張宏輝 王直超
《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中指出,“核心素養(yǎng)指向的測(cè)評(píng)應(yīng)以學(xué)科核心素養(yǎng)為主線,選擇真實(shí)情境、以學(xué)科內(nèi)容為載體,依托具體任務(wù)或問題進(jìn)行?!睆?020年1月起,浙江省施行選考、學(xué)考兩考分離。技術(shù)選考通用技術(shù)試題變化開始聚焦電子控制技術(shù)部分。本研究基于學(xué)科核心素養(yǎng)理念,對(duì)2018年11月至2020年1月3套浙江省技術(shù)選考試題(以下簡(jiǎn)稱“試題”)進(jìn)行橫向比較,通過建立試題的綜合難度模型,探究試題命制的內(nèi)在聯(lián)系、命題規(guī)律與變化趨勢(shì),以期有助于改進(jìn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì),促進(jìn)試題命制更加科學(xué)合理。
綜合難度系數(shù)模型最初應(yīng)用于教材習(xí)題的難度比較,鮑建生教授在中英初中數(shù)學(xué)課程比較研究過程中,構(gòu)建了包含探究、背景、運(yùn)算、推理和知識(shí)含量等五因素、多水平的綜合難度模型。綜合難度系數(shù)模型的公式為:
公式(1)中,di(i=1,2,3,4,5,)分別為“探究水平”“背景水平”“知識(shí)含量”“推理水平”“數(shù)學(xué)認(rèn)知”5個(gè)難度因素上的取值;dij為第i個(gè)難度因素的第j個(gè)水平的權(quán)重;nij則表示這組題目中屬于第i個(gè)難度因素的第j個(gè)水平的題目的個(gè)數(shù);n是題目的總數(shù)。
根據(jù)命題特點(diǎn),結(jié)合本學(xué)科的五大核心素養(yǎng),初步確定綜合難度系數(shù)模型為:背景因素、認(rèn)知水平、思維推理、邏輯運(yùn)算、知識(shí)綜合等5個(gè)因素。由此可以得到控制試題綜合難度系數(shù)的坐標(biāo)圖模型,如圖1所示。
根據(jù)通用技術(shù)學(xué)科的特點(diǎn),對(duì)每個(gè)難度因素進(jìn)行了水平劃分,確定各難度因素的賦值標(biāo)準(zhǔn)(見表 1)。
圖1 通用技術(shù)電控試題綜合難度系數(shù)模型
表1 試題綜合難度系數(shù)模型的水平劃分
選取2020年1月浙江技術(shù)選考卷中通用技術(shù)部分的第11-12題作為案例,根據(jù)衡量試題難度的5個(gè)維度的3個(gè)水平層次對(duì)每一小題進(jìn)行分析,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行賦值。
小明為雞蛋孵化室(正常工作溫度為37℃—39℃)設(shè)計(jì)了如圖所示的溫度監(jiān)測(cè)指示電路。其中Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻;A1、A2為電壓比較器,當(dāng)V+>V-時(shí)輸出高電平,當(dāng)V+<V-時(shí)輸出低電平。請(qǐng)根據(jù)電路圖及描述,完成11-12題。
11.雞蛋孵化室溫度介于37℃和39℃之間時(shí),V5發(fā)光,V4和V6不發(fā)光,題圖虛線框位置應(yīng)選用的邏輯門是()
A.與非門 B.或非門
C.與門 D.或門
12.下列關(guān)于該溫度監(jiān)測(cè)指示電路的分析中,恰當(dāng)?shù)氖牵ǎ?/p>
A.Rp2滑動(dòng)觸點(diǎn)適當(dāng)下移,指示的溫度設(shè)定范圍增大。
B.Rp1滑動(dòng)觸點(diǎn)適當(dāng)上移,Rt阻值的變化對(duì)A1的V+影響增大。
C.孵化室溫度從40℃下降到38℃過程中,由V6發(fā)光轉(zhuǎn)換為V5發(fā)光。
D.孵化室溫度從39℃下降到37℃過程中,V5的亮度逐漸變化。
(1)從背景因素分析,本題組以文字加電路圖的形式呈現(xiàn),文字題干比較簡(jiǎn)單包含了一定的技術(shù)信息,屬于特定的技術(shù)情境與復(fù)雜的電路圖信息提煉判讀,11-12題在背景因素維度均賦值為“3”。
(2)從認(rèn)知水平來分析,兩題均較為復(fù)雜。學(xué)生需綜合應(yīng)用學(xué)科知識(shí)進(jìn)行研判,并適當(dāng)?shù)亓_列真值表進(jìn)行解題。兩題都創(chuàng)設(shè)了真實(shí)問題情境,考查的是解讀電路圖,運(yùn)用所學(xué)的技術(shù)知識(shí)、思想方法遷移到現(xiàn)實(shí)生活情景中,解決實(shí)際問題的能力,因此屬于認(rèn)知水平中的 “應(yīng)用”,11-12題均賦值為“3”。
(3)從思維推理角度分析,11題考查的是門電路的選擇,了解NPN三極管導(dǎo)通的條件與比較器的功能,學(xué)生只需根據(jù) “V5發(fā)光,V4和V6不發(fā)光”,由邏輯關(guān)系:全0出1,即可推出為或非門。因此屬于“逆向思維”,賦值為2;12題考查的是電路調(diào)試,當(dāng)Rp1、Rp2等作為信號(hào)輸入的電阻調(diào)整后,不僅要對(duì)電阻分壓、比較器轉(zhuǎn)換、三極管導(dǎo)通等熟練掌握,D選項(xiàng)還需要理解模擬電路與數(shù)字電路信號(hào)的區(qū)別,C選項(xiàng)學(xué)生可采用極限法判定電路的狀態(tài)。而對(duì)于A項(xiàng)的辨析,更要全面理解溫度監(jiān)測(cè)電路的上限、下限設(shè)定及調(diào)整方法,因此屬于“創(chuàng)新思維”,賦值為 3。
(4)從邏輯運(yùn)算角度分析,11題因?yàn)榘巳龢O管的導(dǎo)通推斷,因此可以劃定為 “中等邏輯運(yùn)算”,賦值為2;而12題4個(gè)選項(xiàng)包含了整個(gè)電路各元器件的聯(lián)動(dòng)邏輯運(yùn)算,可以劃定為“復(fù)雜邏輯運(yùn)算”,賦值為3。
(5)從知識(shí)綜合上分析,11-12題包含了三極管、比較器、電阻分壓、門電路、區(qū)間控制等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的考查,屬于“需要運(yùn)用三個(gè)及以上通用技術(shù)綜合知識(shí)”層次,賦值為3。
至此完成了該題組在五個(gè)維度上的賦值。
基于以上分析框架與案例分析步驟,本研究以2018年11月-2020年1月的3次浙江省技術(shù)選考通用技術(shù)電子控制試題為樣本,利用綜合難度系數(shù)模型進(jìn)行了整體分析。表2是根據(jù)綜合難度系數(shù)模型公式計(jì)算出的浙江省這三次試題的統(tǒng)計(jì)表。
表2 2018年11月-2020年1月試題統(tǒng)計(jì)
統(tǒng)計(jì)顯示,2018年11月至2020年1月三次選考電子控制試題中,屬于 “無(wú)背景”的試題分別占33%、33%和0%;屬于 “公共常識(shí)”的試題分別占17%、17%和0%;屬于 “技術(shù)情境”的試題分別占50%、50%和 100%(見圖 2)。
圖2 3套試題在背景因素方面的比較
從以上數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn),3次考試“技術(shù)情境”的比例都達(dá)到了50%,2020年1月已經(jīng)達(dá)到了100%。技術(shù)試題命題強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境,關(guān)注基于真實(shí)情境的技術(shù)問題解決能力。
這下小家伙急了,他到處找橡皮。一會(huì)兒翻書包,一會(huì)兒鉆到桌子底下。常愛蘭看到周小羽這副模樣,倒是產(chǎn)生了一點(diǎn)好奇心,于是一邊拿起畫紙,一邊漫不經(jīng)心的問,哪里要擦掉???周小羽還是不說話,只是找橡皮。
在此基礎(chǔ)上,也要注意“技術(shù)情境”的復(fù)雜化。例如2020年1月選考卷的第17題,題干就多達(dá)215個(gè)字符(不含標(biāo)點(diǎn)),其中不乏無(wú)效的過渡性語(yǔ)句,電路圖的繪制、信號(hào)的傳遞也呈現(xiàn)出復(fù)雜性,題目考查的是湖水閘門的自動(dòng)控制過程,其中涉及了水位差檢測(cè)、渾濁度檢測(cè)、組合邏輯判斷與觸發(fā)器等,學(xué)生需要結(jié)合題干文字與電路圖的信號(hào)傳遞,進(jìn)行判讀與分析。因此如何在繁雜的信息中,對(duì)電路中信號(hào)傳輸?shù)倪^程進(jìn)行簡(jiǎn)化梳理、正確判讀,成為學(xué)生解題的關(guān)鍵。
統(tǒng)計(jì)顯示,三次選考電子控制試題中,屬于“了解”水平的試題分別占 0%、0%和 14%;屬于“理解”水平的試題分別占33%、33%和 14%;屬于 “應(yīng)用”水平的試題分別占67%、67%和72%(見圖 3)。
圖3 3套試題在認(rèn)知水平方面的比較
值得關(guān)注的是,在3個(gè)認(rèn)知水平上,2018年11月與2019年4月的電子控制試題完全一致,且均不包含“了解”水平的試題。而2020年1月在題量增加的基礎(chǔ)上,3個(gè)認(rèn)知水平的試題均有體現(xiàn)。例如選擇題第10題,考查的是電路符號(hào)對(duì)應(yīng)的電子元器件的引腳個(gè)數(shù),這就需要學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)過程中有真實(shí)的實(shí)踐體驗(yàn)。通用技術(shù)是立足于技術(shù)實(shí)踐的課程,沒有真實(shí)的技術(shù)體驗(yàn),就無(wú)法形成技術(shù)意識(shí)、工程思維與物化能力等方面的學(xué)科核心素養(yǎng)。電子控制選考試題將呈現(xiàn)更合理的階梯化命制,不僅要體現(xiàn)對(duì)學(xué)生的認(rèn)知水平、知識(shí)點(diǎn)深度的較高要求,也要有基于實(shí)踐的基礎(chǔ)性試題。
研究發(fā)現(xiàn),3套試題對(duì)“理解”與“應(yīng)用”的考查都占據(jù)了絕對(duì)多數(shù),這充分體現(xiàn)了選考選拔性考試的“能力立意”考查目標(biāo)。
統(tǒng)計(jì)顯示,三套試題中屬于“順向思維”的試題分別占17%、0%和14%;屬于“逆向思維”水平的試題分別占33%、50%和29%;屬于“創(chuàng)新思維”水平的試題分別占50%、50%和57%(見圖4)。
試題的思維推理方式對(duì)學(xué)生能否正確解題至關(guān)重要,電子控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)往往包含信號(hào)輸入、信號(hào)處理、信號(hào)輸出3個(gè)模塊,而電子控制試題的命制自然也在這三個(gè)模塊中著手。2019年4月的第17題、2020年1月的第11題和第17題都出現(xiàn)中間信號(hào)處理部分缺失、由考生自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的情境,這往往也是失分的重災(zāi)區(qū)。學(xué)生習(xí)慣了信號(hào)由前向后傳遞的“順向思維”,如何由輸出信號(hào)的特點(diǎn)反饋推導(dǎo)出電子信號(hào)相應(yīng)的處理方式,打通電子系統(tǒng)中承上啟下的關(guān)鍵一環(huán),這不僅需要對(duì)學(xué)科知識(shí)的機(jī)械性掌握,更需要的是學(xué)生在長(zhǎng)期深度學(xué)習(xí)下,形成將所學(xué)的知識(shí)遷移運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)案例的能力,以創(chuàng)新思維進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),來解決真實(shí)情境中的技術(shù)現(xiàn)象與技術(shù)問題。如果學(xué)生審題不清,或缺乏思維推理能力與技巧,就可能無(wú)從入手或切題不準(zhǔn),造成丟分。
圖4 3套試題在思維推理方面的比較
圖5 3套試題在邏輯運(yùn)算方面的比較
邏輯運(yùn)算是數(shù)字電路的基本功能,也是電路創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的基本要求。 在電路的選擇、基本觸發(fā)器的應(yīng)用這些常規(guī)題目之上,2018年11月的第17題和2020年1月的第17題,都出現(xiàn)了較為復(fù)雜的邏輯運(yùn)算。其中,2018年的第17題主要是命題者對(duì)預(yù)置信號(hào)輸入邏輯電路的巧妙設(shè)計(jì),形成了不可能出現(xiàn)的邏輯結(jié)論。而2020年1月的第17題則是考查考生的復(fù)雜邏輯電路的設(shè)計(jì)能力,主要的難點(diǎn)是信號(hào)的輸入由2個(gè)上升為3個(gè),4個(gè)供選用的或非門組成的組合邏輯電路后面又緊接著1個(gè)基本觸發(fā)器。這樣多個(gè)邏輯前提的、連續(xù)運(yùn)算的復(fù)雜邏輯,會(huì)明顯增加試題的難度,考生可能因?yàn)槟骋患?xì)節(jié)的判斷失誤而影響總體的答題情況。
從試題邏輯層次的分布情況看,2019年4月試題中等邏輯題量較為突出,而其余兩次試題在3個(gè)層次上分布更為均衡,但也更突出了復(fù)雜邏輯的考查。因此,“邏輯運(yùn)算”與“知識(shí)水平”相似,力求讓選考作為選拔性的考試,篩選出的考生盡可能地體現(xiàn)出合理的梯度。
統(tǒng)計(jì)顯示,三次選考電子控制試題中,屬于“1個(gè)知識(shí)點(diǎn)”的試題分別占17%、17%和0%;屬于“2個(gè)知識(shí)點(diǎn)”的試題分別占33%、33%和0%;屬于“3個(gè)及以上知識(shí)點(diǎn)”的試題分別占50%、50%和100%(見圖6)。
圖6 3套試題在知識(shí)綜合方面的比較
選考試題綜合性較強(qiáng),因此在對(duì)知識(shí)點(diǎn)賦值時(shí),主要是按照考查的深度來確定每題的知識(shí)點(diǎn),如果只是在題目中簡(jiǎn)單地出現(xiàn)或包含,則不能計(jì)入知識(shí)點(diǎn)的數(shù)量。如2018年11月和2019年4月的第11題都出現(xiàn)了3種元器件,但其實(shí)主要只考查三極管的電路特性,因此只能計(jì)為1個(gè)知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2020年1月在題量、分值增加的基礎(chǔ)上,考題知識(shí)點(diǎn)的綜合性同步提升到前所未有的高度,所有題目都已經(jīng)綜合了3個(gè)及以上知識(shí)點(diǎn),不能自主構(gòu)建起通用技術(shù)知識(shí)體系、綜合運(yùn)用多個(gè)知識(shí)點(diǎn)解題的考生,已經(jīng)越來越無(wú)法應(yīng)對(duì)題量、閱讀量、綜合性全方位提升的通用技術(shù)試題。
為了進(jìn)一步分析電子控制試題的綜合難度水平,研究組對(duì)各個(gè)難度因素的不同水平上的題量進(jìn)行加權(quán)平均(見表2),繪制了2018年11月至2020年1月3套試題的綜合難度模型(見圖7)。
從整體態(tài)勢(shì)上看,近3次試題在“認(rèn)知水平”“思維推理”“邏輯運(yùn)算”上大體相當(dāng),而2020年1月試題在“背景因素”與“知識(shí)綜合”上尤為突出。
就背景因素而言,學(xué)生能否讀懂且快速獲取文字、電路圖的技術(shù)信息是正確解題的關(guān)鍵。就知識(shí)綜合而言,通用實(shí)踐與自主構(gòu)建,全面、系統(tǒng)地掌握電子控制知識(shí),將極大地有助于解決試題中真實(shí)情境下的復(fù)雜問題,而機(jī)械性地記背所謂的易考點(diǎn)等應(yīng)試作法,必將為新選考所拋棄。
教學(xué)貴在真實(shí),技術(shù)意在實(shí)用。在新課教學(xué)的時(shí)候,教師往往能夠以真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)課堂,但是在復(fù)習(xí)課中,機(jī)械性的解題訓(xùn)練占據(jù)了教學(xué)的大多數(shù)時(shí)間。師生在枯燥的課堂中失去了教學(xué)情趣,課堂缺失生命力。從2020年1月開始,浙江省調(diào)整兩次選考時(shí)間為1月與6月,教師要依據(jù)正常的教學(xué)進(jìn)度及安排,在保證新課教學(xué)與復(fù)習(xí)課時(shí)充足的前提下,堅(jiān)持在課堂營(yíng)造真實(shí)的技術(shù)情境,通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引領(lǐng),強(qiáng)化技術(shù)實(shí)踐,讓學(xué)生在解決技術(shù)問題的過程中,提升學(xué)科核心素養(yǎng)。例如在555時(shí)基芯片的教學(xué)過程中,教師引入日常家用熱水壺?zé)@個(gè)情景,設(shè)立 “定時(shí)燒水”“定時(shí)報(bào)警”等情境任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生對(duì)已設(shè)計(jì)成型的電路進(jìn)行分析,對(duì)設(shè)定的情境任務(wù)進(jìn)行電路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。
物化能力作為通用技術(shù)學(xué)科培養(yǎng)的核心素養(yǎng)之一,更加注重對(duì)技術(shù)實(shí)踐的要求。例如2020年1月的第10題,需要學(xué)生判斷對(duì)應(yīng)元器件符號(hào)的引腳個(gè)數(shù),其對(duì)認(rèn)知水平的要求在“了解”層次。學(xué)生只有經(jīng)歷過電子控制技術(shù)實(shí)踐,才能提升自身的物化能力。因此,在日常的教學(xué)過程中,教師要強(qiáng)化技術(shù)實(shí)踐,通過設(shè)計(jì)與加工“小鋁錘”“三棒孔明鎖”等金工木工項(xiàng)目、“光控路燈控制”“搶答器”等電子項(xiàng)目,促進(jìn)學(xué)生物化能力的提升。
通用技術(shù)是立足于技術(shù)實(shí)踐的課程,沒有真實(shí)的技術(shù)體驗(yàn),無(wú)法形成技術(shù)意識(shí)、工程思維與物化能力等方面的學(xué)科核心素養(yǎng)。同時(shí),核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也是教師評(píng)價(jià)自身教學(xué)的最佳尺度。教學(xué)評(píng)價(jià)方式直接決定了師生教學(xué)活動(dòng)的方向與開展方式。通用技術(shù)電控教學(xué)評(píng)價(jià),如果過分地強(qiáng)調(diào)成果性評(píng)價(jià),而忽略了過程性評(píng)價(jià),將不利于激發(fā)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中富有創(chuàng)造性的行為。例如教師在復(fù)習(xí)課中,過分強(qiáng)調(diào)草圖訓(xùn)練的有效性,讓學(xué)生機(jī)械性地仿畫、默畫已有的成熟方案,并讓學(xué)生在考試過程中直接套用,這種做法同樣忽視了“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”這一核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。例如2020年1月第15題的設(shè)計(jì)題是基于電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),結(jié)合齒輪傳動(dòng)與連桿傳動(dòng)等形式,實(shí)現(xiàn)窗戶的關(guān)閉與開啟的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,它以創(chuàng)新的題型與設(shè)計(jì)要求,否定了前述的教學(xué)方式。單一的成熟設(shè)計(jì),較難開展有效的課堂討論,反觀學(xué)生多元化的不成熟的設(shè)計(jì),反而能引起其他學(xué)生的共鳴,并協(xié)作改進(jìn)。這要求教師在教學(xué)過程中更加注重作品的設(shè)計(jì)和制作過程,以及對(duì)過程的及時(shí)評(píng)價(jià),不斷激發(fā)學(xué)生對(duì)技術(shù)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。
教師在教學(xué)過程中,可以組織學(xué)生以小組為單位,對(duì)電子控制模塊進(jìn)行體驗(yàn)性和項(xiàng)目綜合性的沉浸式學(xué)習(xí),分背景評(píng)價(jià)、輸入評(píng)價(jià)、過程性評(píng)價(jià)、診斷性評(píng)價(jià)及發(fā)展性評(píng)價(jià)等五個(gè)步驟,進(jìn)行學(xué)習(xí)小組內(nèi)的互評(píng)、師生之間互評(píng),形成學(xué)生個(gè)體的電子成長(zhǎng)報(bào)告,構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的記錄與反饋平臺(tái),這樣將有利于電控模塊教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。通用技術(shù)在諸多高考科目中仍然顯得先天不足,根基不深。教師在重視教學(xué)成果的同時(shí),更應(yīng)著重關(guān)注教學(xué)過程中學(xué)生的認(rèn)知、情感和行為等多維度感官的良好體驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培育。只有學(xué)生真正成長(zhǎng)了,真正喜歡通用技術(shù)學(xué)科,學(xué)科才有蓬勃發(fā)展的生命力。
縱覽近年來的浙江省技術(shù)選考通用技術(shù)試題,試題閱讀量大,加大了對(duì)背景因素(材料、電路圖、設(shè)計(jì)場(chǎng)景)的深度閱讀與理解的要求。例如2020年1月第17題的電子控制綜合題,是關(guān)于東方湖水位監(jiān)測(cè)與閘門開關(guān)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的。從背景因素分析,涉及到光敏電阻、發(fā)光二極管等輸入部分元器件,控制部分涉及到比較器、邏輯門、RS基本觸發(fā)器等元器件,輸出部分涉及到繼電器、電機(jī)等元器件。該題分別設(shè)計(jì)了如何調(diào)節(jié)水的清澈度、水的清澈度發(fā)光顯示、用繼電器來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)開關(guān)閘門等項(xiàng)目。該題加大了對(duì)背景因素閱讀能力的考查。因此,教師要引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí),使學(xué)生在掌握技術(shù)概念、原理內(nèi)含的基礎(chǔ)上,能夠應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去分析問題、綜合問題、評(píng)價(jià)問題。學(xué)生能夠批判性地學(xué)習(xí)新的知識(shí)和技術(shù)思維方法,將它們?nèi)谌胱约涸械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中,有效遷移到新的情景,才能使思維從低級(jí)向高階發(fā)展,不斷做出決策和解決新的問題。
引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)的同時(shí),教師要主動(dòng)參與到學(xué)生自主構(gòu)建學(xué)科知識(shí)體系的活動(dòng)中,而不是把自己的學(xué)科知識(shí)強(qiáng)塞到學(xué)生的頭腦里。只有教師與學(xué)生一起實(shí)踐,共同經(jīng)歷知識(shí)的架構(gòu)過程,通過反復(fù)的比較與分析、推理與判斷、整合與內(nèi)化,形成師生共同探究的課堂學(xué)習(xí)模式,才能進(jìn)一步促進(jìn)師生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升,實(shí)現(xiàn)師生教學(xué)相長(zhǎng)。