基于Achieve 工具的2020 年高考物理試題與新課程標準的一致性研究

郭芳俠 王冰雪 李曉爽

課程標準是學生學業成就評價達至公平、有效的基石， 承擔著學業成就評價標準的功能和職責[1]。 教育部最新頒布的 《普通高中物理課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱 “新課標”）中， 結合課程內容要求制定了高中物理學業質量標準， 明確了學生學業質量水平與考試評價的關系[2]。 學業質量水平是物理學科核心素養的重要體現，是考試評價的重要依據。 由于評價過程本質上是明確課程和教學大綱實現教育目標的程度的過程[3]，當大規模考試和課程標準相匹配時，教學才能更好地依據課程標準[4]。 因此，建立基于新課標的考試評價體系有益于新課標在教育教學實踐中的實施。 高考是一項重要的全國性教育考試制度，2020 年高考物理命題更加突出基礎性， 貼近教材和教學實際，加強理論與實際的聯系[5]，但試題是否體現了新課標的相關要求，值得進一步研究。 一致性研究不僅有助于建立更加科學的評價標準，而且可以為教師基于新課標的教學提供新的思考角度。

目前， 常用Webb、SEC、Achieve 這三種工具進行試題和新課標之間的一致性分析。 其中，Webb 模式缺乏對不同內容領域重要性差異的關注，SEC 模式中各要素之間學習目標無法直接匹配[6]。 Achieve工具因為具有系統的分析框架、 精細的研究程序以及多樣化的研究方法而備受研究者青睞[7]，國內目前尚無基于該工具的物理高考分析。 本文基于Achieve工具，對2020 年全國新課標高考Ⅱ卷物理試題與新課標進行一致性分析， 以期為試題分析評價標準和教師教學提供參考。

一、研究方法

Achieve 標準評價分析旨在解決試題與課程標準的一致性問題，有助于發現以下問題的答案：試題中的所有內容都能在課程標準中找到嗎？ 試題能反映課程標準內容的廣度和對能力要求的深度嗎？ 試題對學生來說都足夠有挑戰性嗎？[8]通過對這些問題的分析， 羅斯曼等人開發出一個包括向心性、 均衡性、 挑戰性三個維度以及一系列指標的一致性分析框架，各指標所評價的內容如圖1 所示[9]。

圖1 Achieve 一致性分析工具框架

在Achieve 一致性分析工具的三個維度中，向心性維度是對單個題目的分析， 通過內容向心性和表現向心性兩個指標確定試題知識內容、 認知程度與新課標的一致性。 均衡性和挑戰性則是對試題整體質量的分析。 均衡性是指通過平衡和范圍兩個指標衡量試題在新課標中的知識覆蓋范圍以及重要性程度。 挑戰性是通過挑戰來源和挑戰層次兩個指標明確試題的難度及其所要求的思維水平是否依據新課標的學業質量水平。 具體評價標準如表1 所示[10]：

依據新課標中課程內容， 將必修課程和選擇性必修課程中的知識內容進行整理，共計20 個知識內容主題， 對其進行編碼并且統計其中所包含的知識內容，整理結果如表2 所示。

表1 Achieve 一致性分析工具判據

在確定題目的挑戰層次時，依據羅斯曼等人的5級分類體系所對應的新課標中行為動詞進行判斷，具體內容如表3 所示。

表2 新課標中知識主題及內容

表3 學業質量水平劃分

二、研究過程

1.研究樣本

2020 年高考共有9 套試卷：全國新課標高考卷共3 套，自主命題5 套：包括北京、天津、上海、江蘇、浙江，半自主命題1 套（海南）。 其中，全國新課標高考Ⅱ卷用于10 個省份，分別是：甘肅、青海、黑龍江、吉林、遼寧、寧夏、新疆、內蒙古、陜西和重慶，使用范圍最廣， 因此以全國新課標高考Ⅱ卷理科綜合中的物理部分為樣本進行分析。

Ⅱ卷中物理部分必做和選做共計16 道題，由于有些題目中可能考查到不同主題的不同內容， 為準確分析，將試題中24、25、33（2）、34（2）題拆分，每一個小題作為單獨的題目進行分析，共計21 道題。

2.題目案例微觀分析

基于Achieve 一致性分析指標和評價標準，首先對全國新課標高考Ⅱ卷——理科綜合中物理部分的21 道題目從三個維度、 六個指標進行微觀分析，然后結合不同指標，對試題進行整體分析。

以第24 題第1 小題為例進行微觀分析如下：

24-（1）.如圖，在0≤x≤h，-∞＜y＜+∞區域中存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度B 的大小可調，方向不變，一質量為m，電荷量為q（q＞0）的粒子以速度v0從磁場區域左側沿x 軸進入磁場，不計重力。若粒子經磁場偏轉后穿過y 軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應強度的最小值Bm。

（1）向心性

本題要求學生通過粒子在勻強磁場中的偏轉情況判斷洛倫茲力的方向，并結合題意，根據洛倫茲力公式和圓周運動規律分析帶電粒子圓周運動的半徑范圍，由磁感應強度與半徑的關系，確定磁感應強度的最小值。 因此所考查的知識內容與新課標中相關知識內容完全一致，內容向心力指標的一致性為等級2。 試題所考查知識內容的認知水平與新課標中相應知識內容的認知要求完全一致，表現向心性指標的一致性為等級2， 其具體內容如表4所示。

表4 24-（1）題向心性分析結果

（2）均衡性

由于題目對洛倫茲力提供向心力、 以及帶電粒子在勻強磁場中的偏轉內容考查較多， 因此該題考查的側重主題為A13（磁場），為該主題在試卷整體分析時提供了1 個題目。 根據表3 中對該題所屬主題及知識內容進行分析， 該題所涉及知識內容有3 個。平衡、范圍指標需要明確該題目對整套試題中所考查主題以及知識內容的貢獻，分析結果如表5 所示。

表5 24-（1）題均衡性分析結果

（3）挑戰性

通過分析題目確定挑戰來源指標的一致性，再根據該題目對學生認知能力的要求確定其所對應的挑戰層次等級。題目對A4 主題的考查要求是會應用線速度描述勻速圓周運動，使用再現、記憶等常規步驟解答問題，符合表3 中挑戰層次等級2 的描述；題目對A13 主題的考查要求是綜合運用洛倫茲力公式和圓周運動規律， 符合表3 中挑戰層次等級3 的描述。 分析結果如表6 所示。

表6 24-（1）題挑戰性分析結果

3.試卷整體分析結果

依據上述方法對21 道題進行一致性分析，對各個指標所得數據進行整理，結果如表7、表8 所示。

表7 試題向心性、挑戰來源數據

表8 試題均衡性、挑戰等級數據

三、研究結果分析

基于Achieve 工具三個維度中六個指標的具體評價標準，對2020 全國新課標高考Ⅱ卷理科綜合中的物理題目分析，具體內容如下：

1.向心性分析

由表7 可知，在內容向心性等級方面，有71.1%的試題與新課標達到完全一致，23.8%的試題部分一致，4.8%的試題為完全不一致。該試題與新課標完全一致的題目比率大于71%，依據評價判據，則該試題在內容向心性上與新課標的一致性達到標準； 在表現向心性等級方面， 有76.2%的試題與新課標達到完全一致，19.0%的試題部分一致，4.8%的試題為完全不一致。 由于該試題的新課標完全一致的比率大于76%，依據評價判據，該試題在表現向心性上與新課標的一致性達到標準。

因此，在向心性維度，2020 全國新課標高考Ⅱ卷理科綜合部分物理試題與新課標的一致性達到標準， 但內容向心性和表現向心性的比率僅略大于下限值。 試題較好地反映了新課標中相應學習主題的知識內容和對相應知識內容的認知要求。

2.均衡性分析

根據表8 數據， 做出二十個主題的試題與新課標的平衡指標R1和R3的數值柱形圖， 如圖2所示。

圖2 試題平衡指標分析

數據顯示，A5、A8、A9、A15、A16、A20 主題的知識內容在試題中沒有反映， 具體內容是牛頓力學局限性和相對論、電磁場與電磁波初步、電磁振蕩與電磁波、傳感器、波粒二象性。 在新課標的內容要求中對應的認知程度多為了解、知道和體會。 由于試題題目數量的限制，相關內容在試題中沒有體現可以理解。

在知識內容有反映的十四個主題中，A2 主題的差異非常大， 該主題的知識內容主要是對物體的受力情況和運動情況進行分析。 A12 （光及其應用）和A17（固體液體和氣體）主題R1和R3差異占比大于50%， 主要原因為試題中不同選做題分別考查這兩個主題，因此反映的重要程度較大。其他主題兩個指標相差不大，平衡性較好。

根據表8 數據， 二十個主題中試題與新課標的范圍指標R2雷達圖如圖3 所示。

圖3 試題范圍指標雷達圖

其中，大于67%的主題有A4、A10、A13、A18，即在這四個主題上， 試題與新課標在范圍指標的一致性達到滿意程度； 在50%至66%的主題有A1、A6、A7、A12、A14，即在這五個主題上，試題與新課標在范圍指標的一致性達到可接受程度。 除去試題中沒有反映的六個主題外，其余五個主題上考查偏少，未達到可接受水平，其中機械振動與機械波、固體液體和氣體、原子與原子核主題下知識內容多，新課標中的認知要求多為觀察、了解、認識、知道等，試題因題目數量限制考查較少可以理解。 而相互作用和運動定律、機械能與其守恒定律主題，新課標對學生的認知要求較高，應增加其在試題中考查范圍。

綜上所述， 試題在各個主題的考查范圍并不一致，差異較大。

3.挑戰性分析

由表7 可知， 試題中挑戰來源恰當的比值為100%，一致性很好，說明試題能夠基于學生的已有認知進行編制，無科學性錯誤。

根據表8 中的數據繪制試題挑戰等級曲線圖如圖4 所示，基本符合正偏態分布。題目的挑戰難度在五個等級上均有體現， 等級1 到等級5 的占比依次為：9.5%、42.8%、33.3%、9.5%和4.9%，其中挑戰等級2 的試題比率最大，等級5 難度的試題比率最小，隨著挑戰難度的增加，試題數目逐漸減小。試題的挑戰等級主要集中在等級2 和等級3 上， 與新課標學業質量水平的水平2 和水平3 對應。

圖4 試題挑戰等級分布圖

物理新課標規定，學業質量水平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[12]，則該試題應當進一步突出高考的選拔功能， 可將試題總體挑戰難度從等級2、3 提高到等級3、4。

四、結論

總之，2020 全國新課標高考Ⅱ卷——理科綜合物理試題與新課標的一致性分析結果可以得到以下結論：（1）試題在知識內容上與新課標一致性達到標準， 對學生認知水平的考查與新課標的學業要求基本一致；（2）試題的均衡性略有不足，主要體現在所涉及的知識內容范圍不夠全面、 個別主題重要性差異較大；（3）試題總體的挑戰性不足，相較于使用再現、記憶等常規步驟解決問題的挑戰程度，應要求學生在作答過程中更多使用策略性、批判性等方式。

新課程標準對教材、 教學和考試評價有著重要的指導作用， 高考試題與課程標準的一致性不僅會影響學業質量水平的準確評價， 并且會對教學產生導向作用。 高考物理試題與新課程標準的一致性研究有助于開展基于新課標的教學活動， 加強基于新課標的教材應用，從而在教材、教學、評價相互促進、不斷完善的教育過程中， 真正落實學生物理學科核心素養的培養。