面向核心素養(yǎng)的物理計(jì)算題難度的影響因素及其調(diào)控策略

林勝鍋 張宜照

摘? ?要：物理計(jì)算題對學(xué)生物理素養(yǎng)的考查效果最好，但難度不好控制。本文以2015年普通高考浙江物理卷（10月）第20題為例，進(jìn)行實(shí)證研究，從學(xué)生訪談、原因分析、計(jì)算題命題技術(shù)要求等方面研究高中物理計(jì)算題難度的影響因素及其調(diào)控策略。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);物理計(jì)算題;難度因素;調(diào)控策略

1? 高中物理計(jì)算題的難度取決于“對物理學(xué)科素養(yǎng)考查的維度”的多少

高中物理計(jì)算題對學(xué)生物理素養(yǎng)的考查效果最好，但是物理計(jì)算題的命制過程中最難控制的是其難度，物理計(jì)算題的難度又取決于過程復(fù)雜性，影響過程復(fù)雜性因素還有很多，歸納起來主要有：試題閱讀量的多少，考查知識(shí)點(diǎn)的多少，涉及物理過程的個(gè)數(shù)，物理情境的新穎性和復(fù)雜性、數(shù)學(xué)過程及計(jì)算的復(fù)雜性等.筆者認(rèn)為這些因素實(shí)際上可以歸納為“對物理學(xué)科素養(yǎng)考查的維度”的多少.

杜明榮博士用實(shí)證研究的方法證明，物理試題中無論是選擇題還是非選擇題，其過程的復(fù)雜性、情境化程度都顯著影響試題的難度，二者之間具有顯著的正相關(guān)關(guān)系.

2? 高中物理計(jì)算題命題技術(shù)要求

在平時(shí)的教學(xué)中，我們要涉及課堂教學(xué)評價(jià)診斷，課后教學(xué)診斷，教學(xué)過程的優(yōu)化和改進(jìn)，這些是離不開課堂練習(xí)、課時(shí)作業(yè)、單元測試、階段性考試（月考、期中考、期末考、模塊測試等）以及高三總復(fù)習(xí)的同步練習(xí)，在這些命題的過程中，我們都要涉及到計(jì)算題的命制，在所有的題型中計(jì)算題對學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)的考查的信度和效度都是最好的.但計(jì)算題對命題人的要求是最高的，計(jì)算題的難度很難把握，受很多因素的影響，在物理命題及評價(jià)的過程、反思反饋過程、改正優(yōu)化過程中，我們總結(jié)出高中物理計(jì)算題命題技術(shù)要求：

（1）試題要有利于評價(jià)考生的物理學(xué)科素養(yǎng).

（2）試題要以具體、清晰、符合學(xué)生認(rèn)知的物理情境為載體，即問題情境要源于日常生活，沒有科學(xué)性問題，學(xué)生的容易理解和接受.

（3）情境的設(shè)置與設(shè)定盡可能模擬原始物理問題，能合理處理好“冗余條件”和試題的文字表述簡潔之間的關(guān)系.

（4）試題的數(shù)據(jù)設(shè)置應(yīng)該合乎物理實(shí)際?！半y度”要源于對應(yīng)能力所能達(dá)到的容易程度，而非不必要的陷阱和繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算。

3? 對高考計(jì)算題的研究

【例題1】（2015年普通高考浙江卷（10月）第20題）[1]：如圖1所示是公路上的“避險(xiǎn)車道”，車道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽車在剎車失靈的情況下避險(xiǎn);質(zhì)量m=2.0×103kg的汽車沿下坡行駛，當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)剎車失靈的同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)失去動(dòng)力，此時(shí)速度表示數(shù)v1=36km/h，汽車?yán)^續(xù)沿下坡勻加速直行l(wèi)=350m。下降高度h=50m時(shí)到達(dá)“避險(xiǎn)車道”，此時(shí)速度表示數(shù)v2=72km/h，重力加速度g=10m/s2;求：

（1）從發(fā)現(xiàn)剎車失靈至到達(dá)“避險(xiǎn)車道”這一過程汽車動(dòng)能的變化量;

（2）汽車在下坡過程中所受的阻力;

（3）若“避險(xiǎn)車道”與水平面間的夾角為17°，汽車在“避險(xiǎn)車道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽車在“避險(xiǎn)車道”上運(yùn)動(dòng)的最大位移（sin 17°≈0.3）.

3.1? 學(xué)生解答高考原題及其結(jié)果

限定在10分鐘內(nèi)，讓30位高三學(xué)生在去解答該題，絕大多數(shù)學(xué)生只完成第一步，并且還有很多解答是錯(cuò)誤的，得分率0.19，得分很不理想.

3.2? 同質(zhì)學(xué)生解答對“避險(xiǎn)車道”有補(bǔ)充說明后的結(jié)果

在原題不變動(dòng)的基礎(chǔ)上，添加正常車道和避險(xiǎn)車道的側(cè)視圖，讓同等水平學(xué)生在10分鐘內(nèi)解答，發(fā)現(xiàn)得分率為0.40，這說明不能正確理解“避險(xiǎn)車道”的方位和作用會(huì)較大程度影響本題的解決.

3.3? 同質(zhì)學(xué)生解答簡化題及其結(jié)果

將本題的物理過程具體化成【例題2】，同樣限定在10分鐘內(nèi)讓同等水平的30位學(xué)生來完成.發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生能完成該題，得分率為0.62，這說明問題題干的閱讀量越大對問題的解決負(fù)面影響也越大.

【例題2】質(zhì)量m=2.0×103kg的汽車以初速度v1=36km/h，無牽引力，沿圖2所示長度為l=350m、高度h=50m的AB斜坡向下勻加速直行到達(dá)坡底時(shí)的速度為v2=72km/h，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）汽車在下坡過程中動(dòng)能的變化量ΔEK

（2）汽車在下坡過程中受到的阻力f

（3）若汽車在坡底時(shí)又進(jìn)入與水平面間的夾角為17°上坡BC，汽車受到BC表面的阻力是在AB坡面上的3倍，求汽車在上坡上運(yùn)動(dòng)的最大位移sm （sin 17°≈0.3）。

4? 學(xué)生訪談，原因分析及改進(jìn)措施

這是一道真實(shí)情境的物理問題，但是情境過程生疏、復(fù)雜，并閱讀量較大，測試后對學(xué)生進(jìn)行了訪談，從學(xué)生的描述中，這道題對考生而言至少涉及以下四方面的困難。

（1）情境很陌生

雖然很多學(xué)生坐車上過高速路，但高速路上不能隨意停車下車，很多學(xué)生沒有聽過“避險(xiǎn)車道”這個(gè)概念，并且本題題目較長，容易產(chǎn)生認(rèn)識(shí)負(fù)荷，形成心理負(fù)擔(dān)，不能正確理解題意。

（2） 圖片模糊，看不懂路牌

圖中路牌未用常規(guī)箭頭來指示方向，題中“高速公路上的“避險(xiǎn)車道”，車道表面是粗糙的碎石”，而圖示的路面看不出哪個(gè)較光滑，沒有實(shí)際看到高速公路上的“避險(xiǎn)車道”考生，很難分辯哪一條才是碎石路的“避險(xiǎn)車道”。

（3）過程描述不清，容易產(chǎn)生岐意

受題中“公路上的‘避險(xiǎn)車道，車道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽車在剎車失靈的情況下避險(xiǎn)”的影響，很多學(xué)生誤認(rèn)為汽車是進(jìn)入一段粗糙斜面向下做減速運(yùn)動(dòng)直到停下為止。

（4）本題考查的知識(shí)點(diǎn)和物理過程較多，考查物理學(xué)科素養(yǎng)維度的兩個(gè)方面：物理觀念和科學(xué)思維，因此難度較大。

以上四個(gè)方面，實(shí)際上只有第四點(diǎn)才是因?yàn)槲锢淼囊蛩卦斐傻碾y度，前三個(gè)方面都不是物理的因素，因此本題對物理學(xué)科素養(yǎng)的考查是有缺陷的.

就本題而言，在考查學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)、階梯問題的設(shè)置、考查的知識(shí)個(gè)數(shù)、物理過程、數(shù)學(xué)計(jì)算、學(xué)科核心素養(yǎng)的維度上是相當(dāng)?shù)轿坏?，考查過程存在的主要問題是：情境很陌生;圖片模糊，看不懂路牌;過程描述不清，容易產(chǎn)生岐意;調(diào)控措施如下：

（1）更換本題的情境，用絕大多數(shù)學(xué)生都熟悉的情境代替。

（2）在原情境的基礎(chǔ)上增加一個(gè)側(cè)視圖，在原圖上用文字標(biāo)清楚“避險(xiǎn)車道”和車運(yùn)動(dòng)的方向，幫助學(xué)生正確理解題意。

（3）改進(jìn)文字描述，讓學(xué)生不會(huì)對題目產(chǎn)生岐意.

5? 高中物理計(jì)算題難度的調(diào)控策略

總之，對于面向物理學(xué)科核心素養(yǎng)考查的物理試題其難度通常取決于“對物理學(xué)科素養(yǎng)考查的維度”的多少，其難度的調(diào)控通?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況，從（1）問題情境的新穎度，（2）物理學(xué)科素養(yǎng)考查的維度，（3）物理過程的復(fù)雜程度，（4）是否設(shè)置階梯問題，（5）題干的閱讀量，（6）問題目標(biāo)的開放程度，（7）數(shù)學(xué)過程與計(jì)算的復(fù)雜性等幾個(gè)方面進(jìn)行調(diào)控;盡可能讓命制出來物理試題在考查學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)方面有較高的信度和效度，避免物理以外的因素干擾對學(xué)生物理核心素養(yǎng)的考查.

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡千斌.七選三背景下浙江高考物理試題的特點(diǎn)分析與教學(xué)對策[J].物理通報(bào)，2016（10）：2-6.