情境來考查學(xué)生解決一個(gè)新問題的能力。實(shí)驗(yàn)的原型雖源自課本,但解答試題需結(jié)合新的情境融入新的思考,這要求教師在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)該在注重學(xué)生基礎(chǔ)能力的同時(shí),要有意識(shí)地提升學(xué)生的高階思維,教學(xué)中要善于引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用不同的方法來處理、分析數(shù)據(jù),特別是借助圖像法運(yùn)用數(shù)形結(jié)合豐富和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維[8],鼓勵(lì)學(xué)生真探究、真發(fā)現(xiàn),設(shè)問激疑引導(dǎo)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)新問題,解決新問題。

        參考文獻(xiàn):

        [1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)[S].北京:人民教育出版社,2020.

        [2]梁旭.科學(xué)探究不同要素試題的特點(diǎn)及對(duì)教學(xué)的啟示[J].物理教學(xué),2021,43(2):47-52.

        [3]李永.新高考江蘇卷實(shí)驗(yàn)探究試題分析與思考[J].物理教學(xué),2023,45(12):57-60.

        [4]閆寒,童大振.立足教材 重視基礎(chǔ) 注重探究——2023年高考物理實(shí)驗(yàn)試題分析[J].中學(xué)物理,2023,41(21):62-65.

        [5]胡穎毅,張恩德.近十年高考物理實(shí)驗(yàn)讀數(shù)類試題的命題特點(diǎn)及教學(xué)啟示[J].物理教學(xué),2023,45(4):71-76,58.

        [6]劉健智,楊麒蓉,曾紅鳳.基于科學(xué)探究素養(yǎng)的高考物理試題分析及啟示——以近三年新課標(biāo)全國(guó)卷為例[J].西華師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2022,43(4):474-480.

        [7]福建教育考試院.福建省普通高考學(xué)科評(píng)價(jià)報(bào)告[M].福州:福建人民出版社,2021.

        [8]熊小勤.聚焦電學(xué)實(shí)驗(yàn)圖像 凸顯創(chuàng)新思維能力——以2023年高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2023,52(22):56-61.

        (欄目編輯 鄧 磊)

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