初中物理學業水平評價的案例分析

史獻計

(南京化學工業園區教研室 江蘇 南京 210044)

許 志

(南京市教研室 江蘇 南京 210018)

義務教育階段的物理課程把學業水平評價定位在“促進學生發展方面的作用，不強調評價的甄別與選拔的功能”[1].物理教學“要讓學生學習初步的物理知識與技能，經歷基本的科學探究過程，受到科學態度和科學精神的熏陶；是以提高全體學生的科學素質、促進學生的全面發展為主要目標的自然科學基礎課程”[1].因此，物理學業水平評價的建立符合基于素質教育思想的評價與考試體系,是課程改革的重要內容.文章以南京市2011年中考物理一道試題為案例談初中物理學業水平評價的設計及其策略.

1 案例呈現

【題目】[2]小明根據所學過的電學知識，想設計一個汽車超載自動報警電路．他查閱了相關資料,了解到壓敏電阻是阻值隨壓力變化而變化的元件，并了解到壓敏電阻在生活中的一種應用——壓力傳感器．壓力傳感器受到的壓力越大，輸出的電壓就越大．用它可以稱汽車的重量．某壓力傳感器輸出電壓與壓力的關系如表1.

表1 壓力傳感器輸出電壓與壓力的關系

小明利用該壓力傳感器和電阻箱R′(最大電阻999.9 Ω)及部分其他器材設計了圖1所示的電路.閉合開關S，當線圈中電流大于或等于20 mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合．已知繼電器線圈的電阻為25 Ω，繼電器電路的電源電壓由傳感器的輸出電壓U提供(假設U不受繼電器電路影響)．

圖1

(1)根據表格中數據，請在給定的坐標系(圖略)中描繪出壓力傳感器的輸出電壓隨壓力變化的圖像；

(2)當壓力增加到一定程度時，電鈴報警，說明汽車超載，則圖1中電鈴應接在______(選填“A，B”或“C，D”)兩端；

(3)小明希望壓力大于或等于2.4×105N時，啟動報警系統，則電阻箱R′ 的電阻應調節到多大？

(4)要使該裝置報警，汽車的最小重力為多少？

2 分析與評估

第 (1)問要求學生根據實驗數據描繪傳感器輸出電壓U隨壓力F變化的圖線，主要評價學生處理實驗數據的基本技能.試題要求學生能夠將表格數據轉換成圖形“語言”(知識與技能維度).在這個過程中評價學生的基本物理素養是在描繪圖線時，會用直線擬合的方式連接各個數據點，要求做到，所有實驗數據點應均勻分布在直線的兩側，對于偏離直線較大的點要舍棄(本題不需要這個步驟).學生解答的典型錯誤有，只畫點不連線、用虛線連接、用折線連接、任意擴大范圍(將圖線任意延長)等.這些現象表明學生未能達到測試評價的目標；說明了學生將獲取的信息從一個狀態轉換到另一個狀態的過程中，不理解相應表述系統的特征；也間接地反映了部分教師在教學中存在強烈的應試思想.

如果第 (1)問只提供坐標紙，而不提供相應的坐標軸和刻度劃分，那么，將能更深層次地評價學生的思維狀態和審美觀點(可能增加了難度，但評價內涵更豐富了).首先是坐標軸選擇問題，試題要求學生“描繪出壓力傳感器的輸出電壓隨壓力變化的圖像”，表明了很清晰的因果關系，通常橫軸表示自變量，縱軸表示因變量.如果學生在作答時選擇錯誤，表明學生可能存在著不知道試題所表達的因果關系信息，或者是不理解數學函數圖像的表述方式.其次，刻度的劃分要求使圖線盡量分布在坐標紙的中央部位，一是為了美觀，二是為了更方便地尋找對應的物理規律.

第 (2)問是電路操作性連接，主要評價學生實驗操作技能.評價學生的物理素養主要包括電路圖的識別,電磁繼電器的使用方法,常開開關和常閉開關的使用等.從心理暗示角度來講，評價者期望學生接收到“遵守規則”不要“超載”的心理暗示信息.第 (3)、(4) 問也有這種暗示.也許感知這種信息的學生并不太多，若感知到這種信息的學生比例較高，則評價者就會感到欣慰.

第 (3) 問是物理知識與數學知識應用的評價.由圖像可知，當壓力為2.4×105N時，U為2 V，則根據部分電路歐姆定律

代入數據有

R= 100 Ω

電阻箱的電阻應調節值為

R′ =R-R繼

代入數據有

R′=75 Ω

評價學生的素養包括能夠正確使用所畫的實驗圖線，會從圖中找出解決問題的信息，并對信息進行加工，形成解決問題的方案與策略；正確運用正比例關系尋找到報警壓力下傳感器的電壓輸出閾值為U= 2 V；準確理解非教材常規電路圖結構特點，判斷出電路連接方式，為解決問題選擇規律提供依據等.

評價者設計該問的深層次評價要素是，由題設條件“當線圈中電流大于或等于20 mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合”，有

解得

R′ ≤ 75 Ω

由問題要求“希望壓力大于或等于2.4×105N時，啟動報警系統”，可知

式中k為圖線斜率，解得

R′ ≥ 75 Ω

綜合不等式的解可知

R′ =75 Ω

這就是評價者設計“電阻箱R′ 的電阻應調節到多大”的隱含數學知識目的.考慮到初中學生數學知識結構的層次性和不完整性，評價者未要求學生從這個層面上進行解答，而要求學生回答“電阻箱R′ 的電阻應調節到多大”，準確地評價了學生現有學業素養層次水平.

在解答過程中，有些學生得出R′ ≤ 75 Ω，也有些學生得出R′ ≥ 75 Ω的結論，這部分學生倒是比較“會思考”的學生，然而，由于試題評價對數學知識要求較高，使得學生的思維陷入了片面性的境地；同時，也可以發現這部分學生解答問題時態度嚴謹，顯示了他們的創造潛能，這就是需要在平時教學中為學生創新能力的發展提供相應的策略性支持.教師在教學中，既需要從知識與技能角度促進學生認知水平的提升，又需要從過程與方法角度讓學生體驗知識的形成過程、問題的解決過程等，使學生在這個過程中獲得對物理研究方法、解決問題方法的認知，形成物理素養，把學生物理素養的培養落實在具體的教學實踐活動中，而非形式化、標簽化的表面現象.

第 (4)問求“要使該裝置報警，汽車的最小重力為多少”的條件是傳感器電壓輸出取最小值.根據歐姆定律U=IR可知，I與R都最小，則輸出電壓U必最小.由題設可知，最小電流Imin= 20 mA，最小電阻Rmin=R繼= 25 Ω，則Umin= 0.5 V，由圖像可知，此電壓下的壓力為0.6×105N，則汽車的最小重力為0.6×105N.

3 評價試題設計策略探討

本案例以實際問題為背景，現代科技為載體來評價初中學生對歐姆定律和電路連接等物理知識的理解程度；評價學生對圖像、正比例函數等數學知識的應用能力；評價學生實驗操作技能水平的高低.試題避免了學生死記教科書中的條文，也不在概念的嚴密性上做文章，沒有要求學生進行煩瑣的數學計算，而是以真實物理情境喚起學生知識應用的真實情感，讓學生能夠充分運用所學知識與掌握的物理方法創造性地解決問題.在過程與方法的評價中，試題評價學生的觀察能力、收集信息和處理信息的能力.試題也了解了學生發展需求，使每一個學生通過評價都能看到自己在發展中的長處，增強學習的信心.基于這種實踐經驗，我們認為學業水平評價設計的基本策略應當考慮以下幾個層面.

3.1 實現由課程標準向學業水平評價標準的轉換

課程標準的理念是初中物理學業評價設計的價值準則，然而，課程標準作為準則需要教師對其進行學習與理解，并將其轉化成相應的評價標準，才能對學生實施相應的評價.

例如，課程標準關于“物質的屬性”內容標準進行評價標準轉換，可以通過“分解”的方式進行.為了方便用表2呈現如下.

表2 “物質的屬性”評價標準

在具體設計相應的評價習題時，可以從試卷總體要求來設計考查內容的評價標準.比如，試卷其他試題難度較小時，可以在評價“密度”知識時，分析、評價、創造維度上做“文章”.如果對“密度”概念評價目標定位在“記憶”與“保持”級別的評價，盡量不要出“水的密度是______kg/m3，其物理意義是______”之類的試題，因為這種純機械記憶對學習能力的提高的貢獻是相當弱的.在設計試題時，可以通過事實再認識與辨別的方式來設計，例如，設計讓學生用自己的話語來界定密度、識別物質密度大小等試題，像“鐵比棉花重”的含義是______.

3.2 實現由教材向學業水平評價標準的轉換

教材是教師進行教學的資源之一，教師依據教材組織教學，讓學生從教材中學到基本的物理知識.在這個過程中，教師要讓學生經歷觀察、實驗、猜想、證明等物理學習活動，從而，讓學生體驗提出問題、收集數據、處理數據、作出預測和決策的過程；讓學生形成將實際問題抽象為物理問題的能力；養成用物理語言、符號等來描述現實世界的基本物理素養.評價者要了解學生的基本物理素養，就需要實現由教材向學業水平評價標準的轉換.

例如，義務教育課程標準實驗教科書9年級下冊第38頁[3],“探究通電直導線周圍的磁場”內容，在2011年南京市中考中，命題者命制的試題是：圖2所示是奧斯特實驗的示意圖．實驗結論是通電導線周圍存在______，支持此結論的現象是______．如果移走小磁針，該結論______(選填“成立”或“不成立”)．

圖2 奧斯特實驗示意圖

從知識維度上看，這是對事實性知識進行理解性評價；在技能維度上則要求學生對實驗進行評估，通過對實驗現象的描述找到支持實驗結論的概念性判斷，最后，再進行基于事實分析的理性判斷.顯然，這是依據布盧姆目標分類的方式來設計評價測試題的[4].

3.3 實現由知識水平評價標準向學業水平評價標準的轉換

知識水平的評價是以考查學生知識掌握程度為主要考查方式的評價形式；學業水平評價是以促進學生發展作為評價價值導向的，在這個指導思想之下的評價是以考查學生物理素養作為主要考核內容.誠然，考核學生物理素養離不開物理知識，必須以物理知識為載體，然而，作為評價試題的設計卻有著本質的區別.例如，以“凸透鏡成像規律”知識作為載體，設計學業水平評價標準層次的試題，需要避免一些繁雜的計算來考查學生，而應當從觀察、實驗、評估與創造等角度進行設計.如江蘇省2009年的一道中考試題.

如圖3所示，小剛將盛滿水的圓柱形透明玻璃杯貼近書本，透過玻璃杯觀看書上的鸚鵡圖片(圓圈中的鸚鵡圖與書本中的鸚鵡圖實際大小相等)，他所看到的虛像可能是______.

圖3

該試題表面是評價“凸透鏡成像規律”知識點的掌握情況，但其深層次評價的是學生基本物理素養，即利用實驗進行觀察與驗證.在考場上，學生如果拿礦泉水進行現場實驗與觀察，恐怕比利用“凸透鏡成像規律”“推出”答案來得容易與準確得多.這是一個指導思想問題，學生在學習了物理之后，如果還是機械地解決問題，這就值得物理教育工作者深思了.物理教學過程中要通過知識的傳授促進知識的擴散與遷移；要通過物理研究方法與思維方法的滲透使學生的“方法體系”得到升華.

綜上所述，初中物理學業水平評價應在“促進學生發展”的價值觀指導下，運用“轉換”的技術手段命制相應的評價試題，讓教育教學評價水平和效度得到進一步提高.

參考文獻

1 中華人民共和國教育部．全日制義務教育物理課程標準．北京：人民教育出版社，2003

2 南京市中考試題及評分標準編寫組．2011年南京中考試題及評分標準．南京：南京師范大學出版社，2011.37

3 劉炳升．義務教育課程標準實驗教科書·物理(9年級下冊)．南京：江蘇科學技術出版社，2005.38

4 (英)羅伯遜(Robertson.S.L)著.張奇,等譯．問題解決心理學．北京：中國輕工業出版社，2004.9