开源中考命题素材 助推评价体系转向——基于学生自主创新实验的试题命制研究

刘作志 汤金波

（1.高密市豪迈中学，山东 潍坊 261500；2.南京师范大学附属中学树人学校，江苏 南京 210000）

国家课程标准是教材编写、教学、评估和考试命题的依据，是国家管理和评价课程的基础。［1］物理中考命题应该以课程标准为依据，而教材是依据课程标准编写的核心课程资源，因而以教材为中考命题的主要素材来源就成为顺理成章的事。但自2013 年教育部审定通过以来，这批教材的使用已历七年，作为命题素材已被各地市反复深入开掘过了。如果依然固守教材作为中考命题的主要素材来源，难免引起一些弊端，比如同一素材反复求新导致的习题过深过偏；实验类习题的模式化和内容固化；针对课本素材及其变式的投机式备考等等。这些弊端不仅影响着物理中考试题的信度和效度，也将造成应试化的不良教学导向。当然，我们不应该因此抛弃教材，而是应该转变教材的命题应用方式，教材不再作为显性的素材来源，而是作为隐性的原型线索，以此线索大量引入生活素材作为中考命题的主要素材来源。

一、以学生自主创新实验为命题素材的意义

以生活素材为主要命题素材来源并不容易，因为社会生活的海洋浩瀚无边，仅依靠几个命题人的思考和实践，远远做不到科学、高效、创新的生活取材。“学生自主创新实验”是近年来从基层物理教学改革实践中发展起来的一种教学模式，也是一种贴近学生实际，回归学生生活的物理学习方式。［2］以学生为主体的实验创新，不仅在教与学上实现了学生由被动到主动再到创造的转变，而且产生了大量以学生为主体，以学科内容为主题的学生自主创新实验案例，可以为中考命题素材的开源独辟蹊径。

2020 年1 月，教育部发布了《中国高考评价体系》，基于该体系，教育部考试中心提出，物理学科的命题考查载体是“情境”，主要是生活实践问题情境和学习探索问题情境。要选取贴近学生、贴近生活、贴近时代的真实问题情境进行考查，在学习探究问题情境中科学探究问题情境是最深层的考查情境。［3］不言而喻，中考物理的命题思路要与高考改革接轨，“情境”既应该是高考物理的考查载体，也应该是中考物理的考查载体。学生自主创新实验正是契合新考试理念的考查情境，正可作为中考物理的合适考查载体。

二、以学生自主创新实验为素材的命题思路

高中物理课程标准已完成由三维目标向核心素养的转向，物理考试也正在由“知识能力立意”的评价向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的评价转变。［3］以学生自主创新实验为素材的命题，在开源中考物理命题素材的同时，能够顺应并助力物理学科考试的评价体系转变。

1.动态迁移的必备知识考查

所谓必备知识是指学生面对生活中与物理学科有关的真实问题情境时，认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的知识。用于解决问题的知识是可迁移的活知识，它不是靠死记硬背孤立、静态知识考点所能具备的，必须在应用中形成，在迁移中巩固。学生自主创新实验的素材情境对于知识的迁移性考查，有其特殊优势。

图1

例题1：如图1（a）是佳琦同学利用纸杯、蜡烛和小药瓶等简易器材制作了一个小船，请根据所学知识填空：

（1）将纸杯放入剪好的药盒中，然后放上蜡烛点上火，放入水盆中，当蜡烛燃烧时化学能转化为______能，又通过_____的方式使小药瓶内水的____增加，温度升高。当小药瓶里的水沸腾时，就会产生大量气泡，瓶内气压______。由于瓶口被盖子封住，只留有吸管一个小口，所以瓶内气体便快速从吸管口朝后喷出。

（2）在课堂展示时，佳琦说：“这只船的原理是，物体间力的作用是相互的，气体在朝后喷出时产生了一个朝前的力，从而推动小船前进。我给这艘小船起名为蒸汽船，因为小船在行驶时，从细管里喷出大量白色的水蒸气，非常好看！”你认为佳琦的介绍是否准确无误？请提出你的观点：______________________。

（3）佳琦在不锈钢盆中调试蒸汽船时，发现一个有趣的现象，当蜡烛离盆沿较近时，可以从盆沿观察到烛焰较清晰的正立的，____（实/虚）像，当小船远离盆沿时观察到一团模糊的黄光，如果佳琦改变眼睛与盆沿的距离，她_____（能/不能）观察到清晰的像。

命题思路：围绕知识考点找素材——这样的命题一方面受知识考点的圈禁，割裂弱化了真实情境，另一方面苦心找来的素材可能局限在命题人的视野和思维之内，成为伪情境。学生自主创新实验的命题是逆向的，先有学生的自主创新实验以及实验中发现的真实问题，再有基于学生自主创新实验的知识考查——基于素材考知识。因为学生自主创新实验来自学生日常的物理学习和应用，所以不必担心这样的生活取材会因过泛过大而失去针对性。本案例情境其实可以找到教材原型，如图1（b）是人教版物理《热机》一节的演示实验，相比于这个教材原型，本题情境信息要丰富得多，且具有一定的开放性和创新性。在日常学科教学中有必要按照一定的模块结构和认知序列来展开物理知识，但作为初中结业考试和高中入学选拔考试，试题的考查不应该再固守分立的知识模块，而应该用真实情境将知识整合起来，考查学生可迁移可重组的真知识、活知识。

命题特点:本题打破了知识考点的孤立，以蒸汽船为情境，将热学中的内能、热机和物态变化，力学中的相互作用力、压强，光学中光的反射，平面镜成像，凹面镜等相关物理知识有机的整合在一起。本题的知识考查是动态的，例如，不锈钢盆并不是标准的平面镜，甚至不是标准的凹面镜，学生能否忽略次要因素让迁移发生？从该题能看出学生对知识理解的深度和知识掌握的灵活度。

2.整合分层的关键能力考查

物理学科教学究竟要培养学生的何种能力？正如高考评价体系中所划分的，我们可以将关键能力域化为三个能力群，即信息获取能力群、思维认知能力群和实践操作能力群。怎样在中考物理中全面考查学生三个能力群的发展水平？学生自主创新实验能将几个能力群的考查有机整合，避免能力考查的模式化和分隔化。

例题2：小杨同学利用如图所示带容积刻度的试管和矿泉水瓶设计了一种密度计，他测量某液体密度的过程如下：

①在矿泉水瓶中倒入适量的水，将试管放入矿泉水瓶，读出试管浸入水中的体积V0；

②在试管中倒入适量的水，读出此时试管浸入水中的体积V1和试管中水的体积V水；

③将试管中的水倒出擦净重新放入矿泉水瓶，缓缓倒入被测液体，直至试管浸入水中的体积为V1，读出此时试管中液体的体积V液；

④改变V1重复②③步得到多组V水、V液值；

⑤根据各次测量值分别计算液体密度，然后求平均值得到液体的密度。

图2

请结合你对该实验的理解，回答下列问题：

（1）图2（a）给出了试管规格但没有标注单位，你认为该试管的直径是21___，长度是142____;

（2）下表是小杨同学测得的数据:

表格中液体的密度单位应为______，小杨计算密度的公式可以写为ρ液=________（用V1、V水、V液表示），因此小杨最终测得的液体密度是__________；

（3）小杨读得空试管浸在液体中的体积V0=10ml，请计算试管的质量，判断你算得的质量与真实质量相比是偏大还是偏小并简要说明原因；

（4）小张在阅读了小杨的实验报告后认为小杨的实验装置有多处瑕疵，有可能造成较大的实验误差，请你认真观察思考提出一处瑕疵，并给出改进建议；

（5）小许受小杨实验的启发，认为该装置还可用来测量固体的质量，如图2（c）所示，小许在试管顶端加装了一个托盘，读出此时试管浸在液体中的体积是18ml，然后小许将一块橡皮放在托盘上读出此时试管浸在液体中的体积是23ml，请计算橡皮的质量。

命题思路：科学探究问题情境是能力考查的最佳载体，然而教材中的常规实验很难充当该类情境，因为这些实验的探究问题、实验过程、实验结论等都是相对固定的，有限的几个常规实验常常被地毯式的变式刷题所覆盖，虽不乏命题者历年的挖掘与创新，但很难在能力考查上有实质的可持续的突破［4］。学生自主创新实验的引入可以大大拓宽该类情境素材的来源。学生自主创新实验可以为学生提供新的问题情境，具有先天的优势。这些探究情境不是教材常规实验的照搬或简单改编，因此学生必须重新从试题中获取信息才有可能正确作答，这避免了部分信息获取能力考查的形式化。由于实验情境的原创性和灵活性，学生需要充分调动思维认知能力群去应对真实的实验问题。实验情境来自学生的真设计、真实践，对这种探究情境问题的分析和应对，仅靠纸笔式实验训练是不可能做到的，只有平时经常实践操作且积极思考的学生才能圆满作答。

命题特点：本题的能力考查做到了整合分层。试题中的图表及文字表述均包含有效的解题信息，例如，从图甲的试管的容积刻度判读试管的长度和直径单位等，这是对学生信息获取能力群的灵活考查，实验步骤和流程示意图是对学生的基础理解能力的考查；液体密度、固体质量的计算及系统误差判断考查了学生认知思维能力群，具体体现为建模计算能力，推理判断能力及分析综合能力的考查；装置瑕疵判断及改进建议考查了学生的实践操作能力群，具体对应着实验探究能力和创新能力考查，对学生提出了较高的要求。

3.作为品格的学科素养考查

学科核心素养包含了必备知识和关键能力，但学科核心素养又不能等价于四个元素的简单叠加，学科核心素养是面向问题解决的，即在一个真实的问题情境下，调动学科知识，运用学科能力，应用学科思维来高质量的认识问题、分析问题直至解决问题，在整个过程中体现学科精神——学科素养是在融合各元素基础上升华出的一种品格。

例题3:小光在学习了伏安法测电阻之后想到，人体也是一种导体，能否用伏安法测量人体的电阻呢？

（1）小光设计了如图3（a）所示的电路图，并按电路图连接了电路，闭合开关后发现电压表示数很大，但电流表几乎无示数，调节滑动变阻器，电流表、电压表示数几乎不变，根据现象小光猜想有可能：

A.滑动变阻器连接了两个上方接线柱，或者短路

B.电源电压太小，导致电路中的电流过小

C.人体的电阻太大，导致电路中电流太小

D.人体与电路连接处接触不良发生断路

（1）小光找来朋友小超讨论电路的问题，他们按下列步骤排除电路故障：

图3

步骤一：用一根导线连接在电压表两端，电压表示数突然减小，电流表示数明显增大，滑动变阻器滑动，发现电流表有明显示数变化，可以排除猜想_____;

步骤二：将滑动变阻器更换为0～9999Ω 的变阻箱，当调节变阻箱在1000～9000 欧姆范围内变化时，观察到电压表示数有了明显的变化，可以排除猜想____;

（2）小超认为只要换用电压更高的电源，就可以顺利完成本实验了，小光不同意，因为：（至少提出两条理由）____________________；_________________。

（3）最终小光和小超采用了如图3（b）所示的方案。选用了分度值更小的灵敏电流计来替换电流表，去掉了电压表和滑动变阻器，以一节干电池为电源，将自己串联接入电路。如图4 灵敏电流计指针有明显偏转。根据说明书里的信息和表盘可以判断，该灵敏电流计的量程是_________，分度值是_______，此时灵敏电流计的读数是_________。

图4

（4）小光和小超改变电池节数又做了两次试验，记录数据如下：

请你补齐第一组数据。分析数据可以看出电压越高越危险，因为___________________________。

你认为该结论的得出是否可靠，说明原因：________________________________________。

命题思路：学科素养考查的难点在于，找到一个与物理学科内容紧密相关的真实问题情境，在对问题的抽丝剥茧中，评价学生是否具备了灵活调动物理观念、科学思维、探究方法来解决实际问题的品格，是否具备了严谨求真、关注社会的科学态度与责任。教材素材很难提供这样的问题情境，教材素材必须以学科内容为框架来组织，因此教材素材很难围绕某个情境问题展开。学生自主创新实验来自学生对原始问题的真探究，是在学生发现问题、分析问题、解决问题的过程中形成的鲜活素材，不会受限于教师和命题者的思维，以学生视角的问题情境来考查学科素养是其他命题素材所不容易做到的。

命题特点：本题来自一个真实的学生探究问题情境——伏安法测人体电阻。由提出探究问题到成功得出结论，中间经历了实验设计的失败、论证、排查与调整，实验工具的选取、学习与灵活应用，实验数据的采集、处理，实验结论的得出、推理与论证。试题中有对可迁移的必备知识考查，如对微小电流计量程、分度值的判断与读数；有对多类科学思维的考查，如对电路故障原因的排查与实验方案的评价；有对探究实践水平的考查，如常见电学实验器材及其使用方法的熟识等。重要的是，所有要素的考查围绕探究问题的解决展开，用真探究考查真素养。整个过程科学态度与责任得以体现，整个实验方案的论证确定，体现了严谨与实证的科学精神；实验结论的应用指向，体现了科学服务于社会的价值导向。

4.作为内涵的核心价值考查

教育部考试中心提出：“物理科考试的核心价值在于引导学生正确认识物理学发展的历史、现状和未来，培养学生振兴中华的使命感；促进学生关心国内外科技发展的最新成果，拓展学生的科学视野，提高学生对科学的兴趣以及将科学服务于人类的意识”。［3］中考物理的核心价值体现在命题之中，从物理学发展的脉络来看，实证是其基本范式，因此中考物理命题必须突出实验探究的重要地位；学生对科学的兴趣来自对真实问题的自主探索，学生的科学视野在自主探究的需求驱动下得以拓展；对国家和民族的使命感，其起点是对家庭与社会生活的关注。可见，以学生自主创新实验作为中考物理命题的素材，正是对学科考试核心价值的呼应。

三、结语

中考兼有立德树人、高中选拔和教学引导三重功能，将学生自主创新实验作为素材纳入中考物理命题，有利于促进自主发展，培养主体精神，鼓励创新创造，发挥物理学科独特的育人价值，为学生终身发展奠基；有利于接轨高考评价的转向，在考查学生基础知识和基本技能的同时，强调可迁移的必备知识、综合化的关键技能以及问题解决为导向的学科素养；有利于引导教学回归学生生活，鼓励学生自主探究，批判创新，实现学习方式由被动到主动再到创造的转变。以学生自主创新实验为素材的中考物理命题，在帮助解决命题素材开源的同时，必定会助推中考评价系统的转型。当然，学生自主创新实验的教学模式、学习方式、评价方式尚在研究之中，来自学生的实验创新素材也难免错讹和缺失，命题人在应用学生自主创新实验案例时，需要大胆纳新，同时谨慎求证。