山東省2020年普通高中物理學業水平等級考試(模擬卷)的分析與研究

許月仙 董麗君 袁海泉

(蘇州大學物理科學與技術學院，江蘇 蘇州 215006)

備受關注的山東新高考物理模擬考試在2019年12月2日落下帷幕.這是實行新高考3+3模式之后，山東省在教育部考試中心的指導下按照新課標的學業質量標準來進行命題的第一次考試.它對當前高三備考和2020年的高考命題都有重要意義，而且對同屬第二批試點省份的北京、天津、海南的物理教學也會產生深遠影響，對未來的物理教學也具有重要的導向作用.本文將從2017年版高中物理課程標準出發，對山東省2020年普通高中學業水平等級考試(模擬卷)試題學業質量水平進行整體分析與研究.

1 分析框架設計

山東省2020物理模擬卷結構為：單選8題，每題3分；多選4題，每題4分；兩道實驗題，共14分；4道計算題，共46分，總分100分.本文依據試卷所涉知識點在各模塊的分布、試題達到的學業質量水平、核心素養的考查情況進行分析.

本文分析過程：分析試題內容，確定考查的知識點，對考查知識點的分布情況進行統計分析；分析各試題的問題情境的復雜程度、推理水平、數學工具應用層次，從而確定每一小題所達到的學業質量水平；進行各學業質量水平的分值統計及權重計算；最后定性研究試卷中物理核心素養的具體體現.

2 分析過程描述

不同課程模塊的考查分值統計方法為：對涉及不同模塊知識點的綜合試題，則根據考查的知識點個數和次數將總分拆分到具體的課程模塊.例如第8題，考查了機械能守恒定律、彈性碰撞、動量守恒定律、原子與原子核4個知識點，分別屬于必修2、選擇性必修1、選擇性必修3，該題總分為3分，因此必修2模塊考查分值為0.75分，選擇性必修1模塊(兩個知識點)考查分值為1.5分，選擇性必修3模塊考查分值為0.75分.

新課標將高中物理學業質量分為5級水平，既是學生自主學習、教師開展日常教學設計的重要依據，也是高中學業水平考試命題的重要依據.學業水平4是用于高等院校招生錄取的學業水平等級性考試的命題依據.[1]本文細化課程標準的學業質量標準，根據知識點的個數、問題情境的復雜程度、推理水平、數學工具應用層次，將物理試題劃分為不同的水平，不同水平之間具有由低到高逐漸遞進的關系，如表1所示.

表1 物理試題學業質量水平評價框架

其中問題情境需要綜合考慮試題的背景(熟悉問題、實際問題、較復雜的實際問題等)和設問方式，才能確定復雜程度；推理水平依據推理的次數確定；數學工具的應用分為簡單(利用概念或者公式的簡單計算可以直接作出正確答案)、較復雜(存在隱含的條件，是要運用到公式推導或者計算才能作出正確答案)、復雜(利用多重推導或者計算十分繁瑣)三個水平.

例如第3題，該題考查了“功和功率”，考查知識點個數為1；背景為“我國自主研制的絞吸挖泥船天鯤號”的實際問題，但設問直截了當，因此問題情境界定為較復雜；有兩步推理(由流量推理出排泥的速度，由瞬時功率的定義推理到力)，推理水平為較復雜；用概念或者公式的簡單計算得到正確答案，數學工具應用為簡單.綜合幾個方面，我們將該題界定為學業水平2級.

例如第7題，考查了“光的折射”和“全反射”2個知識點；在配圖中雖標出了光的全反射和折射路徑、張角大小，一定程度上簡化了題目的難度，但該題結合了光的全反射和折射的知識，涉及到折射時入射角和折射角的判斷，問題情境較復雜；問題解決包含了兩步推理，根據光的全反射和折射規律列出方程組，因此推理水平劃分為較復雜；解方程組求出折射率的大小，需要運用較復雜的數學工具(三角函數的相關知識).綜合考慮，該題屬于學業水平4級.

模擬卷共計18道題，其中2道實驗題和4道計算題又包含不同的小題，每一小題的分值從該題總分中拆分出來統計，共計26道小題，根據本文構建的物理試題學業質量水平評價框架，找出與每道小題相吻合的學業質量水平.由于對每道考試題目的問題情境、推理水平、數學工具的分析存在主觀性，使得學業質量水平的劃分存在一定的主觀性.為提高學業質量水平劃分的可靠性，由兩位有一定教學經驗的高三物理教師，進行背靠背的獨立分析，最終得到山東2020新高考模擬卷的一個相對準確的分析結果，再對試卷整體進行分析.

3 分析結果及討論

研究結果表明，山東2020年物理模擬卷在試題考查的知識點覆蓋面、試題的學業質量水平指向和試題體現的核心素養方面具有一定的特點.

3.1 試題考查的知識點覆蓋面廣

該模擬卷共考查了38個知識點，試題考查范圍廣，知識點覆蓋面大，包含力、熱、光、電、磁、原子物理，考查知識點更細更全.將各題考查的知識點按照題號從前往后排列在各課程模塊中，重復的知識點將不再列出.不同課程模塊考查的知識點分布及考查分值如表2所示.

表2 考查知識點分布

對38個知識點所屬的知識模塊、課程模塊進行統計，統計結果如圖1、2.

圖1 各知識模塊考查知識點個數及占比

由圖1、2可知，模擬卷中知識點的考查分布廣，以力學為主，共計20個知識點，占比52.63%，凸顯了力學的基礎性地位；必修1和必修2課程模塊的知識點均屬于力學模塊，考查總分值為49.5分，考查分值相對較高； 電學部分考查知識點為7個，占比18.42%，熱、原子物理、磁模塊考查知識點均為3個，光考查知識點為2個.

圖2 各課程模塊考查知識點個數及占比

除選擇性必修2僅考查3個知識點外，其他5個模塊中被考查的知識點分布較為均勻，必修模塊共考查知識點為22個，占比57.89%，共考查了64.25分；選擇性必修模塊共考查知識點個數為16個，占比42.11%，共考查了35.75分，整個試卷18道題中有11題考查了選擇性必修模塊的相關知識，占比61.11%，機械振動與機械波、沖量、動量定理等都有所考查，說明山東2020新高考重視了對選擇性必修模塊的考查.

3.2 試題的學業質量水平指向明確

根據構建的物理試題學業質量水平評價框架，對2020年山東省模擬卷試題的學業質量水平進行評價，統計結果如表3所示.

表3 物理試題的學業質量水平分析結果

由表3可知，山東省2020物理模擬卷中，處于學業質量水平1到4的試題均有涉及，未涉及水平5.處于2、3、4水平層次的題目個數趨于均勻分布，3個水平的試題分值權重呈現遞增趨勢，處于學業水平3及以下的試題分值為61分，說明學業水平3是及格分數的命題依據，主要區分學生學業質量的試題處在水平4.2017年版高中物理課程標準明確提出：學業水平4是用于高等院校招生錄取的學業水平等級性考試的命題依據，因此山東2020模擬卷與課程標準的要求相吻合，是對新課標的一次良好踐行.

不同學業質量水平層級試題的均勻分布有利于照顧到不同學習程度和能力的學生，使得既不會因為高水平層級知識點較多，學生得分太低，失去對物理學科學習的信心和興趣，又不會因學業質量水平層級不夠，拉不開學生能力表現差距，失去高考的選拔性功能.[2]

3.3 試題體現了物理核心素養的導向功能

山東省2020新高考嚴格遵循2017年版高中物理課程標準，注重體現物理學科的本質，以物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任為導向.

物理觀念的考查：物理觀念主要包括物質觀、運動與相互作用觀、能量觀，除第14題以外，其它試題均有對物理觀念的考查，每題考查的具體物理觀念和具體體現的內容如表4所示.

表4 試題考查物理觀念的分析結果

續表

由表4可知，試卷有考查物質觀的5題，占比27.78%，考查運動與相互作用觀的11題，占比61.11%，考查能量觀的4道，占比22.22%，可見新高考重視學生物理觀念的考查，尤其是學生的運動與相互作用觀.

科學探究的考查：對學生科學探究素養的考查主要體現在實驗題中，科學探究內容主要考查證據和解釋，問題和交流考查的較少.如第13題，學生需要從紙帶中分析、獲取有效的信息計算碰前和碰后速度，考查了學生科學探究素養中的證據意識.紙帶的分析為該題亮點，突破了以往認為紙帶只能反映速度的局限認識，若該題沒有實驗裝置圖，也能從這個紙帶分析出紙帶承載的物理過程.通過該紙帶，不僅能夠計算出碰前速度，碰后速度，兩個物體碰撞中的相互作用時間在紙帶中也有所體現，可以為動量定理的考查留下伏筆.第14題最后一問從理想模型向實際問題過渡了，考查了學生科學探究中的誤差分析意識，若電流表A2的內阻不能忽略，仍用(1)中方法，則筆芯電阻的測量值與真實值相比如何變化.科學探究過程中進行誤差分析能夠有效的加深理解,以誤差為紐帶,將理論與實驗緊密相連,也能培養學生分析和解決實際問題的能力.

科學態度與責任的考查往往伴隨物理觀念和科學思維的考查進行，科學態度與責任主要包括科學本質、科學態度、社會責任，考查題目和具體表現如表5所示.

表5 科學態度與責任考查

由表5可知，山東省2020年模擬卷中有8題通過創設真實情境的方式，伴隨性地考查了學生的科學態度與責任，占比44.44%，涉及物理學史、體育運動、生產生活、科技前沿，充分體現課程標準的基本理念，要求學生主動構建物理模型、分析實際問題.例如第15題，以高速公路避險車道為背景，第2問中假設的斜面傾角為15°，而不再從便于計算的特殊角出發，更加貼近生活實際；另外以科技時事為命題背景，反映現代科學技術發展的重要成果和科學思想，不僅展示了我國強大的科技能力，增加學生的民族自豪感，還能培養學生科學態度與責任素養，激發學生社會擔當的責任意識.