對(duì)2020年全國(guó)高考物理試題難度的量化分析和研究

摘 要：文章引入修正的物理試題難度量化模型，綜合考慮了七種影響試題的難度因素，并對(duì)每一個(gè)難度因素進(jìn)行水平劃分，然后應(yīng)用量化模型對(duì)2020年全國(guó)高考物理試題每個(gè)題目的絕對(duì)難度和整體難度進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。在試題難度量化的基礎(chǔ)上，文章對(duì)全國(guó)高考物理試題的難易分布、難度因素、整卷難度進(jìn)行了量化分析和討論。

關(guān)鍵詞：高考物理試題;難度量化模型;絕對(duì)難度;難度因素

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：2095-624X（2021）23-0002-03

盡管高考物理命題的內(nèi)容隨著時(shí)代的發(fā)展在不斷地變化，但試卷的基本結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，主要有選擇題和非選擇題，必做題和選做題，或進(jìn)一步細(xì)分為選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題和計(jì)算題等。高考作為參加人數(shù)最多和最重要的國(guó)家考試，試題難度是否控制在合適的水平不僅是科學(xué)問(wèn)題，關(guān)系到為國(guó)家和高校選拔人才的有效性和權(quán)威性，同時(shí)還是社會(huì)問(wèn)題，涉及不同地區(qū)和背景考生升學(xué)的公平和機(jī)會(huì)。對(duì)高考試題的難度進(jìn)行分析評(píng)估，不僅可以考查高考試題是否科學(xué)規(guī)范，難度是否處于合理區(qū)間，還是中學(xué)教師規(guī)范教學(xué)和學(xué)生科學(xué)應(yīng)試的重要參考。如何科學(xué)評(píng)估試卷難度是一個(gè)挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，目前的主流方法是統(tǒng)計(jì)試卷通過(guò)率或得分率，由于它只能在考試后通過(guò)統(tǒng)計(jì)考生的成績(jī)確定，其作用在很多情況下受到很大的限制。例如，它通常只能在考試后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，難以在考試前評(píng)估試卷難度。高考是一個(gè)關(guān)注度高和敏感的考試，出于個(gè)人隱私和保密性等各種要求，即使在考試后取得考生的具體得分情況也是非常困難的，所以一般無(wú)法通過(guò)考試后評(píng)估了解高考試題的難度并分析。另外，這種通過(guò)率或得分率反映的是相對(duì)難度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果不僅受到試卷本身難度的影響，還受到考生樣本的很大影響。

為了科學(xué)和有效評(píng)估試卷，本文采用絕對(duì)難度（預(yù)估難度）對(duì)試題進(jìn)行試前或試后分析。預(yù)估難度就是通過(guò)量化模型分析影響試卷難度的各種客觀因素，然后進(jìn)行評(píng)估并確定試題和試卷難度。從定義上看，統(tǒng)計(jì)難度本質(zhì)上是通過(guò)率或得分率，通過(guò)率或得分率越高，難度就越低，所以統(tǒng)計(jì)難度（數(shù)值）是一種反向指標(biāo)。預(yù)估難度是一種絕對(duì)難度，它的數(shù)值越大，就代表試卷或試題的難度越高。通過(guò)評(píng)定實(shí)驗(yàn)或相同試題的對(duì)比分析確定統(tǒng)計(jì)難度和預(yù)估難度之間存在顯著的反相關(guān)關(guān)系[1]，所以它們?cè)诜从吃囶}難易的作用上是完全一致的。

美國(guó)David Nohara首次提出考試整體難度的概念，從數(shù)學(xué)求解過(guò)程中分析影響整體難度的四個(gè)因素[2]。 鮑建生針對(duì)數(shù)學(xué)試題的難度量化模型，考慮了探究、背景、運(yùn)算、推理、知識(shí)含量五個(gè)因素， 并對(duì)每個(gè)難度因素進(jìn)行了量化[3]。朱權(quán)龍等根據(jù)物理學(xué)科特點(diǎn)對(duì)該模型進(jìn)行了修正，使其適用于高中物理試題的難度量化。評(píng)價(jià)試題難度的前提是正確把握影響試題難度的諸因素。

本文在上述研究的基礎(chǔ)上，綜合考慮新課程標(biāo)準(zhǔn)和高考評(píng)價(jià)體系的最新要求，對(duì)應(yīng)用物理試題的難度因素量化模型進(jìn)行了微調(diào)，統(tǒng)一規(guī)定了模型中難度因素和水平的量化標(biāo)準(zhǔn)，具體如表 1 所示。具體把影響物理試題的難度因素歸結(jié)為七個(gè)維度，每個(gè)維度劃分三個(gè)等級(jí)，分別賦值1、2、3。在對(duì)試題進(jìn)行難度量化時(shí)，先按照表 1對(duì)每個(gè)題目進(jìn)行賦值，難度因素可以重復(fù)賦值，賦值次數(shù)記為nij，然后計(jì)算此題在每個(gè)難度因素上的子難度與整體難度，計(jì)算公式如下。

其中di （i=1，2，…，7） 分別表示這一組題目每個(gè)難度因素對(duì)應(yīng)的水平取值，nij表示這組題目中第 i 個(gè)難度因素在 j 水平上所含的賦值次數(shù)，其總和為n，代表總的賦值次數(shù)，dij表示第 i 個(gè)難度因素在 j 水平的取值。

下面對(duì)2020全國(guó)高考物理Ⅰ卷的全部題目進(jìn)行難度量化分析，首先給每個(gè)題目的難度因素賦值，然后根據(jù)公式計(jì)算每個(gè)題目的絕對(duì)難度以及試卷的整體難度和子難度，結(jié)果如表2所示。

對(duì)試卷的難度因素進(jìn)行量化分析，就是要定量評(píng)估影響試題難度的各種因素，檢查其是否與課程標(biāo)準(zhǔn)和高考評(píng)價(jià)體系要求相適應(yīng)。從表2結(jié)果可以看出，物理卷中18題、21題和25題的難度最大，15題、16題和19題最簡(jiǎn)單，其余題目難度適中。選擇題的整體難度在0.26左右，其中18題和21題難度相對(duì)較大，特別是18題難度較高，綜合性強(qiáng)，區(qū)分度大。本題以帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)為背景，考查學(xué)生的批判性思維能力和物理建模能力，需要應(yīng)用洛倫茲力公式和帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及其幾何圖像，得出最長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間等效于最大圓心角的關(guān)鍵結(jié)論。第21題是電磁感應(yīng)中的雙棒問(wèn)題變型，通過(guò)分析金屬框和導(dǎo)體棒的受力情況并應(yīng)用牛頓定律判斷其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)利用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)和法拉第電磁感應(yīng)定律判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的變化，從而確定金屬框和導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的最終狀態(tài)。25題是最后一道計(jì)算題，所占分?jǐn)?shù)比重大，應(yīng)該是本卷的壓軸題。本題以粒子在電場(chǎng)中的直線和曲線運(yùn)動(dòng)為背景，考查了靜電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)合成與分解，能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，動(dòng)量和動(dòng)量定理等物理概念和基本規(guī)律的理解與運(yùn)用，考查了綜合分析與推理能力，難度最大。如果按照難度系數(shù)把全部題目分類(lèi)，規(guī)定A、B、C、D檔次的難度系數(shù)分別為：>0.32;0.26～0.32;0.20～0.26;< 0.20，結(jié)果見(jiàn)表2。統(tǒng)計(jì)一下全部13個(gè)題目（包括二選一的選做題）中D檔4個(gè)，C檔4個(gè)，B檔2個(gè)，A檔3個(gè)，整個(gè)試卷的難度水平和梯度分布處于合理的水平。

從分項(xiàng)難度來(lái)看，2020年高考物理Ⅰ卷選擇題更側(cè)重于知識(shí)深度、廣度的考查，也就是非常重視基礎(chǔ)知識(shí)及綜合應(yīng)用。在物理情境、物理建模、數(shù)學(xué)運(yùn)用等方面涉及的難度相對(duì)克制，這也符合選擇題的定位，更多的是要求學(xué)生理解和記憶，定性和簡(jiǎn)單分析，而不過(guò)多強(qiáng)調(diào)推理和數(shù)學(xué)知識(shí)，因?yàn)檫@些方面更適合在計(jì)算題中考查。計(jì)算題不僅考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，還考查學(xué)生的綜合能力，綜合考查知識(shí)與能力是高考計(jì)算題的特征，一道計(jì)算題能夠考查多個(gè)知識(shí)點(diǎn)以及多種能力。2020年全國(guó)高考物理Ⅰ卷的25題就是一道壓軸計(jì)算題，實(shí)現(xiàn)了控制整個(gè)試卷難度的目標(biāo)，但它也不是整個(gè)題目都難，因?yàn)榉植皆O(shè)問(wèn)，難度遞進(jìn)，使大多數(shù)人都能有所收獲。

綜上所述，2020 年高考全國(guó)物理命題素材選取堅(jiān)持育人導(dǎo)向，優(yōu)化考試內(nèi)容，突出基礎(chǔ)性，更加貼近生活實(shí)際，緊密結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)和科技發(fā)展。從試題難度定量分析來(lái)看，試題易、中、難比例接近4：6：3，試題的客觀難度控制在 0.26左右，具有很高的信度和效度，有助于高校選拔人才和區(qū)分物理學(xué)科素養(yǎng)，同時(shí)促進(jìn)高中育人方式改革，對(duì)中學(xué)物理教學(xué)具有積極的引領(lǐng)作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]曹開(kāi)奉，王偉群，劉 芳.我國(guó)高考理科試題難度影響因素的文獻(xiàn)分析 [J].考試研究，2018（3）.

[2]鮑建生.中英兩國(guó)初中數(shù)學(xué)期望課程綜合難度的比較 [J].全球教育展望，2002（9）：48-32.

[3]薛 亮，馬敏娜，付來(lái)強(qiáng)，等.基于鮑建生試題難度量化工具的高考試題難度分析——以2016年全國(guó)Ⅰ、Ⅱ卷為例[J].化學(xué)教學(xué)，2017 （2）：32-36.

作者簡(jiǎn)介：余招賢（1964— ），男，副教授，本科，研究方向：物理教學(xué)。