對2020年全國高考物理試題難度的量化分析和研究

摘 要：文章引入修正的物理試題難度量化模型，綜合考慮了七種影響試題的難度因素，并對每一個難度因素進行水平劃分，然后應用量化模型對2020年全國高考物理試題每個題目的絕對難度和整體難度進行了詳細的計算。在試題難度量化的基礎上，文章對全國高考物理試題的難易分布、難度因素、整卷難度進行了量化分析和討論。

關鍵詞：高考物理試題;難度量化模型;絕對難度;難度因素

中圖分類號：G633.7?文獻標識碼：A?文章編號：2095-624X（2021）23-0002-03

盡管高考物理命題的內容隨著時代的發展在不斷地變化，但試卷的基本結構保持穩定，主要有選擇題和非選擇題，必做題和選做題，或進一步細分為選擇題、填空題、實驗題和計算題等。高考作為參加人數最多和最重要的國家考試，試題難度是否控制在合適的水平不僅是科學問題，關系到為國家和高校選拔人才的有效性和權威性，同時還是社會問題，涉及不同地區和背景考生升學的公平和機會。對高考試題的難度進行分析評估，不僅可以考查高考試題是否科學規范，難度是否處于合理區間，還是中學教師規范教學和學生科學應試的重要參考。如何科學評估試卷難度是一個挑戰性的問題，目前的主流方法是統計試卷通過率或得分率，由于它只能在考試后通過統計考生的成績確定，其作用在很多情況下受到很大的限制。例如，它通常只能在考試后進行統計，難以在考試前評估試卷難度。高考是一個關注度高和敏感的考試，出于個人隱私和保密性等各種要求，即使在考試后取得考生的具體得分情況也是非常困難的，所以一般無法通過考試后評估了解高考試題的難度并分析。另外，這種通過率或得分率反映的是相對難度，統計結果不僅受到試卷本身難度的影響，還受到考生樣本的很大影響。

為了科學和有效評估試卷，本文采用絕對難度（預估難度）對試題進行試前或試后分析。預估難度就是通過量化模型分析影響試卷難度的各種客觀因素，然后進行評估并確定試題和試卷難度。從定義上看，統計難度本質上是通過率或得分率，通過率或得分率越高，難度就越低，所以統計難度（數值）是一種反向指標。預估難度是一種絕對難度，它的數值越大，就代表試卷或試題的難度越高。通過評定實驗或相同試題的對比分析確定統計難度和預估難度之間存在顯著的反相關關系[1]，所以它們在反映試題難易的作用上是完全一致的。

美國David Nohara首次提出考試整體難度的概念，從數學求解過程中分析影響整體難度的四個因素[2]。 鮑建生針對數學試題的難度量化模型，考慮了探究、背景、運算、推理、知識含量五個因素， 并對每個難度因素進行了量化[3]。朱權龍等根據物理學科特點對該模型進行了修正，使其適用于高中物理試題的難度量化。評價試題難度的前提是正確把握影響試題難度的諸因素。

本文在上述研究的基礎上，綜合考慮新課程標準和高考評價體系的最新要求，對應用物理試題的難度因素量化模型進行了微調，統一規定了模型中難度因素和水平的量化標準，具體如表 1 所示。具體把影響物理試題的難度因素歸結為七個維度，每個維度劃分三個等級，分別賦值1、2、3。在對試題進行難度量化時，先按照表 1對每個題目進行賦值，難度因素可以重復賦值，賦值次數記為nij，然后計算此題在每個難度因素上的子難度與整體難度，計算公式如下。

其中di （i=1，2，…，7） 分別表示這一組題目每個難度因素對應的水平取值，nij表示這組題目中第 i 個難度因素在 j 水平上所含的賦值次數，其總和為n，代表總的賦值次數，dij表示第 i 個難度因素在 j 水平的取值。

下面對2020全國高考物理Ⅰ卷的全部題目進行難度量化分析，首先給每個題目的難度因素賦值，然后根據公式計算每個題目的絕對難度以及試卷的整體難度和子難度，結果如表2所示。

對試卷的難度因素進行量化分析，就是要定量評估影響試題難度的各種因素，檢查其是否與課程標準和高考評價體系要求相適應。從表2結果可以看出，物理卷中18題、21題和25題的難度最大，15題、16題和19題最簡單，其余題目難度適中。選擇題的整體難度在0.26左右，其中18題和21題難度相對較大，特別是18題難度較高，綜合性強，區分度大。本題以帶電粒子在磁場中的運動為背景，考查學生的批判性思維能力和物理建模能力，需要應用洛倫茲力公式和帶電粒子在磁場中的運動特點，分析帶電粒子的運動軌跡及其幾何圖像，得出最長運動時間等效于最大圓心角的關鍵結論。第21題是電磁感應中的雙棒問題變型，通過分析金屬框和導體棒的受力情況并應用牛頓定律判斷其運動規律，同時利用運動學知識和法拉第電磁感應定律判斷感應電動勢和感應電流的變化，從而確定金屬框和導體棒運動的最終狀態。25題是最后一道計算題，所占分數比重大，應該是本卷的壓軸題。本題以粒子在電場中的直線和曲線運動為背景，考查了靜電場，運動合成與分解，能量轉化與守恒定律，動量和動量定理等物理概念和基本規律的理解與運用，考查了綜合分析與推理能力，難度最大。如果按照難度系數把全部題目分類，規定A、B、C、D檔次的難度系數分別為：>0.32;0.26～0.32;0.20～0.26;< 0.20，結果見表2。統計一下全部13個題目（包括二選一的選做題）中D檔4個，C檔4個，B檔2個，A檔3個，整個試卷的難度水平和梯度分布處于合理的水平。

從分項難度來看，2020年高考物理Ⅰ卷選擇題更側重于知識深度、廣度的考查，也就是非常重視基礎知識及綜合應用。在物理情境、物理建模、數學運用等方面涉及的難度相對克制，這也符合選擇題的定位，更多的是要求學生理解和記憶，定性和簡單分析，而不過多強調推理和數學知識，因為這些方面更適合在計算題中考查。計算題不僅考查學生的基礎知識，還考查學生的綜合能力，綜合考查知識與能力是高考計算題的特征，一道計算題能夠考查多個知識點以及多種能力。2020年全國高考物理Ⅰ卷的25題就是一道壓軸計算題，實現了控制整個試卷難度的目標，但它也不是整個題目都難，因為分步設問，難度遞進，使大多數人都能有所收獲。

綜上所述，2020 年高考全國物理命題素材選取堅持育人導向，優化考試內容，突出基礎性，更加貼近生活實際，緊密結合經濟社會和科技發展。從試題難度定量分析來看，試題易、中、難比例接近4：6：3，試題的客觀難度控制在 0.26左右，具有很高的信度和效度，有助于高校選拔人才和區分物理學科素養，同時促進高中育人方式改革，對中學物理教學具有積極的引領作用。

[參考文獻]

[1]曹開奉，王偉群，劉 芳.我國高考理科試題難度影響因素的文獻分析 [J].考試研究，2018（3）.

[2]鮑建生.中英兩國初中數學期望課程綜合難度的比較 [J].全球教育展望，2002（9）：48-32.

[3]薛 亮，馬敏娜，付來強，等.基于鮑建生試題難度量化工具的高考試題難度分析——以2016年全國Ⅰ、Ⅱ卷為例[J].化學教學，2017 （2）：32-36.

作者簡介：余招賢（1964— ），男，副教授，本科，研究方向：物理教學。