中考物理計算題命題改革的前瞻性研究

邢紅軍 周栩君 童大振

(1. 首都師范大學教師教育學院,北京 100048; 2. 北京161中學,北京 100031; 3. 首都師范大學教師教育學院,北京 100048)

中考作為初中學業水平考試,是檢測初中生是否達到初中教學要求的考試,也是建立在9年義務教育基礎上的選拔性考試.自北京市新中考改革方案出臺以來,試題題型及考察能力均發生了實質性的變化.這些變化是否達成了改革的初衷?是否取得了滿意的效果?顯然,這些問題都需要進行深入研究.

有鑒于此,本文基于物理核心素養理論,以北京市中考物理計算題(即物理習題)與原始物理問題為研究視角,從物理學的根源是物理現象的基本觀點出發,對初中生解決中考物理計算題與原始物理問題展開比較研究,以期為中考物理命題提供有益的啟示.

1 研究背景

2016年5月,北京市出臺了新中考改革方案,2018年北京市將全面開啟新中考模式.北京教育考試院在《2017年北京市高級中等學校招生考試說明》中提出,“北京市中考內容與形式的改革以教學一線的創新實踐為動力穩步推進,在加強試題與生活實際的聯系,以及在具體情境中分析和解決問題的能力、創新意識等方面開展一些有益探索”.[1]由此可知,北京市中考命題的大方向發生了變化,開始逐步將關注重點置于學生的思維訓練和能力培養上.對于物理學科,《2017年北京市高級中等學校招生考試說明》特意在基本能力中提出了“要培養學生運用物理知識解釋現象的能力”,[1]認為這是北京中考未來命題的大方向之一.

計算題一直是中考物理命題的重要組成部分,伴隨著北京中考命題改革的推進不難發現,物理計算題數量逐漸減少,分值減小,難度降低,成績大幅提升.對此,學生、家長、學校都非常滿意,認為達到了北京市中考命題改革的目的．但這種改變是否真正客觀反映了學生的真實物理水平呢?從長遠看,這種命題導向并不利于學生的發展,并且與中考的選拔性質相悖.題目簡單了,分數提高了,區分度降低了,但學生的物理能力并沒有明顯提升,問題的癥結到底出在哪里?

《中國學生發展核心素養》提出,“核心素養是學科教育落在學生身上最有價值的必備品格及關鍵能力;是個體在面對復雜的、不確定的現實問題時,能夠發現問題、解決問題的綜合品質”.[2]其中“復雜的、不確定的現實問題”是重點,也是有別于目前中考物理習題的一種形式,同時與中考命題改革的初衷相一致.

顯而易見,學生只有形成面對復雜情境解決問題的能力,才能更好地適應當前現代化、信息化的社會.對于學生來說,只有親身體驗將“物理現象”轉變為“抽象問題”的過程,才能更好地發展自己的物理能力.由于原始物理問題恰恰符合核心素養對于“復雜的、不確定的現實問題”的界定,基于此,本研究以北京市中考計算題與原始物理問題為研究視角,對初三學生解決中考計算題和原始物理問題的能力展開比較研究.

2 北京市中考物理計算題命題回顧

北京市中考物理計算題在改革前后發生了較大變化,表1為近年來計算題基本情況的對比.

分析可見,北京市中考物理計算題的數量及類型沒有發生變化,但是分值呈逐年降低趨勢.同時,分析2013—2017年計算題涉及的知識點可以發現,電學計算題在改革后摒棄了實物圖簡化以及電路動態分析,將重點放在歐姆定律及電功率的計算上,而力學的重點依舊是滑輪及功率的計算,但題目形式簡化了很多.這一結果的出現與命題改革的思路密不可分,即重視基本概念、基本規律,弱化“高、精、尖”題目.

表1

進一步分析改革后的北京市中考物理計算題的解題過程,可以明顯看出,計算題的文字篇幅縮減程度較大,題目中的物理量相應減少,電路示意圖也由原來復雜的實物圖變成了簡潔的等效電路圖,計算過程大大簡化,基本是一兩步運算就可以得到答案.

然而,雖然改革后的物理計算題難度大幅降低,但是物理計算題的本質卻與改革前完全一致——依舊是“物理習題”,即北京市中考物理計算題改革的結果僅僅是由復雜習題變為簡單習題,這就與改革 “在具體情境中分析和解決問題” 的初衷大相徑庭.因此,如何從根源上對北京市中考物理計算題進行改革,仍然是需要認真研究并亟待解決的課題.

3 研究設計

本研究從核心素養的基本理念出發,以原始物理問題教學理論為指導,遵循理論性、生態性、探索性、開放性以及趣味性原則,結合北京市中考物理命題的取向,編制出4道適用于中考的原始物理問題,然后對原始物理問題進行抽象,得到物理計算題,如表2所示．隨機選取北京市某中學初三兩個平行班學生,分別完成不同的試題．

表2 原始物理問題與物理計算題

4 研究結果與分析

4.1 測試成績分析

通過對測試成績進行分析,得到成績分布柱狀圖以及成績分布圖,如圖1-圖4所示.

圖1 原始物理問題成績分布柱狀圖

圖2 原始物理問題成績分布圖

圖3 物理計算題成績分布柱狀圖

圖4 物理計算題成績分布圖

通過分析柱狀圖及分布圖可知,原始物理問題測試卷的成績呈正態分布,可以有效區分不同物理能力的學生.同時,原始物理問題成績分布的高峰位于中央,也就是平均成績所在位置.顯然,對于中考這種選拔性測驗,這有利于甄別和選拔學生,符合選拔性測驗的要求.

物理習題測試卷的成績呈負偏態分布,說明初中生經過大量習題練習后,可以獨立解決物理計算題,對于解題方式非常熟悉,所以能夠取得較好的成績.物理習題成績分布的高峰位于高分段,對于中考這種選拔性考試,并不利于甄別和選拔不同水平的學生.

4.2 測試結果的統計分析

統計結果顯示,原始物理問題試卷的難度為0.46,難度適中;區分度為0.56,大于0.40,根據美國伊貝爾提出的區分度指標可知,達到了優秀試卷的標準;信度為0.85,說明原始物理問題試卷具有較高的內部一致性.

物理計算題的難度為0.52,難度適中,區分度為0.45,大于0.40,達到了優秀試卷的標準;信度為0.71,說明物理計算題試卷具有內部一致性.

通過對兩套試卷的難度、區分度以及信度指標進行分析,可知原始物理問題試卷的區分度與信度都高于物理習題,說明以原始物理問題作為中考物理計算題的題型能夠更好地考察初中生的物理核心素養.

5 研究啟示

本研究采用了實證研究方法,對初中生解決原始物理問題與物理習題進行研究,基于研究結論,得到如下啟示.

5.1 原始物理問題能夠較好地考察學生的物理學科核心素養

原始物理問題是對物理現象的描述,它還原了真實的物理情境,使問題與生活實際密切聯系.它要求學生根據對現象的描述,提取有效信息,發現現象背后隱藏的物理問題,綜合運用物理知識與物理方法去解釋物理現象.

核心素養要求學生“善于發現和提出問題,有解決問題的興趣和熱情;能依據特定情境和具體條件,選擇制訂合理的解決方案;具有在復雜環境中行動的能力等.”[3]研究發現,原始物理問題與核心素養的內涵十分契合,注重培養學生在面對復雜的、不確定的現實問題時發現問題、解決問題的綜合品質.可以認為,學生解決原始物理問題的過程就是發展物理學科核心素養的過程.因此,原始物理問題能夠較好地考察初中生的物理學科核心素養.

5.2 物理習題不能有效考察學生的物理學科核心素養

物理習題從本源上來自物理現象,但卻經過了習題編撰人員的改編,所以最終呈現的形式就是對物理現象抽象后的文字,習題提供了解題所需的物理量,不需要學生自主設置物理量,更不需要學生建構物理模型.

因此,運用物理習題對初中生進行訓練,只能使學生機械地記住物理知識,在大腦中留下做題的“快捷方法”,但卻無法在大腦中構建出完整的知識體系,當學生面對陌生、全新的物理現象時,往往無法自主選取適當的方法解決問題.同時,物理習題對學生實踐能力的培養也常常是低效的,更遑論發展學生的物理學科核心素養. 正是基于這個原因,物理習題不能有效地考察學生的物理學科核心素養．

5.3 中考物理命題應當適當引入原始物理問題

原始物理問題源于生活,保留了原汁原味的物理現象,不僅可以激發學生的學習興趣,而且可以使學生在解決問題后獲得成就感,從而認識物理學的價值與意義.[4]同時,原始物理問題的生態性,也有利于培養學生的發散性思維,培養學生的創新能力.

將原始物理問題引入中考物理計算題,應遵循由淺入深、由少到多的原則.命題應基于學生的物理認知水平,選擇與學生能力相契合的原始物理問題.同時,命題還需要與物理教學結合起來.在日常教學中,教師應帶領學生規范原始物理問題的解題步驟,幫助學生建立解決原始物理問題的思維流程,鼓勵學生獨立、自主解決原始物理問題.這樣,不僅能夠讓學生對原始物理問題解決有一個適應過程,而且有利于在中考物理命題中滲透原始物理問題,從而達到發展學生物理學科核心素養的目的.