高考物理試題科學思維水平研究

【摘要】近年來，核心素養在教育領域引起了廣泛的關注與重視.“科學思維”作為核心素養中尤為重要的一個方面，學界對其的研究也逐漸深入.本文借助SOLO分類理論對高考物理試題中的“科學思維”水平進行劃分，并對2021—2023年遼寧卷中力學部分的試題所考查的“科學思維”要素及水平進行分析.

【關鍵詞】SOLO分類理論；科學思維；力學

在《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》中，明確指出“科學思維”是考查學生物理核心素養的一項重要指標，其主要包括“模型建構”“科學推理”“科學論證”和“質疑創新”四個要素［1］REF_Ref164582572＼r＼h＼*MERGEFORMAT.近年在高考試卷中對“科學思維”考查頻繁，引起了越來越多的關注與研究［2-3］REF_Ref164582611＼r＼h＼*MERGEFORMAT.然而在實際教學過程中不難發現，學業質量水平的劃分標準界限是比較模糊的.以“科學推理”要素為例，其對應的水平二要求學生擁有對“簡單的物理問題”進行分析推理的能力，水平三則要求能對“常見的物理問題”進行分析和推理，而在區分“簡單的物理問題”和“常見的物理問題”時存在較大議.SOLO分類理論譯為可觀測的學習結果結構，是一種以等級描述為特征的質性評價方法.近年來，我國學者不斷地將SOLO分類理論應用到高中物理的學習中.本文基于SOLO分類理論對“科學思維”水平進行層次劃分，并對2021—2023年遼寧卷的力學部分試題所體現的“科學思維”水平進行分析.

1 基于SOLO分類理論的“科學思維”水平研究框架的建構

SOLO分類理論根據學生的學習結果所展現出的思維結構，分為前結構水平（P）、單點結構水平（U）、多點結構水平（M）、關聯結構水平（R）和拓展抽象結構水平（E）.為了對試題進行更為清楚的劃分，R又分為關聯結構1（R1）和關聯結構2（R2）［4］REF_Ref162685241＼r＼h＼*MERGEFORMAT.此外，由于處于前結構水平的學生，對所學習的知識完全不會，回答問題時邏輯混亂，所以針對試題的分析中不考慮前結構水平［4］REF_Ref162685241＼r＼h＼*MERGEFORMAT.

我國物理高考試題可分為非實驗題與實驗題兩大類，其中非實驗題注重考查學生對題目的解析和知識點的理解；實驗題則考查學生對實驗過程和原理的掌握.因此，需建構非實驗題與實驗題兩個研究框架.

1.1 非實驗題“科學思維”水平研究框架的建構

表1給出了基于SOLO分類理論的非實驗題“科學思維”水平的研究框架.為方便對“科學思維”水平進行量化分析，在框架中將各個因素的不同水平進行了賦值.賦值時，水平1為1分，每提高一個水平便增加1分，最高為5分.若某要素的同一個水平中對應多個SOLO層級，則各層級在本水平內均分.例如，表1中“模型建構”要素的水平4對應和R1、R2兩個層級，則R1層級賦值為3.5分，R2層級賦值4分.由于“科學論證”和“質疑創新”要素在試卷中側重于在實驗題進行考查，因此非實驗題部分不對兩要素進行分析.

1.2 實驗題“科學思維”水平研究框架的建構

由于試卷側重在實驗題部分考查“科學論證”和“質疑創新”兩個要素，所以基于SOLO分類理論對實驗題的“科學思維”水平劃分時，需增加“科學論證”和“質疑創新”兩要素的判斷標準與賦值關系，所用賦值方式與非實驗題相同，如表2.而“模型建構”和“科學推理”要素的劃分與非實驗題相同，沿用表1的判斷標準.

22021—2023年遼寧卷力學部分“科學思維”水平分析

應用研究框架對三套試卷體現的“科學思維”水平進行分析.由于試卷中力學部分試題所占題號不同，為便于比較分析，對試題重新進行編號.編號1—6分別對應2021年的第1、3、8、10、11、13題和2022年的第1、4、7、9、12、13題以及2023年的第1、3、7、11、13、15題.

圖1給出了試題所考查的“科學思維”的四個要素的賦值.從圖中可以看到，三套試卷主要考查了“科學思維”中的“模型建構”“科學推理”和“科學論證”三個要素，而均未涉及“質疑創新”要素.圖1（a）和圖1（b）中，編號1—4為選擇題，圖1（c）中編號1—3為選擇題.由此可以看出選擇題主要考查“模型建構”和“科學推理”兩個要素，且從比值變化可知對“科學推理”的重視程度越來越高.對于實驗題，其在圖1（a）和圖1（b）中的編號為5，在圖1（c）中的編號為4.從圖可見，每一個單問都有考查“科學論證”要素，且2022與2023年“科學論證”考查得更為全面，有助于選拔出不同層級的人才.對于計算題，其在圖1（a）和圖1（b）中的編號為6，在圖1（c）中的編號為5和6.與選擇題類似，計算題也是主要考查了“模型建構”和“科學推理”兩個要素.相較于前兩年，2023年不僅考查了兩道計算題，且試題中“模型建構”和“科學推理”的最高賦值均達到了4，表明遼寧卷對學生在計算題中所應展現的“模型建構”和“科學推理”能力提出了更高的要求.

3 結論

綜上所述，本文借助SOLO分類理論對“科學思維”的四個要素進行了劃分，構建出非實驗題和實驗題“科學思維”水平的研究框架.通過對2021—2023年遼寧卷力學試題中四要素的考查分析，發現試卷的非實驗題主要考查“模型建構”和“科學推理”兩個要素，且對兩要素的要求逐漸提升；實驗題對“模型建構”“科學推理”和“科學論證”均進行了考查，且對“科學論證”的考查越來越全面；三套試卷均未對“質疑創新”要素進行考查.此外，從試題所考查的“科學思維”水平可以看出，遼寧卷越來越重視在力學部分考查學生的“科學思維”水平是否達到了高校錄取標準，考查的題型從傾向于以選擇題作為壓軸題轉向了計算題.遼寧省作為東北地區目前唯一進行自主命題的省份，其試題對于2024年東北地區的高考改革必有一定的影響.希望以上研究能提醒學生在學習過程中增加對力學部分的重視.教師則更要注意培養學生在學習和生活中的“科學思維”，使其更好地應對所要面臨的高考.