IGCSE物理實驗操作及筆試試題命制方式差異的分析與啟示

摘 要：物理實驗操作能力的培養作為物理實驗教學中的重要環節，是提高學生動手能力和物理學科核心素養的重要途徑。通過筆試型實驗試題考查學生實驗操作能力，是在教育資源分配不均的大環境下評估學生實驗能力的有效替代方式。本文通過對比英國IGCSE物理實驗考試中的操作及筆試兩種考查模式差異，結合課程大綱，從考查目標、實驗能力、考查特色三方面對比分析命題特色，啟示筆試型實驗能力試題的命制。

關鍵詞：IGCSE；實驗能力；筆試；操作

我國中學生物理實驗能力的考查，雖存在區域差異，但仍以筆試型物理實驗試題為主，初中階段僅少數省市將物理實驗操作納入中考，且試題往往重復且單一。［1］培養初中生的實驗操作能力，將為其高中階段科學探究能力素養的發展奠定重要基礎。然而，在現有的物理實驗操作條件限制下，通過筆試型操作試題有效考查學生的實驗能力頗具挑戰。英國IGCSE考試的實驗類考卷分為筆試型及操作型，由各考試中心依據考場條件的不同，申請實行相應的考試模式。從公平角度而言，作為世界范圍內的考試，同一時間所進行的操作或筆試型試卷應是對等的。本文通過對2021年春發布的物理考試筆試型及操作型實驗試題卷的考查目標、實驗能力、考查特色等命題特色進行分析，以期為我國中學物理實驗筆試卷的試題命制提供一些啟示。

1 英國IGCSE物理實驗考試

1.1 考試簡介

IGCSE（International General Certificate of Secondary Education，國際中學教育普通證書）的物理考試共6份獨立試卷，其中卷5為實驗操作卷，卷6為同一時間發放的對等實驗筆試卷，被認證的考試中心可根據自身考場情況任選其一。［2］實驗考查知識點包含核心（Core）及拓展（Extended）。其中，選擇考查實驗操作卷的考試中心，將在正式考試前2個月左右，收到來自IGCSE考試局的機密性文件；文件內容是對本次實驗考試將要準備的實驗器材的詳細說明。

1.2 實驗操作卷與筆試卷

實驗操作卷及實驗筆試卷的總分分值均為40分，通常含4道試題；前3題為同一實驗主題的實驗操作或筆試題，最后一題為實驗設計題。兩套試卷前3題主題雖一致，但問題設置方式存在差異；最后一題為筆試型實驗設計題，兩卷問題完全相同。兩卷考試時長有差異，操作卷考試時長為1小時15分，筆試卷考試時長為1小時。

1.3 考查目標

IGCSE物理實驗類試題圍繞實驗操作技能、實驗安全意識、數據處理能力等方面對學生實驗能力進行考查。具體呈現如下。

第一，展示選擇和安全使用儀器與材料的能力。

第二，實驗設計和實驗探究。

第三，進行實驗、記錄觀察和測量估計。

第四，解釋評估實驗觀察結果和數據。

第五，評估方法并提出可能的改進建議。

IGCSE物理考試中的實驗類考查雖分為筆試型和操作型，但其考查目標完全一致。從考試公平角度而言，考試應實現在不同考查模式下達到有效評估考生實驗能力的目的。因此，針對實驗操作能力的筆試型試題，其除應具備與操作型試題類似的知識點范圍、實驗操作能力與實驗數據處理能力要求等基本命制特色外，還應滿足考查實驗觀察能力、實驗設計能力等方面的命制要求，從而達到與實驗操作卷一致的考查目標。

2 英國IGCSE物理實驗考試實驗操作卷與筆試卷對比分析

本研究以2021年3月的英國IGCSE物理實驗考試試卷（如表1所示）為例，對比分析實驗操作卷與筆試卷所考查的實驗能力、問題內容、分值、評分標準等方面的差異。關于實驗操作卷和筆試卷中題目一、題目二和題目三所考查的實驗能力、問題內容、分值、評分標準等方面的對比如表2、表3和表4所示。由對比表格可知，在實驗能力方面，實驗操作卷與筆試卷考查了相同的實驗能力；在考查方式上，實驗操作卷重視測量和數據處理，實驗筆試卷重視實驗的分析和解釋；在評分細則上，實驗操作卷對結果要求較寬松，對數據處理要求較嚴格；在題量上，實驗筆試卷較操作卷多；在分值占比上，實驗操作卷數據類題目占比大，實驗筆試卷分析解釋類題目占比大。

3 實驗操作卷與筆試卷考查特色

3.1 實驗操作卷重視測量和數據處理，實驗筆試卷重視實驗分析和設計

通過對比發現，實驗操作卷要求考生邊實驗邊記錄數據，自主判斷操作過程中可能會出現的影響實驗結果準確性的問題，對操作的準確度要求高；而實驗筆試卷只要求考生根據圖像直接讀取數據。實驗操作卷的表格數據是空白的，學生需重復實驗并記錄數據；而實驗筆試卷的測量數據已知，因此筆試卷更注重對實驗設計改進、數據變化分析以及解釋建議等方面的考查。

3.2 實驗筆試卷題量較實驗操作卷多

在題量上，實驗操作卷試題要求考生在有限的時間內完成多次重復實驗和數據測量，將耗費較多時間，而實驗筆試卷的大多數測量數據已給出。因此，考慮平衡試題分值、強調考試公平等因素，實驗筆試卷的總題量多于操作卷。

對包含多個參考答案的開放性問題，比如要求列出幾個測量誤差的可能來源，實驗筆試卷的試題評分要點數量較操作卷多。此外，增加的答題點多為考查實驗操作技能類知識以及對實驗數據變化規律的描述，以彌補實驗筆試卷缺乏實際操作導致對數據缺乏實踐感知的遺憾。

3.3 實驗操作卷的評分對結果的準確性要求較寬松，對數據處理的要求較嚴格

IGCSE物理實驗卷的評分方案包含兩個原則：普適評分原則和特殊科學性評分原則。［3］實驗筆試卷讀數問題只有唯一標準答案，一般一次讀數占一分值。而實驗操作卷只要求答案在規定范圍內即可，較實驗筆試卷寬松，具有一定的開放性，部分評分要點不注重結果，而是重視實驗過程；評分標準對考生的作答內容是否前后矛盾比較關注，對不同情況給出了不同的評分標準；對于答案雖不準確但與問題無關的作答不扣分。在數據的計算處理或推導量確定方面，實驗操作卷的評分要求較筆試卷更細更嚴格。

3.4 實驗操作卷數據類題目分值占比大，實驗筆試卷分析解釋類題目分值占比大

在分值劃分上，實驗操作卷重復測量和數據處理部分的分值高于實驗筆試卷；而實驗筆試卷由于對實驗的設計和操作解釋部分上，增加了難度及題量，較實驗操作卷占更多分值，以此達到平衡。

4 筆試型實驗卷命制啟示

4.1 合理控制題量，增加實驗技巧考查

我國初中物理實驗題，注重讀數和公式計算、實驗原理以及概念文字的考查；但讀數、公式計算等考查方式并不能考查學生的實驗操作能力。因此，我國初中物理實驗題或可考慮適當增加實驗試題題量，補充對讀數規范、數據變化規律總結、實驗前準備、實驗解釋和改良、實驗安全意識養成等多方面實驗能力的考查，以彌補實驗筆試試題缺乏對實驗操作實踐的考查的現狀。

4.2 改善評分標準，提高評分的開放性

我國初中物理實驗筆試題追求評分客觀性，偏重設置統一標準答案。一定程度上限制了學生思維的靈活性，容易導致學生死記硬背，忽視學生創造性思維的發展和考查。［4］因此，我國初中物理實驗題可增加一些開放性問題，如實驗結果的解釋型試題，或改變實驗流程后分析結果是否改變的判斷類試題等；也可考慮對計算類實驗題制定針對解題方法或過程的評分標準，而不是完全依賴計算結果的正誤給分。

4.3 搭配輕重考點，妥善劃分分值

實驗筆試類讀數題的難度及所耗費時間遠低于需要重復實驗和測量的操作題。因此，對同一知識點考查的評分標準可以客觀化，如可以提高題目對結果準確性的要求，但應將其設置為分值較低的題目。同時，我國初中物理實驗題可考慮增加對學生的繪制圖表展現數據規律、實驗數據分析推理、實驗結果及時應用、與解釋評價等實驗能力的考查，并劃分相應分值。

4.4 利用實驗設計題，促進學生核心素養的發展

當前，教師在進行探究型物理實驗的教學時，主要還是以《義務教育物理課程標準（2022年版）》中的必做實驗為主。這些實驗的主題、內容、操作步驟、可能的實驗結果等均已知，相應實驗操作試題的命制對學生創造性科學思維和實驗能力的培養不利。因此，我國初中物理實驗題的命制可考慮增加全筆試型實驗設計類試題，實現考查學生實驗技能的同時，促進學生核心素養的發展。［5］

5 總結

本文對英國IGCSE物理實驗考試中的操作及筆試兩種考查模式從考查目標、實驗能力、考查特色三方面進行了較為全面的對比剖析。筆者建議對于我國的物理實驗筆試題的命制，可以將考查重點放在實驗設計、解釋和分析上，增加此類題目的題量和分值占比。此外，可增加開放性題目并改善評分標準，不應該完全依賴結果評分。

參考文獻

［1］周婷婷. 中考物理實驗操作考查內容及特點分析［D］. 重慶：西南大學，2012：1-56．

［2］胡金朵. 國際中等考試（IGCSE）物理學科綜合分析［D］. 南京：南京師范大學，2014：1-78．

［3］何季軍. 中考物理實驗筆試題命制的實踐與思考［J］. 物理教師，2018，39（1）：41-43．

［4］劉曉燕，袁海泉. 江蘇中考物理實驗題的命題趨勢分析［J］. 中學物理，2018，36（24）：35-37．

［5］姜楠，袁海泉. 英國IGCSE物理實驗筆試特點分析及啟示［J］. 中學物理，2019，37（12）：7-9．