中考对于物理学科关键能力考查现状的分析

韦玉逢 陈隽琦 罗 莹

(北京师范大学物理学系 北京 100875)

2014年教育部发布《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》指出[1]，要发展各学段的学生的核心素养体系，明确学生应具备的必备品格和关键能力.培养学生的学科关键能力现已经成为各学科课程和考试改革的重要内容[2].中考是评估初中阶段学生物理学习成果的重要考试之一，对初中教学有着指挥棒的作用.因此，研究采用定量方法分析中考物理试卷对物理学科关键能力的考查现状，寻找中考物理考查学科关键能力的拓展空间，进而引领初中物理教学，使教师在初中物理教学中更加重视物理学科关键能力的培养与发展，促进核心素养在初中物理教学中落地.

1 研究对象

各城市经济发展水平的不同，通常会反映至基础教育领域，从而影响各城市中考试卷的编制.为全面描述我国中考试卷对物理学科关键能力的考查现状，研究以城市的经济发展水平为标准进行取样，选取位于第一财经·新一线城市研究所发布《2020城市商业魅力排行榜》中各线城市排行的前3位城市，作为我国教育各阶段水平的代表，将北京、上海、广州、宁波、昆明、福州、潍坊、扬州和海口等9个城市的2020年中考试卷作为研究对象，对其以数字1～9进行编号，详见表 1.

表1 9套中考物理试卷信息

2 研究方法

2.1 基于核心素养的物理学科能力表现框架

研究采用北京师范大学提出的基于核心素养的物理学科能力表现框架对9套试卷进行分析.该框架根据学生在发展物理学科能力的过程中经历的不同学习过程，将物理学科关键能力分为A学习理解、B应用实践和C迁移创新等3个能力维度，每个能力维度又各被分解为3个能力要素[2].

首先，A学习理解能力维度指学生对物理知识的获取能力，强调输入型的思维过程.此能力维度包含“A1观察记忆”“A2概括论证”和“A3关联整合”等3个能力要素，主要描述学生对物理知识的辨识、确认、概括、论证和整合的能力.其次，B应用实践能力维度指学生在熟悉情境中对物理知识的应用能力，强调输出型的思维过程.此能力维度包含“B1分析解释”“B2推论预测”和“B3综合应用”等3个能力要素，主要描述学生在物理情境中对程序性和内容性知识的运用.最后，C迁移创新能力维度指学生在新情境中应用物理知识的能力，强调创新性的输出型思维过程.此能力维度包含“C1直觉联想”“C2迁移与质疑”和“C3构建新模型”等3个能力要素，主要描述学生在陌生情境中综合物理知识解决新问题的能力.

2.2 编码规则与数据收集

为详细获取各中考试卷对物理学科关键能力考查的具体情况，研究运用上述框架对试卷中的每道试题考查的物理学科关键能力进行编码.考虑到每道试题可能存在考查多个能力点的情况，研究以每道试题考查的能力点作为编码单元，例如1道填空题存在2个空，则这道填空题考查的能力点数为2，那么这道填空题被视为2个编码单元分别进行编码.

具体的试题编码示例如下：

图1 北京市2020年中考物理第27题

本题以含隔板并且装有水的容器为问题背景，要求学生推测向被隔板隔住的容器两侧注入不同深度水时隔板上的橡皮膜的形变状态，并分析发生这种形态的原因.

本题为1道具有2个小空的填空题，即考查的能力点数量为2，存在2个编码单元.本题依托的问题情境为含有隔板并装有水的容器，属于学生较为熟悉的情境.第1个编码单元要求学生调用液体压强的知识推测橡皮膜的形态，考查学生输出型思维过程中的通过科学推理预测未知物理过程或结果的“B2推论预测”能力要素；第2个编码单元则要求学生对橡皮膜形态发生变化的原因进行解释，考查学生输出型思维过程中的基于对问题情境的分析对物理现象做出合理解释的“B1分析解释”能力要素.所以，这2个编码单元的编码依次为“B2推论预测”和“B1分析解释”.

研究由2名物理教育研究生分别独立地对9套试卷中考查的物理学科关键能力进行编码.对编码的结果进行信度分析，两人编码结果的相关系数为0.952，具有良好的内部一致性.独立编码后，两人再对存在异议的部分通过多轮讨论，最终达成共识，得到的每套试卷对各个能力要素的考查次数的原始情况如表 2所示.

表2 每套试卷对各个能力要素考查次数的分布

续表2

为了得到我国中考物理试卷的总体考查情况以及方便比较各套试卷的考查情况，研究将每套试卷对各个能力要素的考查次数进行标准化处理，结果如表3所示.

表3 每套试卷对各个能力要素的考查次数的比率分布

3 研究结果及数据分析

由表 2和表 3可以发现，9套试卷考查的物理学科关键能力存在共同点，即均侧重对知识输出型的B应用实践能力的考查，对C迁移与创新能力的考查较少，均没有考查“A3关联整合”能力要素.研究根据表 2的数据，进一步统计得到每套试卷考查的能力要素总数目和平均每分钟考查的能力要素数目如表 4所示.

表4 每套试卷考查的能力要素数目情况

表4显示，每套试卷考查的能力要素总数目在30～78之间，平均每min考查的能力要素数目在0.38～0.78之间，浮动范围均比较大.其中，8号试卷的考查的能力要素总数目最多，3号和4号试卷最少；2号试卷平均每min考查的能力要素数目最多，3号试卷最少.

由此可见，在我国初中物理课程标准指导下的中考命题既存在总体的一致性，也存在地域差异性.

3.1 总体分析

研究得到的中考物理对物理学科关键能力的总体考查情况，如图 2所示.其中图2的横轴为物理学科关键能力的9个能力要素，纵轴为每个要素被考查次数的百分占比.

图2 2020年中考物理对物理学科关键能力的总体考查情况

整体上，我国2020年的中考物理对A学习理解、B应用实践和C迁移与创新3个能力维度的考查均有所覆盖，对除“A3关联整合”外的其他8个能力要素均有所考查，但对各个能力要素的考查比例有所差异.首先，中考物理试卷侧重于对“B2推论预测”(31.75%)和“B1分析解释”(29.08%)的考查，这2个能力要素的占比之和超过50%；其次，中考物理试卷对“A1观察记忆”(15.56%)、“B3综合应用”(13.00%)和“A2概括论证”(6.31%)等3个能力要素均有考查；但在“C迁移与创新”能力维度的3个能力要素的考查比例均不高，并且没有考查“A3关联整合”能力要素.

由此可见，首先，试卷没有忽略对学生A学习理解能力的考查，尤其侧重对“A1观察记忆”的考查，对“A2概括论证”的考查也有所兼顾.但值得注意的是，中考物理对“A3关联整合”没有考查，其可能的原因是“A3关联整合”描述的是建立物理知识与知识之间的联系和构建学生自己物理知识体系的能力，要想考查这类能力要素，试题需要具备一定的开放性，而目前中考试卷中几乎没有开放性的试题.因为对于考生众多且具备选拔性质的中考而言，评分的标准性和试卷的批阅量限制了开放性试题的使用.

其次，试卷整体上对于学生的B应用实践能力——即在熟悉情境中应用所学物理知识解决问题的能力的考查是非常重视的，考查比例超过了70%，尤其侧重对“B2推论预测”和“B1分析解释”的考查.“B3综合应用”能力要素是对学生应用实践能力的最高要求，对应的试题相对偏难且占比不高，但却也恰好起到中考试卷选拔性的作用.

最后，中考物理对学生C迁移与创新能力的考查比例较低，平均每套试卷中最多包含1～2道对应的试题，并且主要集中于对“C2迁移与质疑”和“C1直觉联想”这2个能力要素的考查.“C3建构新模型”占比不高的原因可能在于，此能力要素是最高层次的物理学科关键能力要素，其具体内容包括 “创意设计”和“针对新情境建构模型”，而对这类能力的考查多是以物理实验的操作、设计等形式，中考的纸笔测验形式限制了对“C3建构新模型”的考查，并且这9套试卷中考查C迁移与创新能力的试题大多超出了中考规定的范围.这些因素导致了C迁移与创新能力极少在中考物理中被考查.

3.2 特点分析

(1)不同经济水平城市的特点

考虑到不同城市中考试卷的命制存在差异性，研究首先以经济水平为分析变量整理出2020年各线城市的中考试卷对物理学科关键能力的考查情况，如图3所示.

图3 各线城市中考物理对物理学科关键能力的考查情况

图3的横轴为物理学科关键能力的9个能力要素，纵轴为每个要素被考查次数的百分占比.可以发现，各线城市的中考试卷对于“B1分析解释”和“B2推论预测”这2个能力要素的考查比例均不低，这与总体情况相符.

但各线城市对部分能力要素的考查比例存在较大差异：

①在A学习理解能力上，一线城市对“A1观察记忆”的考查比例明显高于二、三线城市，二、三线城市对“A2概括论证”的考查比例则略高于一线城市；

②一线和二线城市在B应用实践能力上的考查重点更偏向于“B2推论预测”，三线城市则更偏向于“B1分析解释”，各线城市对“B3综合应用”的考查比例基本相同；

③二线城市对C迁移与创新能力的考查略高于一、三线城市.

这一定程度上说明，在义务教育阶段，经济较发达的一线城市对培养学生基础物理学科能力的重视程度要高于经济较薄弱的二、三线城市；在对培养学生的应用实践能力上，三线城市更重视较为基础的分析解释能力，一、二线城市则更重视对学生要求更高的推论预测能力；并且二线城市相较于一、三线城市更加强调培养学生的迁移和创新能力.

(2)各个城市的特点

结合不同经济水平城市的特点，研究进一步整理出各个城市的中考试卷对物理学科关键能力的考查情况，如图 4所示.

图4 各城市中考物理对物理学科关键能力的考查情况

图4的横轴为各城市中考试卷编号及其考查的能力要素，纵轴为每个要素被考查次数的百分占比.可以发现，个别城市中考试卷考查比例占比靠前的能力要素相较于其他城市有所不同，这导致了不同经济水平城市的试卷在某些能力要素的考查比例出现较大差异.其中，1号和2号试卷对“A1观察记忆”的考查比例明显高于其他城市，使其所属的一线城市对此能力要素的考查比例较大；8号和9号试卷对“B1分析解释”进行了着重考查，其比例明显高于其他城市；4号试卷对A学习理解能力的考查比例较低，但对C迁移与创新能力的考查力度却明显高于其他城市.

由此可见，各个城市对各个能力要素的偏重程度亦随地域的不同而有所差异.例如，4号城市考查的能力要素分布与其他城市试卷的差异较大，可能的原因在于其试卷类型为具有综合性的“科学”(理化生综合)形式，与其他城市的单科或理化综合但分卷的试卷类型存在较大差异.

4 结论与启示

本研究基于核心素养的物理学科能力表现框架对2020年的9套中考物理试卷进行分析发现，在我国初中物理课程标准指导下的中考命题既存在总体一致性，也存在地域差异性.

总体一致性体现在，所有试卷的考查重点均放在了描述低水平学习输出活动的B实践应用能力上，尤其侧重对“B2推论预测”和“B1分析解释”的考查；其次是描述学习输入活动的A学习理解能力，而描述高水平学习输出活动的C迁移创新能力考查较少，其主要任务为区分高水平考生.

地域差异性除了体现在各城市平均每分钟考查的能力要素数目不同外，还体现在各线城市对个别能力要素考查的偏重程度上.如以1号和2号为代表的一线城市对“A1观察记忆”这一基础能力要素的考查更为重视，二线城市整体上更重视对“B2推论预测”的考查且对C迁移创新能力的考查比例比一、三线城市高，而以8号和9号为代表的三线城市则更重视对“B1分析解释”的考查.

根据以上研究结论，本研究看到中考物理存在总体的一致性与地域的差异性，更发现了中考物理命题评测物理学科关键能力的发展空间，具体表现在：

(1)更多地关注物理学习的输入过程，增加测评A学习理解能力的比重

A学习理解能力是物理学科关键能力的基础，其发展水平的高低对初中生理解物理有重要影响，决定着初中物理课程的学习效果.因此，A学习理解能力当之无愧地成为了初中物理学习的基石，是初中物理教学的重中之重.但其在中考物理试卷中的占比却不到1/3，并且对A学习理解能力的测评目前也多集中在低水平的“A1观察记忆”和“A2概括论证”，对于高水平的“A3关联整合”，中考没有评测.中考对A学习理解能力的测评现状，使得初中物理教师在教学中重点关注学生对每个知识点的理解与掌握，忽略了物理概念间的联系以及帮助学生构建物理的知识体系.

在中考中增加A学习理解能力测评的比重，特别是增加对“A3关联整合”的测评，可以引领初中物理教学，引导教师在教学中更多地关注学生构建知识间的关联的思维过程，帮助学生解决在知识输入过程中遇到的问题和建构正确的物理知识体系，为培养与发展学生的B应用实践和C迁移创新能力打下基础.

(2)重视物理学习的高级输出过程，更多地关注对C迁移创新能力的测评

C迁移创新能力是物理学科关键能力中的高级能力维度，是衡量科学思维与科学探究能力发展水平的重要标志，更是优秀人才必备的关键能力.本研究显示，中考物理试卷对C迁移创新能力的考查比例过小，占比不到10%；而对物理学习的低级输出能力——B应用实践能力考查的比重过大，占比达到了70%以上.这样的物理学科关键能力测评的比例分布，使得初中物理教师在教学中非常重视学生对所学知识的应用，不但要求学生在熟悉的问题情境中能够分析解释现象、应用物理公式推理解决问题，更要求学生熟练地掌握这些.因此学生花费了大量的时间反复进行解题训练，以至于给学生留下了学习物理课就是要学会套公式解题的印象.

增加中考对C迁移创新能力维度的考查比例，不但可以增加中考选拔高水平学生的标尺长度，更能引领中学物理教学关注学生的长远发展，在初中物理学习过程中培养与发展科技人才必备的创新能力.引导初中物理教师在教学中鼓励学生将陌生情境与所学知识建立联系，特别是对已有模型和解决方案进行评价与质疑，提出建构新的模型等，以促进学生创作性思维的发展，提升学生的物理核心素养.