中考對于物理學科關鍵能力考查現狀的分析

韋玉逢 陳雋琦 羅 瑩

(北京師范大學物理學系 北京 100875)

2014年教育部發布《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》指出[1]，要發展各學段的學生的核心素養體系，明確學生應具備的必備品格和關鍵能力.培養學生的學科關鍵能力現已經成為各學科課程和考試改革的重要內容[2].中考是評估初中階段學生物理學習成果的重要考試之一，對初中教學有著指揮棒的作用.因此，研究采用定量方法分析中考物理試卷對物理學科關鍵能力的考查現狀，尋找中考物理考查學科關鍵能力的拓展空間，進而引領初中物理教學，使教師在初中物理教學中更加重視物理學科關鍵能力的培養與發展，促進核心素養在初中物理教學中落地.

1 研究對象

各城市經濟發展水平的不同，通常會反映至基礎教育領域，從而影響各城市中考試卷的編制.為全面描述我國中考試卷對物理學科關鍵能力的考查現狀，研究以城市的經濟發展水平為標準進行取樣，選取位于第一財經·新一線城市研究所發布《2020城市商業魅力排行榜》中各線城市排行的前3位城市，作為我國教育各階段水平的代表，將北京、上海、廣州、寧波、昆明、福州、濰坊、揚州和海口等9個城市的2020年中考試卷作為研究對象，對其以數字1～9進行編號，詳見表 1.

表1 9套中考物理試卷信息

2 研究方法

2.1 基于核心素養的物理學科能力表現框架

研究采用北京師范大學提出的基于核心素養的物理學科能力表現框架對9套試卷進行分析.該框架根據學生在發展物理學科能力的過程中經歷的不同學習過程，將物理學科關鍵能力分為A學習理解、B應用實踐和C遷移創新等3個能力維度，每個能力維度又各被分解為3個能力要素[2].

首先，A學習理解能力維度指學生對物理知識的獲取能力，強調輸入型的思維過程.此能力維度包含“A1觀察記憶”“A2概括論證”和“A3關聯整合”等3個能力要素，主要描述學生對物理知識的辨識、確認、概括、論證和整合的能力.其次，B應用實踐能力維度指學生在熟悉情境中對物理知識的應用能力，強調輸出型的思維過程.此能力維度包含“B1分析解釋”“B2推論預測”和“B3綜合應用”等3個能力要素，主要描述學生在物理情境中對程序性和內容性知識的運用.最后，C遷移創新能力維度指學生在新情境中應用物理知識的能力，強調創新性的輸出型思維過程.此能力維度包含“C1直覺聯想”“C2遷移與質疑”和“C3構建新模型”等3個能力要素，主要描述學生在陌生情境中綜合物理知識解決新問題的能力.

2.2 編碼規則與數據收集

為詳細獲取各中考試卷對物理學科關鍵能力考查的具體情況，研究運用上述框架對試卷中的每道試題考查的物理學科關鍵能力進行編碼.考慮到每道試題可能存在考查多個能力點的情況，研究以每道試題考查的能力點作為編碼單元，例如1道填空題存在2個空，則這道填空題考查的能力點數為2，那么這道填空題被視為2個編碼單元分別進行編碼.

具體的試題編碼示例如下：

圖1 北京市2020年中考物理第27題

本題以含隔板并且裝有水的容器為問題背景，要求學生推測向被隔板隔住的容器兩側注入不同深度水時隔板上的橡皮膜的形變狀態，并分析發生這種形態的原因.

本題為1道具有2個小空的填空題，即考查的能力點數量為2，存在2個編碼單元.本題依托的問題情境為含有隔板并裝有水的容器，屬于學生較為熟悉的情境.第1個編碼單元要求學生調用液體壓強的知識推測橡皮膜的形態，考查學生輸出型思維過程中的通過科學推理預測未知物理過程或結果的“B2推論預測”能力要素；第2個編碼單元則要求學生對橡皮膜形態發生變化的原因進行解釋，考查學生輸出型思維過程中的基于對問題情境的分析對物理現象做出合理解釋的“B1分析解釋”能力要素.所以，這2個編碼單元的編碼依次為“B2推論預測”和“B1分析解釋”.

研究由2名物理教育研究生分別獨立地對9套試卷中考查的物理學科關鍵能力進行編碼.對編碼的結果進行信度分析，兩人編碼結果的相關系數為0.952，具有良好的內部一致性.獨立編碼后，兩人再對存在異議的部分通過多輪討論，最終達成共識，得到的每套試卷對各個能力要素的考查次數的原始情況如表 2所示.

表2 每套試卷對各個能力要素考查次數的分布

續表2

為了得到我國中考物理試卷的總體考查情況以及方便比較各套試卷的考查情況，研究將每套試卷對各個能力要素的考查次數進行標準化處理，結果如表3所示.

表3 每套試卷對各個能力要素的考查次數的比率分布

3 研究結果及數據分析

由表 2和表 3可以發現，9套試卷考查的物理學科關鍵能力存在共同點，即均側重對知識輸出型的B應用實踐能力的考查，對C遷移與創新能力的考查較少，均沒有考查“A3關聯整合”能力要素.研究根據表 2的數據，進一步統計得到每套試卷考查的能力要素總數目和平均每分鐘考查的能力要素數目如表 4所示.

表4 每套試卷考查的能力要素數目情況

表4顯示，每套試卷考查的能力要素總數目在30～78之間，平均每min考查的能力要素數目在0.38～0.78之間，浮動范圍均比較大.其中，8號試卷的考查的能力要素總數目最多，3號和4號試卷最少；2號試卷平均每min考查的能力要素數目最多，3號試卷最少.

由此可見，在我國初中物理課程標準指導下的中考命題既存在總體的一致性，也存在地域差異性.

3.1 總體分析

研究得到的中考物理對物理學科關鍵能力的總體考查情況，如圖 2所示.其中圖2的橫軸為物理學科關鍵能力的9個能力要素，縱軸為每個要素被考查次數的百分占比.

圖2 2020年中考物理對物理學科關鍵能力的總體考查情況

整體上，我國2020年的中考物理對A學習理解、B應用實踐和C遷移與創新3個能力維度的考查均有所覆蓋，對除“A3關聯整合”外的其他8個能力要素均有所考查，但對各個能力要素的考查比例有所差異.首先，中考物理試卷側重于對“B2推論預測”(31.75%)和“B1分析解釋”(29.08%)的考查，這2個能力要素的占比之和超過50%；其次，中考物理試卷對“A1觀察記憶”(15.56%)、“B3綜合應用”(13.00%)和“A2概括論證”(6.31%)等3個能力要素均有考查；但在“C遷移與創新”能力維度的3個能力要素的考查比例均不高，并且沒有考查“A3關聯整合”能力要素.

由此可見，首先，試卷沒有忽略對學生A學習理解能力的考查，尤其側重對“A1觀察記憶”的考查，對“A2概括論證”的考查也有所兼顧.但值得注意的是，中考物理對“A3關聯整合”沒有考查，其可能的原因是“A3關聯整合”描述的是建立物理知識與知識之間的聯系和構建學生自己物理知識體系的能力，要想考查這類能力要素，試題需要具備一定的開放性，而目前中考試卷中幾乎沒有開放性的試題.因為對于考生眾多且具備選拔性質的中考而言，評分的標準性和試卷的批閱量限制了開放性試題的使用.

其次，試卷整體上對于學生的B應用實踐能力——即在熟悉情境中應用所學物理知識解決問題的能力的考查是非常重視的，考查比例超過了70%，尤其側重對“B2推論預測”和“B1分析解釋”的考查.“B3綜合應用”能力要素是對學生應用實踐能力的最高要求，對應的試題相對偏難且占比不高，但卻也恰好起到中考試卷選拔性的作用.

最后，中考物理對學生C遷移與創新能力的考查比例較低，平均每套試卷中最多包含1～2道對應的試題，并且主要集中于對“C2遷移與質疑”和“C1直覺聯想”這2個能力要素的考查.“C3建構新模型”占比不高的原因可能在于，此能力要素是最高層次的物理學科關鍵能力要素，其具體內容包括 “創意設計”和“針對新情境建構模型”，而對這類能力的考查多是以物理實驗的操作、設計等形式，中考的紙筆測驗形式限制了對“C3建構新模型”的考查，并且這9套試卷中考查C遷移與創新能力的試題大多超出了中考規定的范圍.這些因素導致了C遷移與創新能力極少在中考物理中被考查.

3.2 特點分析

(1)不同經濟水平城市的特點

考慮到不同城市中考試卷的命制存在差異性，研究首先以經濟水平為分析變量整理出2020年各線城市的中考試卷對物理學科關鍵能力的考查情況，如圖3所示.

圖3 各線城市中考物理對物理學科關鍵能力的考查情況

圖3的橫軸為物理學科關鍵能力的9個能力要素，縱軸為每個要素被考查次數的百分占比.可以發現，各線城市的中考試卷對于“B1分析解釋”和“B2推論預測”這2個能力要素的考查比例均不低，這與總體情況相符.

但各線城市對部分能力要素的考查比例存在較大差異：

①在A學習理解能力上，一線城市對“A1觀察記憶”的考查比例明顯高于二、三線城市，二、三線城市對“A2概括論證”的考查比例則略高于一線城市；

②一線和二線城市在B應用實踐能力上的考查重點更偏向于“B2推論預測”，三線城市則更偏向于“B1分析解釋”，各線城市對“B3綜合應用”的考查比例基本相同；

③二線城市對C遷移與創新能力的考查略高于一、三線城市.

這一定程度上說明，在義務教育階段，經濟較發達的一線城市對培養學生基礎物理學科能力的重視程度要高于經濟較薄弱的二、三線城市；在對培養學生的應用實踐能力上，三線城市更重視較為基礎的分析解釋能力，一、二線城市則更重視對學生要求更高的推論預測能力；并且二線城市相較于一、三線城市更加強調培養學生的遷移和創新能力.

(2)各個城市的特點

結合不同經濟水平城市的特點，研究進一步整理出各個城市的中考試卷對物理學科關鍵能力的考查情況，如圖 4所示.

圖4 各城市中考物理對物理學科關鍵能力的考查情況

圖4的橫軸為各城市中考試卷編號及其考查的能力要素，縱軸為每個要素被考查次數的百分占比.可以發現，個別城市中考試卷考查比例占比靠前的能力要素相較于其他城市有所不同，這導致了不同經濟水平城市的試卷在某些能力要素的考查比例出現較大差異.其中，1號和2號試卷對“A1觀察記憶”的考查比例明顯高于其他城市，使其所屬的一線城市對此能力要素的考查比例較大；8號和9號試卷對“B1分析解釋”進行了著重考查，其比例明顯高于其他城市；4號試卷對A學習理解能力的考查比例較低，但對C遷移與創新能力的考查力度卻明顯高于其他城市.

由此可見，各個城市對各個能力要素的偏重程度亦隨地域的不同而有所差異.例如，4號城市考查的能力要素分布與其他城市試卷的差異較大，可能的原因在于其試卷類型為具有綜合性的“科學”(理化生綜合)形式，與其他城市的單科或理化綜合但分卷的試卷類型存在較大差異.

4 結論與啟示

本研究基于核心素養的物理學科能力表現框架對2020年的9套中考物理試卷進行分析發現，在我國初中物理課程標準指導下的中考命題既存在總體一致性，也存在地域差異性.

總體一致性體現在，所有試卷的考查重點均放在了描述低水平學習輸出活動的B實踐應用能力上，尤其側重對“B2推論預測”和“B1分析解釋”的考查；其次是描述學習輸入活動的A學習理解能力，而描述高水平學習輸出活動的C遷移創新能力考查較少，其主要任務為區分高水平考生.

地域差異性除了體現在各城市平均每分鐘考查的能力要素數目不同外，還體現在各線城市對個別能力要素考查的偏重程度上.如以1號和2號為代表的一線城市對“A1觀察記憶”這一基礎能力要素的考查更為重視，二線城市整體上更重視對“B2推論預測”的考查且對C遷移創新能力的考查比例比一、三線城市高，而以8號和9號為代表的三線城市則更重視對“B1分析解釋”的考查.

根據以上研究結論，本研究看到中考物理存在總體的一致性與地域的差異性，更發現了中考物理命題評測物理學科關鍵能力的發展空間，具體表現在：

(1)更多地關注物理學習的輸入過程，增加測評A學習理解能力的比重

A學習理解能力是物理學科關鍵能力的基礎，其發展水平的高低對初中生理解物理有重要影響，決定著初中物理課程的學習效果.因此，A學習理解能力當之無愧地成為了初中物理學習的基石，是初中物理教學的重中之重.但其在中考物理試卷中的占比卻不到1/3，并且對A學習理解能力的測評目前也多集中在低水平的“A1觀察記憶”和“A2概括論證”，對于高水平的“A3關聯整合”，中考沒有評測.中考對A學習理解能力的測評現狀，使得初中物理教師在教學中重點關注學生對每個知識點的理解與掌握，忽略了物理概念間的聯系以及幫助學生構建物理的知識體系.

在中考中增加A學習理解能力測評的比重，特別是增加對“A3關聯整合”的測評，可以引領初中物理教學，引導教師在教學中更多地關注學生構建知識間的關聯的思維過程，幫助學生解決在知識輸入過程中遇到的問題和建構正確的物理知識體系，為培養與發展學生的B應用實踐和C遷移創新能力打下基礎.

(2)重視物理學習的高級輸出過程，更多地關注對C遷移創新能力的測評

C遷移創新能力是物理學科關鍵能力中的高級能力維度，是衡量科學思維與科學探究能力發展水平的重要標志，更是優秀人才必備的關鍵能力.本研究顯示，中考物理試卷對C遷移創新能力的考查比例過小，占比不到10%；而對物理學習的低級輸出能力——B應用實踐能力考查的比重過大，占比達到了70%以上.這樣的物理學科關鍵能力測評的比例分布，使得初中物理教師在教學中非常重視學生對所學知識的應用，不但要求學生在熟悉的問題情境中能夠分析解釋現象、應用物理公式推理解決問題，更要求學生熟練地掌握這些.因此學生花費了大量的時間反復進行解題訓練，以至于給學生留下了學習物理課就是要學會套公式解題的印象.

增加中考對C遷移創新能力維度的考查比例，不但可以增加中考選拔高水平學生的標尺長度，更能引領中學物理教學關注學生的長遠發展，在初中物理學習過程中培養與發展科技人才必備的創新能力.引導初中物理教師在教學中鼓勵學生將陌生情境與所學知識建立聯系，特別是對已有模型和解決方案進行評價與質疑，提出建構新的模型等，以促進學生創作性思維的發展，提升學生的物理核心素養.