关于物理试题的价值取向和统计指标的思考

范佳午

关于物理试题的价值取向和统计指标的思考

范佳午

在深化教育领域综合改革的背景下，物理教育应更加关注学生的创新精神和实践能力。本文通过分析两道中考物理试题统计数据以及价值取向的不同，提出需要提高考查学生探究能力和创新思维的开放性试题的区分度，以契合改革的要求，同时对教学产生积极的导向作用。

科学教育测评；考试招生制度改革；命题；试题难度；试题区分度

考试是按照一定的价值标准和教育目标，利用测量和非测量的方法系统地收集资料信息，对学生的发展变化进行分析和判断，并为教育决策提供依据的过程。考试题目的价值取向会对学生的学业成绩评定、选拔升学、教育教学的导向等产生影响。在深化教育领域综合改革背景下，对考试内容及考试结果的分析，既要考虑试题难度、区分度等统计指标，也要分析试题的价值取向，以使考试对教学产生积极的引导作用。本文结合测试数据，分析两道价值取向不同的中考试题以及对考试命题的启示。

1 两道物理试题的价值取向和统计指标

在深化教育领域综合改革的背景下，物理教育应注重“增强学生的创新精神、实践能力”。考试改革是深化教育综合改革过程中的一个重要环节，以北京市的中考物理试题为例，有两个明显的改变：一是在物理试题中渗透社会主义核心价值观和优秀传统文化，发挥中考对学科育人的导向作用；二是加强对探究能力、科学实践和批判创新精神的考查和导向，弱化对通过复杂的数学推理计算解决物理问题的要求。从下面两道“压轴题”的差异，可以看出物理试题价值取向的变化。

例1（北京市2014年中考物理试卷第38题）

用如图1甲所示的滑轮组提升水中的物体M1，动滑轮A所受重力为G1，物体M1完全在水面下以速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做功的功率为P1，滑轮组的机械效率为η1；为了提高滑轮组的机械效率，用所受重力为G2的动滑轮B替换动滑轮A，如图1乙所示，用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体M2，物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F2，拉力F2做功的功率为P2，滑轮组的机械效率为η2。已知：G1－两物体的质量相等，体积V均为4×10-2m3，g取10 N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。

求：（1）物体M1受到的浮力F浮；

（2）拉力F1与F2之比；

（3）物体M1受到的重力G。

图1

例1通过人为创设的情境，考查学生综合运用物理知识解决问题的能力。题目涉及受力分析、滑轮组和机械效率、浮力、功和功率等知识，包含两次提升不同物体的过程，情境复杂，需要具有很强的逻辑推理和数学运算能力才能解决。此题的难度值为0.49，区分度为0.83，其分组难度曲线如图2所示（将全体考生根据其物理总分从低到高排序，然后按人数平均分为G1-G7七组；图中的七个数据点分别表示此题对每一组考生的难度值）。

图2

例2（北京市2015年中考物理试卷第39题）

小林做“碘的升华”实验时，用酒精灯直接对放有少量固态碘的碘升华管加热，如图3所示。发现碘升华管内出现紫色的碘蒸气，小林认为碘从固态变成了气态，是升华现象。小红查阅资料发现：常压下，碘的熔点为113.60℃，碘的沸点为184.25℃，酒精灯火焰的温度约400℃。根据这些资料，小红认为小林所做的实验中，碘可能经历了由固态到液态再到气态的变化过程，小林的实验并不能得出碘升华的结论。

请针对小红的质疑，设计一个实验，证明碘能从固态直接变为气态。可以选用上述器材或补充必要的辅助器材。写出实验方案并简要说明。

例2结合真实的实验情境，考查学生的探究能力中的实验设计能力和创新思维。“碘的升华”实验是教学中常见的演示实验，用酒精灯直接加热也是常见的不严谨做法。题目引导学生对题干中实验方案进行批判性思考，再让学生设计更严谨的实验。此题的难度值为0.45，区分度为0.37，其分组难度曲线如图4所示。

图3

图4

比较例1和例2，试题的价值取向差异明显。从统计指标看，两道题的难度值接近，例1的区分度高于例2。需要反思的问题是：怎样看待两道题在价值取向和统计指标上的差异？

2 对试题价值取向的分析

对试题进行价值取向分析时，分析者总是站在一定的立场上。从深化课程改革来看，“重智轻德，单纯追求分数和升学率，学生的社会责任感、创新精神和实践能力较为薄弱”成为当前教育需要解决的问题。在考试作为“指挥棒”难以避免的现实情况下，应对考试评价进行改革，使其指向素质教育。党的十八届三中全会将考试招生制度改革作为深化教育领域综合改革的关键环节。具体到考试命题的改革，需要发挥考试的导向作用，使试题的价值取向指向素质教育、指向育人。

从课程标准要求来看，《义务教育物理课程标准（2011年版）》指出：“义务教育物理课程作为科学教育的组成部分，是以提高全体学生科学素养为目标的自然科学基础课程。此阶段的物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练，而且应注重对学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养。”从课程标准中的课程目标来看，对学生的创新精神、实践能力是有明确要求的。然而，在考试中，知识及其应用能力的考查较易命题，在试卷中也占有较大比重；但是在新情境中的探究能力、创新思维、科学态度和科学精神等，因为命题难度较大，在考试中常常没有得到充分体现。一些以学生必做的探究实验为情境的试题实际上还是考查学生运用知识的能力，很难真正考查学生的探究能力。理论上，考试评价应体现课程目标，与课程目标具有一致性；实际中，考试内容与课程目标存在差异，课程目标要求的培养学生创新精神、实践能力都难以落实。在深化教育领域综合改革背景下的考试招生制度改革，应尽可能实现考试与育人目标、课程目标的一致性。

从物理学科角度，逻辑推理和数学运算能力、探究能力和创新精神都是重要的能力。科学符合逻辑，逻辑推理在科学研究中有重要地位。然而，逻辑推理是对已有知识的演绎，仅靠逻辑无法得出关于自然界的新的事实规律。以已有事实为基础，通过创造性思考提出科学假设，再设计实验检验，这在科学中是更常见、更根本的研究方法。

在例1和例2两个例子中，例2考查了探究能力和创新精神，符合目前教育与考试改革的价值取向，应考虑加强这类试题在试卷中的分量。

3 对两道试题统计指标的分析

从难度值来看，例2的难度更大。分析分组难度曲线可以发现：总分较低的G1组到G3组学生在例2中得分率较高，总分较高的G5组到G7组学生在例1中得分率较高。

在例1中，第（1）问本身很简单，就是浮力计算公式的简单套用，所需的物理量的数值，题目中已经直接给出。但是由于题干的情景复杂，学生难以从题目中直接提取出所需信息，同时由于基础薄弱产生畏难情绪，导致G1组学生的得分率接近0。第（2）、（3）问涉及的知识点多、推理过程较长且复杂，但由于这类综合计算题学生考前经过长期的反复练习，掌握了一定的分析解决问题的套路，G7组学生的得分率接近0.95。

对于例2，试题的开放性较强，涉及的知识点并不复杂，推理过程相对较短但需要逻辑严密。总分较低的学生也有发挥空间，例如：有的学生提出用温度计测量碘升华时的温度，如果低于碘的熔点，说明碘直接由固态变成气态。虽然该方案可操作性不强，但思考的方向和逻辑有合理性，体现了学生的创新思维，可以得到部分分数。例2要想得高分较难，不仅需要学生有创新能力、严密的逻辑推理能力，还需要有一定的实验探究经验的基础。这对总分较高的学生也有很大的挑战。此题对于基础薄弱的考生也有发挥并得分的空间，但是总成绩中上的学生想得到满分又很有挑战性，因此试题的区分度不如例1高。

例1的区分度非常优秀，例2的区分度良好。值得反思的是，两道题所区分的学生特质是否相同？在中考中，一般要求试卷对知识和能力有较全面的覆盖，同时假设试卷的总分即代表了学生在该学科的学术能力，将总分作为选拔的依据。然而，实际上学生在一门学科上的学术能力应该是多维的，以物理学科为例，可能至少包含对知识的理解、运用数学和逻辑解决物理问题的能力、实验技能、科学探究能力等。有的学生运用数学和逻辑解决物理问题的能力较强，但科学探究能力偏弱，或者反之，这都是正常现象。学生学术能力的多维性引发了对考试的思考。

例1考查学生综合运用物理知识解决问题的能力，侧重于数学逻辑推理。例2考查学生的实验设计能力和创新思维，与例1所区分的特质不同。例1是以往物理试卷中的典型试题，题目相对成熟，所考查的学生能力和以往的试卷主要考查的能力一致，试题区分度非常优秀。例2符合考试改革的思想，更加重视对实验探究能力的考查，试卷测查学生的能力更加多维。另一方面，受以往的考试导向和多方面因素的影响，在教学中教师更注重对知识的教学以及知识应用、计算的训练，而不重视学生探究能力和创新思维的培养。这也造成了学生在探究和创新思维方面的能力分布差距相对不大。

在选拔性考试中，假定试卷的总成绩代表学生在该学科的学术能力，根据总成绩选拔学生。试卷的价值取向、试卷中试题所考查的知识和能力的结构非常重要。假如试卷中有一定区分度的试题整体上主要考查学生利用数学逻辑推理解决物理问题的能力，那么这方面能力强的学生会脱颖而出，在升学中取得优势。在这方面能力稍弱，而探究和创新能力较强的学生则无法展现自己的优势；反之亦然。

在深化考试招生制度改革的背景下，需要提高考查学生探究能力和创新思维的开放性试题的区分度。这需要在试题及评分标准的编制上总结经验和创新。在编制试题时要充分考虑学生各种可能的作答情况，并初步划分评分标准。考试后再深入分析学生的实际作答，制定、细化能够比较准确地区分不同能力水平的评分标准。

另一方面，随着学生对这类试题答题方法的熟悉和教学的改进，也会对试题的区分度产生影响。例1的试题区分度优秀，一方面得益于其问题难度的阶梯设计，另一方面也得益于学生对综合计算题答题方法和规范的熟悉，他们了解试题的得分点，能够在答题的过程中充分展现自己目前达到的水平，获得相应的分数。随着考查探究能力和创新思维的开放性试题逐渐受到重视，教师和学生将会探讨这类试题的答题方法，使学生在答题时能够尽可能拿到符合自己能力水平的分数，这既可能有助于进一步提高这类试题的区分度，也对试题编制提出挑战——要确保试题能够考查出学生真正的能力水平，而不是应试水平。

4 启示

考试命题要关注深化教育领域综合改革的要求，要基于国家课程标准，积极发挥考试的导向作用。试题的价值取向影响教学的导向，影响对学生的评价和选拔。在分析试题时，应将统计指标作为重要的参考，分析其背后的影响因素，并找出改进方向。在物理学科中，考查学生探究能力和创新思维的试题，其价值取向符合深化课程改革的要求，能发挥积极的导向作用，值得继续深入研究。

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Reflections on the Value Orientations and Statistical Indicators of Two Physics Examination Tasks

FAN Jiawu

In the context of deepening the comprehensive reform of education,physics education should place more emphasis on cultivating students’innovative spirit and practical ability.In light of the results of an analysis on differences in the statistical data and value orientations of two tasks on the high school entrance test of physics,the paper proposes a need to improve the design of open questions intended to tap students’inquiry ability and innovative thinking so that the students’performance will be better discriminated.It is believed that this improvement will meet the demands of reform and have positive washback effect on teaching.

Science Education Assessment;Examination and Admission System Reform;Test Development;Item Difficulty;Item Discrimination

G405

A

1005-8427（2016）09-0028-5

（责任编辑：陈宁）

范佳午，男，博士，北京市海淀区教师进修学校，中学一级教师（北京 100195）