高考物理試卷能力層次分析*
——以2019年高考5套物理試卷為例

李冰弦 宋善炎

(湖南師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院 湖南 長沙 410081)

1 問題提出

在我國，高考承擔(dān)了人才篩選和階層流動的功能，它體現(xiàn)了社會對一個人素質(zhì)和能力的要求.因此物理高考直接指導(dǎo)著中學(xué)物理教學(xué)，對教學(xué)方法、教學(xué)資源的選擇等都有著明顯的導(dǎo)向作用.

目前高考對于能力要求的研究主要集中在試卷對能力類型的要求上，但對試卷的能力層次要求卻鮮有關(guān)注.從恢復(fù)高考開始，我們對培養(yǎng)學(xué)生的要求從知識立意到能力立意，強(qiáng)調(diào)物理學(xué)科的育人功能.其中問題解決能力始終是學(xué)生能力中非常重要的一環(huán)，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版)中也提出“更加強(qiáng)調(diào)提高學(xué)生綜合運用知識解決實際問題的能力”[1].高考作為重要的評價和分流方式，要基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的視角，對學(xué)生問題解決能力進(jìn)行考察.

SOLO分類理論最初用于判斷學(xué)生回答問題時所處的思維層次[2]，后來一些研究者發(fā)現(xiàn)考試的每道題目都可以對應(yīng)特定的SOLO層次，從而將不同的考試試題分成由低到高4個思維層次——單一結(jié)構(gòu)水平、多元結(jié)構(gòu)水平、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平和擴(kuò)展的抽象水平，分別用符號U,M,R,E表示[3].高考充當(dāng)著課堂教學(xué)指揮棒的角色，因此一些研究者開始利用SOLO理論分析高考的思維層次分布情況.

而學(xué)生解決問題能力的不同水平層次可用SOLO理論的4個思維層次來反映.因此,本文通過SOLO理論，判斷高考試卷中的每道題對學(xué)生問題解決能力層次的要求，了解高考要求學(xué)生達(dá)到的能力層次的分布特點，以期對優(yōu)化試卷能力結(jié)構(gòu)和教師教學(xué)提供參考.

2 分析框架

隨著全國高考改革試點的推進(jìn)，上海、浙江從2017年起開始實行新高考政策.從2020年開始，其他地區(qū)也會陸續(xù)進(jìn)入新高考的大門.那么在2017年頒布的新課程標(biāo)準(zhǔn)背景下，2019年的高考物理試卷能力層次要求如何，各地區(qū)又如何在以后的命題和教學(xué)中向新高考的要求靠攏呢？

筆者選擇了2019年高考新課標(biāo)Ⅰ卷、新課標(biāo)Ⅱ卷、新課標(biāo)Ⅲ卷、北京卷和江蘇卷共5套物理試卷作為研究對象，其中新課標(biāo)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ卷是教育部考試中心組織命制的適用于全國大部分省區(qū)的高考試卷，具有較好的代表性；北京作為2017年的改革試點，命題始終走在前端；江蘇省從2008年起，就實行“3+學(xué)業(yè)水平測試+綜合素質(zhì)評價”高考方案，與我們改革的大方向較為一致，具有研究的意義.

SOLO理論中的思維層次越高，相應(yīng)的問題解決能力也就越強(qiáng).考慮到目前課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的要求，并參考其中對問題解決能力的描述，筆者總結(jié)出了物理試題的4個能力層次所對應(yīng)的能力要求與高考題實例，以此說明各層次劃分的方法和依據(jù).如表1所示.

表1 SOLO理論下的高考物理試題能力層次劃分

基于表1，可分析出高考物理試題能力層次的分布情況.

3 2019年高考物理試卷能力層次劃分

下面對2019年高考新課標(biāo)Ⅰ卷、新課標(biāo)Ⅱ卷、新課標(biāo)Ⅲ卷、江蘇卷以及北京卷進(jìn)行能力層次的劃定與歸類，從而分析每套試卷的能力層次分布特點.

高考的知識板塊包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)，分別用力、熱、電磁、光、原表示.題目中包含兩個知識模塊的，如帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的題型，按電磁學(xué)與力學(xué)各占一半分值來進(jìn)行統(tǒng)計.

為保證能力層次劃分的可信度，筆者邀請了5位一線教師與6位碩士研究生對這5套試卷進(jìn)行能力層次的劃分，再經(jīng)過交流討論，得出了5套試卷中每道試題的等級劃分情況，以新課標(biāo)Ⅱ卷為例,如表2所示.

表2 2019年高考新課標(biāo)Ⅱ卷知識板塊和能力等級劃定情況

從而總結(jié)出每套試卷分題型和分模塊能力層次分布情況.

3.1 新課標(biāo)Ⅰ卷能力層次分布情況

表3為2019年高考新課標(biāo)Ⅰ卷分題型和分模塊能力層次分布情況.

表3 2019年高考新課標(biāo)Ⅰ卷分題型和分模塊能力層次分布情況

新課標(biāo)Ⅰ卷的選做題都為M層次，因此選修的15分都?xì)w為M層次.從知識模塊來看，力學(xué)、電磁學(xué)和原子物理學(xué)占比逐漸減少；從能力層次分布來看，力學(xué)各層次都有分布，電磁學(xué)集中在R層次，原子物理學(xué)只有一道U層次的選擇題，只對單個知識點的理解有要求.選修集中在M層次.最后一道計算題是E層次，對學(xué)生剖析模型、數(shù)學(xué)計算的要求較高.總體來看高層次占據(jù)優(yōu)勢.

3.2 新課標(biāo)Ⅱ卷能力層次分布情況

表4為2019年高考新課標(biāo)Ⅱ卷分題型和分模塊能力層次分布情況.

表4 2019年高考新課標(biāo)Ⅱ卷分題型和分模塊能力層次分布情況

由表2可得，選做題第(1)問為5分，33題與34題分別為M和R層次，按兩模塊各有50%的考生選擇來算，記為M,R層次各2.5分.從知識模塊來看，力學(xué)、電磁學(xué)和原子物理學(xué)占比逐漸減少.從能力層次分布來看，力學(xué)題E層次占比最多，而電磁學(xué)M層次有優(yōu)勢，原子物理學(xué)只有一道U層次的選擇題.總體來看對于知識點和綜合運用的考察較為均衡.

3.3 新課標(biāo)Ⅲ卷能力層次分布情況

表5為2019年高考新課標(biāo)Ⅲ卷分題型和分模塊能力層次分布情況.

表5 2019年高考新課標(biāo)Ⅲ卷分題型和分模塊能力層次分布情況

從知識模塊來看，力學(xué)占比最多，沒有原子物理的內(nèi)容.

從能力層次分布來看，力學(xué)、電磁學(xué)在U，M，R3個層次都有分布，其中R層次在力學(xué)中最多，M層次在電磁學(xué)中較有優(yōu)勢.總體來看R，M，U層次的占比逐漸降低，R層次略超過總分的一半，高能力層次的題考察較多.

3.4 江蘇卷能力層次分布情況

表6為2019年高考江蘇卷分題型和分模塊能力層次分布情況.

表6 2019年高考江蘇卷分題型和分模塊能力層次分布情況

從知識模塊來看，電磁學(xué)部分占比最多，力學(xué)緊隨其后.

從能力層次分布來看，力學(xué)和電磁學(xué)都是M層次較多，考察多個知識點的掌握，選修部分都為M層次.總體來看主要集中在M層次.

3.5 北京卷能力層次分布情況

北京與全國卷和江蘇卷不同的是，熱學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)也作為必修在試題中考察.

表7為2019年高考北京卷分題型和分模塊能力等級劃定情況.

表7 2019年高考北京卷分題型和分模塊能力等級劃定情況

從知識模塊來看，力學(xué)部分最有優(yōu)勢.

從能力層次分布來看，力學(xué)、電磁學(xué)部分M層次分?jǐn)?shù)占比較多.熱學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)部分以單選題的形式出現(xiàn)，且都處于M層次，只要求考生掌握基礎(chǔ)知識點.總體來看北京卷主要集中在M層次，占比達(dá)到70.00%，總體能力要求不高，但出現(xiàn)了E層次的題目.

3.6 能力層次分布橫向比較分析

本文橫向比較了5套試卷的能力層次分布情況，從而了解不同地區(qū)試卷的特征和異同點.

2019年高考新課標(biāo)Ⅰ卷、Ⅱ卷總體分布較為均衡，其中M，R層次較為突出，而Ⅰ卷的R層次占比較多，重視綜合運用的題型，Ⅱ卷的M層次更有優(yōu)勢，注重知識點的覆蓋.新課標(biāo)Ⅲ卷中R，M，U層次逐漸減少，R層次占比在5套試卷中最高.相比新課標(biāo)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ卷，江蘇卷和北京卷的M層次占比都非常突出，且北京卷高于江蘇卷，其中北京卷力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)5部分內(nèi)容都為必考，因此在知識點廣度上尤為突出.R層次占比為北京卷低于江蘇卷，且都明顯比新課標(biāo)卷要少.除新課標(biāo)Ⅲ卷外，都有一道E層次的計算題，有效地拉高了總體能力層次.

圖1 2019年能力層次分布情況橫向?qū)Ρ?/p>

以U,M,R和E層次分別對應(yīng)著水平1,2,3,4，根據(jù)公式(A,B,C,D分別為處于U,M,R,E能力層次的試題占總分的百分比)，可計算出試卷的總體能力要求為：新課標(biāo)Ⅰ卷>新課標(biāo)Ⅱ卷>北京卷>新課標(biāo)Ⅲ卷>江蘇卷.

4 命題與教學(xué)建議

基于以上研究，筆者從命題與教學(xué)兩方面，對一線教師提出以下建議.

4.1 命題建議

(1)合理設(shè)置M層次占比，保證試題的全面性

高考試題所涉及的知識內(nèi)容應(yīng)該是具有代表性的概念、規(guī)律、思想和方法，因此通過M層次來增大知識點考察面是很好的選擇.總體來看新課標(biāo)Ⅰ卷的M層次相對較少，試題對物理思維與計算能力要求很高，但試題的新穎性和情境性不突出，對提升學(xué)生問題解決能力的作用有限，可考慮地方差異適當(dāng)增加M層次，設(shè)計涵蓋多知識點的現(xiàn)實問題情境，與前沿科技、生活時事結(jié)合緊密.同時，多知識模塊融合的題型也是探索的方向.

(2)巧妙安排R層次比例，加強(qiáng)試題的綜合性

R層次強(qiáng)調(diào)多個知識點的綜合應(yīng)用，可同時滿足考察知識點的廣度和深度兩個要求.通過R層次的計算題，可以看到學(xué)生呈現(xiàn)的解答過程，從而評價學(xué)生分析和解決問題的能力.北京卷的R層次處于較低水平，對力學(xué)、電磁學(xué)內(nèi)容挖掘得不深，雖然部分試題注重創(chuàng)新和情景設(shè)置，但綜合性問題不夠多，不利于培養(yǎng)問題解決能力導(dǎo)向的形成.在保證全面考察的基礎(chǔ)上可適當(dāng)增加R層次，提高對數(shù)學(xué)能力的考察，在試題深度上下功夫.

(3)探索設(shè)計E層次題型，注重試題的開放性和創(chuàng)新性

E層次試題可通過新穎的試題場景考察學(xué)生聯(lián)系、遷移從而解決問題的完整思維過程，更好地評價學(xué)生高層次的物理核心素養(yǎng).這3套試卷都應(yīng)該結(jié)合地區(qū)差異，每年保證一定的E層次試題的存在，可起到人才選拔和教學(xué)引領(lǐng)作用.因此,探索設(shè)計E層次的題型非常有必要，可要求學(xué)生通過實驗題中的開放性問題進(jìn)行新的實驗設(shè)計；在計算題中進(jìn)行新的物理模型的建構(gòu)；或通過數(shù)學(xué)工具由特殊情況抽象出更一般的結(jié)論.整體來看，U層次注重基礎(chǔ)性、M層次注重全面性、R層次注重綜合性、E層次注重開放性和創(chuàng)新性，命題時需注重各層次分布的合理性，保證正常的梯度進(jìn)階.

4.2 教學(xué)建議

(1)在現(xiàn)實問題情景中保證物理概念和規(guī)律的掌握

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求注重課程的基礎(chǔ)性和選擇性，即要有適當(dāng)?shù)腗層次，保證知識點的覆蓋力度.同時新課程背景下的M層次要求教師創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實的問題情景，讓學(xué)生切實感覺到知識學(xué)習(xí)也可以有聲音、有畫面.這要求教師能充分熟悉教材，善于觀察生活，能在教學(xué)中為學(xué)生提供合適的支架，從而帶領(lǐng)學(xué)生解決實際問題.

(2)在提升知識廣度的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)知識點的綜合運用

R層次將知識點挖掘較深，教師需在M層次的基礎(chǔ)上進(jìn)行R層次的教學(xué).教師可合理設(shè)置教學(xué)梯度，從單個到多個知識點教學(xué)，在原有知識點綜合運用的基礎(chǔ)上再進(jìn)行深化拓展、遷移創(chuàng)新.從而鍛煉科學(xué)思維，進(jìn)行問題解決.新課程背景下的R層次教學(xué)要兼具綜合性和應(yīng)用性，因此，教學(xué)情境要具有問題性、真實性、探究性，此類的真實生活情景并不是隨處可得，可結(jié)合STSE等跨學(xué)科項目進(jìn)行學(xué)習(xí)，精準(zhǔn)對焦現(xiàn)實問題，切實提高解決能力.

(3)在提高問題解決能力的過程中促進(jìn)高層次物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成

E層次的題型包括開放性的實驗題，要求物理建模的計算題等，具有創(chuàng)新性、拓展性、開放性等特點，能最大程度地展現(xiàn)學(xué)生問題解決能力的水平層次.現(xiàn)實情景的問題常常是復(fù)雜的、開放的，學(xué)習(xí)者不可能將已有的知識結(jié)構(gòu)簡單提取出來解答實際問題，而只能根據(jù)實際情況，以原有的經(jīng)驗知識為基礎(chǔ)，建構(gòu)用于指導(dǎo)問題的圖式[4]，從而抽象出新的符合情景的物理模型.因此，在處理過程中可以最大限度地鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力.

為了幫助學(xué)生達(dá)到E層次水平，要使學(xué)生親身經(jīng)歷物理模型建構(gòu)的過程，從而擁有獨立建模的能力.因此,教學(xué)的任務(wù)情境要與日常生活、科技前沿等緊密聯(lián)系，并積極創(chuàng)建真實的、復(fù)雜的問題情景，在解決問題的過程中，物理學(xué)科核心素養(yǎng)所提到的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任都可以最大程度地體現(xiàn)，教師可以評價學(xué)生的表現(xiàn)，從而查漏補(bǔ)缺，促進(jìn)學(xué)生高層次物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成.