初中物理學業水平考試命題如何承載對核心素養的考查
——以科學思維和科學探究的命題為例

蔣煒波 趙 堅

（1.清華大學附屬中學，北京 100084；2.昆明市五華區基礎教育發展研究院，云南 昆明 650031）

新課標于2022年4月正式發布，核心素養是初中物理課程育人價值的集中體現，是學生通過課程學習逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力.初中物理核心素養，主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任.［1］核心素養培養的落實需要通過教學來貫徹，需要通過學業水平考試（俗稱“中考”）來檢驗.做好中考命題評價工作，是實現對核心素養達成效果考查的關鍵.本文試圖在高中物理學科核心素養評價策略的基礎上，［2－6］結合近幾年部分省市的中考試題，以科學思維和科學探究的命題為例，就中考命題如何承載對核心素養水平進行有效考查的問題，作一些初步探討.

1 科學思維的命題評價策略

科學思維是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式；是建構物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體運用；是基于事實證據和科學推理對不同信息、觀點和結論質疑和進行批判，予以檢驗和修正，進而提出創造性見解的品格與能力.主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素.

1.1 科學思維學業質量要求

新課標針對科學思維提出了明確的學業質量要求.在熟悉的情境中，會用所學模型分析常見的實際問題.在進行簡單的物理實驗和其他實踐活動中，能對活動中的信息進行歸納推理，得到物理結論，在面對日常生活中的實際問題時，能運用所學物理概念、規律進行簡單的演繹推理，得到結論，能依照證據形成自己的看法，具有利用證據進行論證的意識.在獲取信息時，有判斷信息的可靠性和合理性的意識，能從物理學視角對生活中不合理的說法質疑并說出理由，發表自己的見解.

1.2 指向科學思維評價的學業水平考試命題

高中物理課程標準下，科學思維的命題評價可以從模型建構、推理論證、質疑創新3個方面進行，［3］初中物理新課標對科學思維的要求比高中略低，尤其在陌生情境和創造創新方面.鑒于此，初中學業水平考試的命題，也可以從模型建構、推理論證、辨析質疑3方面進行.

（1）從模型建構進行命題.

初中階段學生更多的是學習基礎知識和簡單規律，接觸到的復雜規律較少，新課標要求學生掌握的物理模型也簡單且有限，因此，模型建構的考查應主要從學生熟悉的生活情境和實驗情境入手，不應過多涉及物理研究領域和科技前沿領域.具體如例1所示.

例1.（北京2015）若假想地磁場是由地球內部一塊大磁鐵產生的，圖1所示的4個示意圖中，能合理描述這塊大磁鐵的是

圖1

答案：B.

例1考查的是學生熟悉的地磁場情境，教學中要求學生認識到地磁場的磁極位置和磁場分布，因此命題考查建構地磁場的“大磁鐵”模型，這一類命題指向基礎，對學生而言難度不大.

（2）從推理論證進行命題.

推理論證是高中階段物理思維考查的重要方式，但由于初中物理課程涉及到的計算規律模型偏少，并且受限于數學工具的匱乏，因此鮮有復雜的推理論證計算命題.但這并不意味著弱化推理論證的考查，各省市的中考命題中，推理論證的計算所占比重仍然較大，并且借助實驗命題考查學生的推理論證能力，實踐操作也已經非常成熟.具體如例2所示.

例2.（北京2022）為研究熱敏電阻R2的阻值與溫度的關系，小京按圖2所示的電路進行實驗，其中電源兩端電壓U不變，R1為定值電阻.實驗中，他將已做防水處理的熱敏電阻R2先后浸沒在溫度為t1、t2和t3的水中，閉合開關，分別讀出對應電流表A的示數I1、I2和I3，發現I1＜I2＜I3.已知t1＜t2＜t3，請分析并說明熱敏電阻R2的阻值與溫度的關系.

圖2

答案：電源兩端電壓U不變，R1為定值電阻，依據歐姆定律和串聯電路特點，可得R2＝U／IR1，在t1＜t2＜t3的情況下，I1＜I2＜I3，可得出熱敏電阻R2的阻值逐漸變小，因此熱敏電阻R2的阻值隨溫度的升高而減小.

例2基于電學實驗情境，考查歐姆定律、電阻定律等知識，并通過推理論證命題，既有區分度又銜接高中，嘗試探索了一條在初中階段考查物理科學思維的可行策略.新課標理念下，綜合運用文字和公式完成既定情境下的推理論證的命題，是值得借鑒和推廣的.［4］

（3）從辨析質疑進行命題.

質疑創新是科學思維的重要部分，但受限于初中階段學生的認知水平，各省市的中考命題中也很少出現針對學生創新能力的考查.現有的命題主要包括概念、規律、模型的辨析以及對結論和得到結論的過程進行質疑.具體如例3所示.

例3.（北京2021）勤思考、愛交流的小琴對電磁的知識進行了總結，并與小文進行交流，小文認為小琴總結的結論有的正確，有的錯誤.小琴總結的下列結論中正確的是

（A）導體中的負電荷在做定向移動時一定產生磁場.

（B）改變磁場的方向，通電導線在磁場中的受力方向就發生改變.

（C）閉合回路的導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生感應電流.

（D）指南針在地磁場中靜止時，指南針的N極受到地磁場的作用力.

答案：（A）（D）.

例3是各省市中考命題中較為常見的題型，考查學生對物理概念規律的認識辨析，這一類命題通常基于教學過程和學習情境，直接指向科學思維，并且要求學生具備一定的由知識規律提煉升華而來的物理觀念，對學生頗有一定的難度，尤其那些針對易錯概念的辨析命題.

此外，在一些實驗命題中，也要求學生具備一定的實驗反思、評估、分析能力，其背后仍然是指向了科學思維，對學生的核心素養考查極為綜合.這類以實驗為情境載體的命題，能有效地將科學思維與科學探究融合，是值得嘗試的命題策略.

2 科學探究的命題評價策略

科學探究是指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想與假設、設計實驗與制訂方案、獲取與處理信息、基于證據得出結論并作出解釋以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力.科學探究主要包括問題、證據、解釋、交流等要素.

2.1 科學探究學業質量要求

新課標針對科學探究提出了明確的學業質量要求.能針對一些現象，發現并提出要探究的物理問題，能根據經驗和已有知識作出猜想與假設.能針對提出的問題，運用控制變量法等制訂比較合理的科學探究方案，會正確使用學生必做實驗所涉及的實驗器材，并根據實驗方案進行規范、安全的實驗操作，會正確讀取和記錄實驗數據，能排除簡單的實驗故障.能根據實驗目的整理信息，會用簡單的圖像或表格描述信息，能通過信息比較或圖像分析發現其中的特點，進行初步的因果判斷，形成結論并作出解釋.能表述物理問題，會用物理學術語、符號、圖表等描述探究過程，說明探究結果，撰寫簡單的科學探究報告.

2.2 指向科學思維評價的學業水平考試命題

高中物理課程標準下，科學探究的命題評價可以從實驗方案、信息處理、實驗評估3個方面進行，［5］初中物理新課標對科學探究的要求比高中物理課程標準更基礎更全面，并降低了探究活動中對數據處理的要求.鑒于此，初中學業水平考試的命題，也可以考慮從實驗方案、信息處理、實驗評估3方面進行.

（1）從實驗方案進行命題.

關于實驗方案的命題，一直都存在于歷屆中考命題中，針對的都是學生較為熟悉的實驗情境，最常見的是讓學生完成實驗步驟的補充.但也有需要學生完全自主進行實驗方案設計的命題，頗有難度，具體如例4所示.

例4.（山西2022）六一兒童節前夕，小明妹妹所在的幼兒園將要舉辦“親子滑草”比賽，比賽須知如圖3所示.為了贏得比賽，他們全家進行了討論.小明認為：高度一定，越陡的坡用時應越短，要選擇最陡的坡.媽媽認為：體重越大，滑行用時越少，應讓體重最大的爸爸和妹妹參加.請你選擇小明或小明媽媽的觀點設計一個實驗進行探究，為優化參賽方案提供建議.

圖3 比賽須知

（1）實驗器材：__________________________；

（2）實驗步驟：__________________________；

（3）實驗結論：__________________________.

答案：

（1）實驗器材：兩個木塊、木板、停表、金屬片；

（2）實驗步驟：

① 用一木塊和木板設計一個斜面，將金屬片固定在斜面底端；

② 用停表測出另一木塊從斜面某一高度由靜止滑下到撞擊金屬片所用時間t1；

③ 增大斜面的坡度，用停表測出同一木塊從斜面同一高度由靜止滑下到撞擊金屬片所用時間t2；

（3）實驗結論：若t1＞t2，選擇較陡的滑草坡參賽；若t1＝t2，任選一滑草坡參賽；若t1＜t2，選擇較緩的滑草坡參賽.

可以看到，這類命題給學生的有效信息提示有限，給學生留下了廣闊的發揮空間，雖然對閱卷工作帶來了不小的挑戰，但無疑非常有利于對學生素養能力的全面檢測.命題還能夠引導學生在學習中注重實驗的設計，注重操作的規范性、流程的合理性、處理的嚴密性，對提升學生的探究素養極為有利.

考慮到初中階段的義務教育性質，結合學生的實際認知水平，此類命題應盡量選擇學生熟悉的情境.此外，相比完整的方案設計，針對實驗方案步驟進行補充，應該是更加普適的命題方式.

（2）從信息處理進行命題.

實驗數據的處理一直都是各省市中考的必考題，諸如實驗儀器讀數、實驗數據運算、實驗結論歸納、實驗圖表、實驗數據應用等等.相較高中而言，初中物理實驗命題，減少了通過較復雜的數據運算分析選擇實驗器材的考查，這是符合學生實際情況的.此類命題具體如例5所示.

例5.（北京2021）在探究水沸騰過程中溫度隨加熱時間變化的特點時，小宇應通過觀察_________判斷水是否沸騰.待水沸騰后，小宇測量并記錄的實驗數據如表1所示，請你根據表1中的數據歸納出實驗結論：____________________.

表1

答案：是否有大量氣泡冒出水面；水沸騰過程中，隨加熱時間增加，溫度不變.

例5考查實驗數據處理分析.實驗數據的獲取和處理，是建立在教學實驗情境基礎之上的，是在新課標要求的學生必做實驗中完成考查.另外，初中階段學生的數學工具也較為有限，因此命題考查應該定位為基礎題型，情境不能過于復雜，旨在檢測學生的基本數據處理能力，重點引導學生養成基本的實驗規范.

（3）從實驗評估進行命題.

實驗方案的評估，是一種基于分析評價思維的實驗命題，常見的包括實驗問題的提出和猜想、實驗故障的深究和排除、實驗方案能否成功地評估、實驗存在問題的改進等.相比設計實驗需要學生完全自主設計方案解決問題而言，實驗評估的命題學生答題文字量較少，實驗信息提示較多，答題規范較為明確，學生容易入手作答.具體如例6所示.

例6.（北京2021）小圓想探究通過導體的電流與導體的電阻之間的關系，他利用干電池、電流表、電壓表、多個阻值不同且已知的定值電阻、開關及導線，設計了如圖4所示的電路.實驗中，他將定值電阻R接入電路中，讀出相應的電流表的示數并觀察電壓表的示數，記錄實驗數據.將R換為不同阻值的另一個電阻后，小圓觀察到電壓表的示數增大了.小圓意識到自己的實驗設計不能實現探究目的.

圖4

（1）請你寫出小圓的實驗設計不能實現探究目的的原因：__________________________；

（2）請你畫出能夠實現探究目的的電路圖（可以添加適當的實驗器材）；

（3）依據你設計的電路圖，針對小圓不能實現探究目的的原因，寫出操作的方法.

答案：

（1）不能控制電阻兩端的電壓不變；（2）電路圖見圖5；（3）更換不同阻值的電阻后，調節滑動變阻器滑片P，使電壓表的示數與上次示數相等.

圖5

例6以探究通過導體的電流與導體的電阻之間關系為載體，考查對經典實驗中存在的問題評估，它要求尋找到存在的問題并提出解決的方法，學生答題過程中幾乎不需要使用復雜的數學運算，更多的是基于物理實驗探究的規范和邏輯進行作答，符合新課標理念要求下的核心素養評價命題.

3 啟示與展望

3.1 創設試題情境，承載核心素養

高考評價體系明確提出“一核、四層、四翼”的基本內涵，［7］通過創設試題情境，為學生搭建能力的展示平臺，可以有效激發學生的核心素養表現，讓學生解決問題的整個過程得以清晰地顯現出來，從而完成對核心素養的考查.

中考命題雖然不像高考那樣有統一的綱領性文件指導命題，但是從初高中銜接培養的角度出發，既然課程標準已經實現了初高中“一體化”，那么命題評價的統一也理所應當.中考命題可以借鑒高考對試題情境的要求，選取素材創設適合初中學生的試題情境，立足學生的基礎全面發展，以核心價值為引領，以核心素養為導向，通過對知識和能力的考查，完成對初中物理核心素養的評價.

但對于高考命題中涉及到的生活實踐類情境和學習探索類情境，［8］在中考命題時需要進行弱化，選擇學生熟悉的情境進行命題，對一些基礎層面的推理論證，多一些處于奠基作用的實驗探究考查，多一些實踐內容的綜合評價，應該是新課標理念下中考命題的大方向.

3.2 豐富試題維度，素養評價全面

每一個中考命題都應該在學科核心素養的多個層面有所反應，從而提高命題的核心素養覆蓋維度，提升命題評價的有效性，以高質量的命題完成明確的核心素養評價.

基于素材創設情境命制的試題，在核心素養維度的覆蓋方面具有天然的優勢，雖然情境會給學生增加一定的信息獲取和處理難度，但這正是綜合考查素養能力的抓手所在.那些缺少情境支撐的、單一依靠記憶完成的試題，在核心素養評價方面過于狹窄，并不符合新課標的理念要求.

命制素養維度豐富的試題，必然帶來初中物理教學的變革，學科教學中需要創設豐富的教學情境，學科育人中需要創設恰當的德育情境，［9］考試評價中需要創設合理的試題情境.依據高中階段以命題評價核心素養的實踐經驗來看，只有借由情境承載初中物理核心素養各個維度的培養，才能讓學生熟悉在情境中去發現問題、思考問題和解決問題，從而最終在試題情境中游刃有余.

3.3 命題因地制宜，統籌兼顧差異

當前階段，中考命題多以州市為單位進行，并沒有進行統一.義務教育具有基礎性、全面性和強制保障性，各地區自主命題，是基于早期教育水平極不均衡的考量，各地區結合自己的教育實際情況開展命題，符合義務教育的性質.但隨著社會的發展進步和教育改革的不斷深入，國家對義務教育不斷投入保障，各地區的義務教育水平已經明顯進步.在這一背景下，繼續保持各地區自主命題，反而不利于義務教育的全局發展.

2022年3月末，在新課標發布前夕，教育部印發了《關于做好2022年中考命題工作的通知》，要求尚未實行省級統一命題的省份，特別是命題單位存在命題管理不完善、條件保障不到位、命題人員數量不足、命題質量不高等問題的省份，要積極創造條件，力爭2022年實現省級統一命題，確保命題質量.不具備條件的省份，要研究提出加快推進省級統一命題的工作方案，明確時間表、路線圖，到2024年實現中考省級統一命題.［10］

因此，整合全省的教育資源，開展以省為單位的中考命題已勢在必行.然而，做到這一點并不容易，這要求以省為單位切實做好全省的義務教育工作，盡快縮小教育差異，讓老百姓充分享受公平、優質的義務教育.這時候，因地制宜做好考試命題的統籌規劃，在兼顧省份之間差異的同時力求逐漸縮小差異，通過以考試評價引領規范教育教學水平和質量提升，既是切實落實新課標的有效途徑，也是提升義務教育水平的必由之路.