山东省2020年普通高中物理学业水平等级考试(模拟卷)的分析与研究

许月仙 董丽君 袁海泉

(苏州大学物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006)

备受关注的山东新高考物理模拟考试在2019年12月2日落下帷幕.这是实行新高考3+3模式之后，山东省在教育部考试中心的指导下按照新课标的学业质量标准来进行命题的第一次考试.它对当前高三备考和2020年的高考命题都有重要意义，而且对同属第二批试点省份的北京、天津、海南的物理教学也会产生深远影响，对未来的物理教学也具有重要的导向作用.本文将从2017年版高中物理课程标准出发，对山东省2020年普通高中学业水平等级考试(模拟卷)试题学业质量水平进行整体分析与研究.

1 分析框架设计

山东省2020物理模拟卷结构为：单选8题，每题3分；多选4题，每题4分；两道实验题，共14分；4道计算题，共46分，总分100分.本文依据试卷所涉知识点在各模块的分布、试题达到的学业质量水平、核心素养的考查情况进行分析.

本文分析过程：分析试题内容，确定考查的知识点，对考查知识点的分布情况进行统计分析；分析各试题的问题情境的复杂程度、推理水平、数学工具应用层次，从而确定每一小题所达到的学业质量水平；进行各学业质量水平的分值统计及权重计算；最后定性研究试卷中物理核心素养的具体体现.

2 分析过程描述

不同课程模块的考查分值统计方法为：对涉及不同模块知识点的综合试题，则根据考查的知识点个数和次数将总分拆分到具体的课程模块.例如第8题，考查了机械能守恒定律、弹性碰撞、动量守恒定律、原子与原子核4个知识点，分别属于必修2、选择性必修1、选择性必修3，该题总分为3分，因此必修2模块考查分值为0.75分，选择性必修1模块(两个知识点)考查分值为1.5分，选择性必修3模块考查分值为0.75分.

新课标将高中物理学业质量分为5级水平，既是学生自主学习、教师开展日常教学设计的重要依据，也是高中学业水平考试命题的重要依据.学业水平4是用于高等院校招生录取的学业水平等级性考试的命题依据.[1]本文细化课程标准的学业质量标准，根据知识点的个数、问题情境的复杂程度、推理水平、数学工具应用层次，将物理试题划分为不同的水平，不同水平之间具有由低到高逐渐递进的关系，如表1所示.

表1 物理试题学业质量水平评价框架

其中问题情境需要综合考虑试题的背景(熟悉问题、实际问题、较复杂的实际问题等)和设问方式，才能确定复杂程度；推理水平依据推理的次数确定；数学工具的应用分为简单(利用概念或者公式的简单计算可以直接作出正确答案)、较复杂(存在隐含的条件，是要运用到公式推导或者计算才能作出正确答案)、复杂(利用多重推导或者计算十分繁琐)三个水平.

例如第3题，该题考查了“功和功率”，考查知识点个数为1；背景为“我国自主研制的绞吸挖泥船天鲲号”的实际问题，但设问直截了当，因此问题情境界定为较复杂；有两步推理(由流量推理出排泥的速度，由瞬时功率的定义推理到力)，推理水平为较复杂；用概念或者公式的简单计算得到正确答案，数学工具应用为简单.综合几个方面，我们将该题界定为学业水平2级.

例如第7题，考查了“光的折射”和“全反射”2个知识点；在配图中虽标出了光的全反射和折射路径、张角大小，一定程度上简化了题目的难度，但该题结合了光的全反射和折射的知识，涉及到折射时入射角和折射角的判断，问题情境较复杂；问题解决包含了两步推理，根据光的全反射和折射规律列出方程组，因此推理水平划分为较复杂；解方程组求出折射率的大小，需要运用较复杂的数学工具(三角函数的相关知识).综合考虑，该题属于学业水平4级.

模拟卷共计18道题，其中2道实验题和4道计算题又包含不同的小题，每一小题的分值从该题总分中拆分出来统计，共计26道小题，根据本文构建的物理试题学业质量水平评价框架，找出与每道小题相吻合的学业质量水平.由于对每道考试题目的问题情境、推理水平、数学工具的分析存在主观性，使得学业质量水平的划分存在一定的主观性.为提高学业质量水平划分的可靠性，由两位有一定教学经验的高三物理教师，进行背靠背的独立分析，最终得到山东2020新高考模拟卷的一个相对准确的分析结果，再对试卷整体进行分析.

3 分析结果及讨论

研究结果表明，山东2020年物理模拟卷在试题考查的知识点覆盖面、试题的学业质量水平指向和试题体现的核心素养方面具有一定的特点.

3.1 试题考查的知识点覆盖面广

该模拟卷共考查了38个知识点，试题考查范围广，知识点覆盖面大，包含力、热、光、电、磁、原子物理，考查知识点更细更全.将各题考查的知识点按照题号从前往后排列在各课程模块中，重复的知识点将不再列出.不同课程模块考查的知识点分布及考查分值如表2所示.

表2 考查知识点分布

对38个知识点所属的知识模块、课程模块进行统计，统计结果如图1、2.

图1 各知识模块考查知识点个数及占比

由图1、2可知，模拟卷中知识点的考查分布广，以力学为主，共计20个知识点，占比52.63%，凸显了力学的基础性地位；必修1和必修2课程模块的知识点均属于力学模块，考查总分值为49.5分，考查分值相对较高； 电学部分考查知识点为7个，占比18.42%，热、原子物理、磁模块考查知识点均为3个，光考查知识点为2个.

图2 各课程模块考查知识点个数及占比

除选择性必修2仅考查3个知识点外，其他5个模块中被考查的知识点分布较为均匀，必修模块共考查知识点为22个，占比57.89%，共考查了64.25分；选择性必修模块共考查知识点个数为16个，占比42.11%，共考查了35.75分，整个试卷18道题中有11题考查了选择性必修模块的相关知识，占比61.11%，机械振动与机械波、冲量、动量定理等都有所考查，说明山东2020新高考重视了对选择性必修模块的考查.

3.2 试题的学业质量水平指向明确

根据构建的物理试题学业质量水平评价框架，对2020年山东省模拟卷试题的学业质量水平进行评价，统计结果如表3所示.

表3 物理试题的学业质量水平分析结果

由表3可知，山东省2020物理模拟卷中，处于学业质量水平1到4的试题均有涉及，未涉及水平5.处于2、3、4水平层次的题目个数趋于均匀分布，3个水平的试题分值权重呈现递增趋势，处于学业水平3及以下的试题分值为61分，说明学业水平3是及格分数的命题依据，主要区分学生学业质量的试题处在水平4.2017年版高中物理课程标准明确提出：学业水平4是用于高等院校招生录取的学业水平等级性考试的命题依据，因此山东2020模拟卷与课程标准的要求相吻合，是对新课标的一次良好践行.

不同学业质量水平层级试题的均匀分布有利于照顾到不同学习程度和能力的学生，使得既不会因为高水平层级知识点较多，学生得分太低，失去对物理学科学习的信心和兴趣，又不会因学业质量水平层级不够，拉不开学生能力表现差距，失去高考的选拔性功能.[2]

3.3 试题体现了物理核心素养的导向功能

山东省2020新高考严格遵循2017年版高中物理课程标准，注重体现物理学科的本质，以物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任为导向.

物理观念的考查：物理观念主要包括物质观、运动与相互作用观、能量观，除第14题以外，其它试题均有对物理观念的考查，每题考查的具体物理观念和具体体现的内容如表4所示.

表4 试题考查物理观念的分析结果

续表

由表4可知，试卷有考查物质观的5题，占比27.78%，考查运动与相互作用观的11题，占比61.11%，考查能量观的4道，占比22.22%，可见新高考重视学生物理观念的考查，尤其是学生的运动与相互作用观.

科学探究的考查：对学生科学探究素养的考查主要体现在实验题中，科学探究内容主要考查证据和解释，问题和交流考查的较少.如第13题，学生需要从纸带中分析、获取有效的信息计算碰前和碰后速度，考查了学生科学探究素养中的证据意识.纸带的分析为该题亮点，突破了以往认为纸带只能反映速度的局限认识，若该题没有实验装置图，也能从这个纸带分析出纸带承载的物理过程.通过该纸带，不仅能够计算出碰前速度，碰后速度，两个物体碰撞中的相互作用时间在纸带中也有所体现，可以为动量定理的考查留下伏笔.第14题最后一问从理想模型向实际问题过渡了，考查了学生科学探究中的误差分析意识，若电流表A2的内阻不能忽略，仍用(1)中方法，则笔芯电阻的测量值与真实值相比如何变化.科学探究过程中进行误差分析能够有效的加深理解,以误差为纽带,将理论与实验紧密相连,也能培养学生分析和解决实际问题的能力.

科学态度与责任的考查往往伴随物理观念和科学思维的考查进行，科学态度与责任主要包括科学本质、科学态度、社会责任，考查题目和具体表现如表5所示.

表5 科学态度与责任考查

由表5可知，山东省2020年模拟卷中有8题通过创设真实情境的方式，伴随性地考查了学生的科学态度与责任，占比44.44%，涉及物理学史、体育运动、生产生活、科技前沿，充分体现课程标准的基本理念，要求学生主动构建物理模型、分析实际问题.例如第15题，以高速公路避险车道为背景，第2问中假设的斜面倾角为15°，而不再从便于计算的特殊角出发，更加贴近生活实际；另外以科技时事为命题背景，反映现代科学技术发展的重要成果和科学思想，不仅展示了我国强大的科技能力，增加学生的民族自豪感，还能培养学生科学态度与责任素养，激发学生社会担当的责任意识.