对2020年全国高考物理试题难度的量化分析和研究

摘 要：文章引入修正的物理试题难度量化模型，综合考虑了七种影响试题的难度因素，并对每一个难度因素进行水平划分，然后应用量化模型对2020年全国高考物理试题每个题目的绝对难度和整体难度进行了详细的计算。在试题难度量化的基础上，文章对全国高考物理试题的难易分布、难度因素、整卷难度进行了量化分析和讨论。

关键词：高考物理试题;难度量化模型;绝对难度;难度因素

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：2095-624X（2021）23-0002-03

尽管高考物理命题的内容随着时代的发展在不断地变化，但试卷的基本结构保持稳定，主要有选择题和非选择题，必做题和选做题，或进一步细分为选择题、填空题、实验题和计算题等。高考作为参加人数最多和最重要的国家考试，试题难度是否控制在合适的水平不仅是科学问题，关系到为国家和高校选拔人才的有效性和权威性，同时还是社会问题，涉及不同地区和背景考生升学的公平和机会。对高考试题的难度进行分析评估，不仅可以考查高考试题是否科学规范，难度是否处于合理区间，还是中学教师规范教学和学生科学应试的重要参考。如何科学评估试卷难度是一个挑战性的问题，目前的主流方法是统计试卷通过率或得分率，由于它只能在考试后通过统计考生的成绩确定，其作用在很多情况下受到很大的限制。例如，它通常只能在考试后进行统计，难以在考试前评估试卷难度。高考是一个关注度高和敏感的考试，出于个人隐私和保密性等各种要求，即使在考试后取得考生的具体得分情况也是非常困难的，所以一般无法通过考试后评估了解高考试题的难度并分析。另外，这种通过率或得分率反映的是相对难度，统计结果不仅受到试卷本身难度的影响，还受到考生样本的很大影响。

为了科学和有效评估试卷，本文采用绝对难度（预估难度）对试题进行试前或试后分析。预估难度就是通过量化模型分析影响试卷难度的各种客观因素，然后进行评估并确定试题和试卷难度。从定义上看，统计难度本质上是通过率或得分率，通过率或得分率越高，难度就越低，所以统计难度（数值）是一种反向指标。预估难度是一种绝对难度，它的数值越大，就代表试卷或试题的难度越高。通过评定实验或相同试题的对比分析确定统计难度和预估难度之间存在显著的反相关关系[1]，所以它们在反映试题难易的作用上是完全一致的。

美国David Nohara首次提出考试整体难度的概念，从数学求解过程中分析影响整体难度的四个因素[2]。 鲍建生针对数学试题的难度量化模型，考虑了探究、背景、运算、推理、知识含量五个因素， 并对每个难度因素进行了量化[3]。朱权龙等根据物理学科特点对该模型进行了修正，使其适用于高中物理试题的难度量化。评价试题难度的前提是正确把握影响试题难度的诸因素。

本文在上述研究的基础上，综合考虑新课程标准和高考评价体系的最新要求，对应用物理试题的难度因素量化模型进行了微调，统一规定了模型中难度因素和水平的量化标准，具体如表 1 所示。具体把影响物理试题的难度因素归结为七个维度，每个维度划分三个等级，分别赋值1、2、3。在对试题进行难度量化时，先按照表 1对每个题目进行赋值，难度因素可以重复赋值，赋值次数记为nij，然后计算此题在每个难度因素上的子难度与整体难度，计算公式如下。

其中di （i=1，2，…，7） 分别表示这一组题目每个难度因素对应的水平取值，nij表示这组题目中第 i 个难度因素在 j 水平上所含的赋值次数，其总和为n，代表总的赋值次数，dij表示第 i 个难度因素在 j 水平的取值。

下面对2020全国高考物理Ⅰ卷的全部题目进行难度量化分析，首先给每个题目的难度因素赋值，然后根据公式计算每个题目的绝对难度以及试卷的整体难度和子难度，结果如表2所示。

对试卷的难度因素进行量化分析，就是要定量评估影响试题难度的各种因素，检查其是否与课程标准和高考评价体系要求相适应。从表2结果可以看出，物理卷中18题、21题和25题的难度最大，15题、16题和19题最简单，其余题目难度适中。选择题的整体难度在0.26左右，其中18題和21题难度相对较大，特别是18题难度较高，综合性强，区分度大。本题以带电粒子在磁场中的运动为背景，考查学生的批判性思维能力和物理建模能力，需要应用洛伦兹力公式和带电粒子在磁场中的运动特点，分析带电粒子的运动轨迹及其几何图像，得出最长运动时间等效于最大圆心角的关键结论。第21题是电磁感应中的双棒问题变型，通过分析金属框和导体棒的受力情况并应用牛顿定律判断其运动规律，同时利用运动学知识和法拉第电磁感应定律判断感应电动势和感应电流的变化，从而确定金属框和导体棒运动的最终状态。25题是最后一道计算题，所占分数比重大，应该是本卷的压轴题。本题以粒子在电场中的直线和曲线运动为背景，考查了静电场，运动合成与分解，能量转化与守恒定律，动量和动量定理等物理概念和基本规律的理解与运用，考查了综合分析与推理能力，难度最大。如果按照难度系数把全部题目分类，规定A、B、C、D档次的难度系数分别为：>0.32;0.26～0.32;0.20～0.26;< 0.20，结果见表2。统计一下全部13个题目（包括二选一的选做题）中D档4个，C档4个，B档2个，A档3个，整个试卷的难度水平和梯度分布处于合理的水平。

从分项难度来看，2020年高考物理Ⅰ卷选择题更侧重于知识深度、广度的考查，也就是非常重视基础知识及综合应用。在物理情境、物理建模、数学运用等方面涉及的难度相对克制，这也符合选择题的定位，更多的是要求学生理解和记忆，定性和简单分析，而不过多强调推理和数学知识，因为这些方面更适合在计算题中考查。计算题不仅考查学生的基础知识，还考查学生的综合能力，综合考查知识与能力是高考计算题的特征，一道计算题能够考查多个知识点以及多种能力。2020年全国高考物理Ⅰ卷的25题就是一道压轴计算题，实现了控制整个试卷难度的目标，但它也不是整个题目都难，因为分步设问，难度递进，使大多数人都能有所收获。

综上所述，2020 年高考全国物理命题素材选取坚持育人导向，优化考试内容，突出基础性，更加贴近生活实际，紧密结合经济社会和科技发展。从试题难度定量分析来看，试题易、中、难比例接近4：6：3，试题的客观难度控制在 0.26左右，具有很高的信度和效度，有助于高校选拔人才和区分物理学科素养，同时促进高中育人方式改革，对中学物理教学具有积极的引领作用。

[参考文献]

[1]曹开奉，王伟群，刘 芳.我国高考理科试题难度影响因素的文献分析 [J].考试研究，2018（3）.

[2]鲍建生.中英两国初中数学期望课程综合难度的比较 [J].全球教育展望，2002（9）：48-32.

[3]薛 亮，马敏娜，付来强，等.基于鲍建生试题难度量化工具的高考试题难度分析——以2016年全国Ⅰ、Ⅱ卷为例[J].化学教学，2017 （2）：32-36.

作者简介：余招贤（1964— ），男，副教授，本科，研究方向：物理教学。