中考物理实验探究综合题的命制与评析——以2022 年天津中考物理试卷23 题为例

郜建辉

（天津市红桥区教师发展中心，天津 300131）

2022 年4 月发布的《义务教育物理课程标准（2022 年版）》（以下简称新《课标》）中的“实验探究”作为新增加的“一级主题”，在原有探究实验要求的基础上，对初中物理“测量类学生实验与探究类学生实验”进行了具体的要求。作为义务教育阶段终结性考试的中考，既是全面衡量初中生能否达到毕业要求的水平考试，又是指导初中物理教学工作的“风向标”。［1］所以，实验探究的命题与考查不仅要体现物理学科的学业质量要求，还要体现教育发展的新要求。下面，笔者基于多年的命题经验，阐述对于中考物理实验探究综合题命制的一些思考。

一、初中物理实验探究综合题的试题结构

初中物理学科的综合题在考查多个知识点的同时，考查学生对综合情景的判断与掌控能力，具有一道题目中含有多个物理过程、多个研究对象、多个物理概念和规律以及多角度立意的特点。它是在知识综合与能力综合的基础上，要求灵活运用较多的物理概念、规律和方法对所涉及的复杂研究对象及其状态和过程进行解题。所以，了解实验探究综合题的试题结构、评测目标和立意特点是命制的关键。

所谓试题，是根据一定的测量目标，要求考生对材料进行思维加工与信息整合，按规定的应答形式并对情境刺激作出反应。它的目的是获得被试者的应答，并根据考生应答的某些心理特质方面的表现水平进行推测。［2］所以，实验探究综合题结构势必要体现试题测量目标和试题情境创设这两部分。

（一）实验探究综合题的外显内容

所谓实验探究综合题的外显内容，是指试题本身以文字、图片、图表、量值等元素传递出的试题情境、条件与设问等内容，是试题情境创设的具体表征。

1.情境素材的创设

实验探究综合题的情境创设是依托于一定的素材内容对考生产生与评测目标高度相关的刺激，它是一种多方面的、多样性的刺激，目的是基于推测考生心理结构或能力的反应，将命题期望指标借此情境呈现出来。选取的情境素材应源于学生已有物理学习经历、学习体验和学习收获与学生身边的生活、生产实际的结合。可以是学习再现情境的创设、学习关联情境的创设、综合联想情境的创设、拓展迁移情境的创设、模型识别情境的创设、现象解释情境的创设和决策提供情境的创设等策略。［3］

2.题目条件的创设

问题是由三个部分组成的，即给定条件、达到的目标和存在的限制、障碍。其中，给定条件的创设是试题的关键。一方面它为解决问题提供了必要的素材，另一方面也是试题作答的制约条件，它决定了该题目从起始状态到目标状态（得出答案）考生认知活动和思维活动的源起。实验探究综合题的给定条件主要包括载体条件、量值条件和变量关系条件。

载体条件也称为实物条件，是指实验探究综合题中实物与情境所组成的系统，它是物理现象发生的基础，在实验探究综合题的情境变化中，通常保持不变。量值条件是指试题中以数字或字母的形式所给出的物理量的数值，可以是作为已知条件出现，也可以是作为未知条件出现。变量关系条件是指基于载体条件，系统中实物组成部分间的相互作用、运动状态或状态变化的条件给出，可以是语言描述、图像或图表呈现，也可以是数学关系表达。

3.题目设问的创设

设问是一个考题问题的最终表现形式，实验探究综合题的设问主要体现在“实验”与“探究”方面，即多以实验方案、实验素养、实验过程、仪器使用、数据处理、探究环节等内容进行设问，借助贴近时代、贴近社会、贴近生活生产实践的问题情境载体，考查学生应用物理知识解决实际问题的能力，引导教学由注重“解题”向注重“解决问题”转化。

（二）实验探究综合题的内隐内容

所谓试题的内隐内容，是指在上述试题外显内容的依托下，试题本身不能直接显现出来的，如试题立意与考测指标等内容，这是原创试题的灵魂与精妙所在。

1.命题立意的创设

初中物理学科虽然是属于自然学科范畴，但近几年各省市、地区初中学业水平考试实验探究综合题的题目命制，同样是具有坚持正确的政治导向、凸显以考试评价落实立德树人根本任务，强化育人导向、引领学生社会主义核心价值观的形成与发展的特点。在体现义务教育阶段对学生核心素养要求的同时，在考试评价的基础性、科学性、时代性、公平性与人文性的条件下，大量选取课程思政、中华传统文化、新中国伟大建设成就等素材作为情境材料，提升命题立意创设的高度。

2.考测指标的创设

物理学习评价应全面落实新时代教育评价改革要求，以学生发展为本，强化评价与课程标准、教学的一致性，促进“教—学—评”有机衔接，充分发挥评价的育人功能。所以，实验探究综合题的考测指标的创设应严格依据新《课标》要求，体现一级主题课程目标下学科核心主干内容，在素养立意的导向下，通过知识、能力、价值的融通与应用测评考生的正确价值观、必备品格和关键能力。

二、初中物理实验探究综合题的案例分析

新《课标》指出：实验探究作为课程目标的一级主题，旨在体现物理课程实践性的特点，培养学生发现问题和提出问题的能力、动手操作和收集数据的能力、分析和处理数据的能力、解释数据的能力、表达和交流的能力，引导学生学会学习、学会合作，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度。［4］因此，一道成熟的实验探究综合题应是对上述要求的集中体现。下面，以2022 年天津市初中毕业生学业水平考试物理试卷第23 题为例，评述中考物理实验探究综合题的命制，探讨中考物理实验探究综合题的立意与特点。

（一）试题呈现

例题（2022 年天津中考物理试卷第23 题）：热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图1 所示的实验，对如下两个问题进行了探究。

图1

问题一：压力作用效果跟哪些因素有关

问题二：重力势能大小跟哪些因素有关

（1）做实验①②③是为了探究_________（选填“问题一”或“问题二”）；

（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与_________是否有关；

（3）《民法典》规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论_________。

（二）试题分析

该试题在满足《课标》“让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探究精神、实践能力以及创新意识”的基础上，以对科学探究要素的考查为立足点，通过对“过程与方法”的考查设计，多方位考查学生的探究水平和能力。并且，在情境创设、素材选择、立意和呈现方式等方面，都突出表现了物理实验探究综合题的相关特征。

1.试题的外显部分

如前文所述，初中物理实验探究综合题的外显部分包括情境素材、题目条件与设问等内容。该题中创设了“津津同学在家学做天津特色菜‘贴饽饽熬鱼’时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上”的场景，将其作为情境素材，并自然延伸到“《民法典》中规定‘禁止从建筑物中抛掷物品’”的高度。这样的创设，通过对“压力效果”与“重力势能”的物理问题考查，完美地契合了“从生活走向物理、从物理走向社会”的课程理念。

在题目条件与问题的创设上，将饮料瓶与玉米面团作为实物条件，通过改变瓶中水的质量和观察玉米面团上的压痕深浅。知晓两个探究活动的“因变量”都可以通过观察面团的压痕深浅来显示，“自变量”的改变都可以通过调整饮料瓶内水的多少来实现。然后，结合对“压力作用效果”和“重力势能”两个概念的理解，分析实验过程及现象，顺利进行作答。第三问实践应用环节的创设，将“高空抛物”作为情境素材提供条件，逆向思维进行提问，既考查了结论的归纳，又考查了结论的应用。

2.试题的内隐部分

该试题的内隐部分创设是其亮点所在。其借助考生熟知的情境素材，多角度、多程度、多层面地综合考查了学生的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等维度目标后，又将学科核心素养的目标评测与课程理念、课程思政、劳动教育、法治宣传、地方传统文化等教学导向内容有机融入其中。

（1）命题立意

通常情况下，我们把立意、情境和设问看作试题的三要素。［5］其中，试题立意多指命题人预设测试的意图和指向，是命题人根据考试性质与要求，结合现阶段党和国家的教育方针以及治国理政的新理念、新政策、新战略、新动向等因素，结合课程标准、教材及学生的特点，提出“考什么，要达到什么样的目标”的问题。［6］2022 年天津市初中毕业生学业水平考试物理试卷第23 题的命题立意从这个角度讲，通过试题素材的挖掘与情境的创设，体现了知识问题化、问题情境化、情境生活化的特点，在鲜活真实的情境中全面、详尽地诠释了该观点。

第一，落实课程理念方面的立意。试题遵循了学生认知规律，将压力效果与重力势能大小的决定因素相互关联、各有侧重、分级呈现、层层递进，注重了物理学科的“知行合一、学以致用”，体现了物理课程基础性、实践性等特点。并且，题目中实验探究的手段突出问题导向，强调真实问题情境，引导学生不断探索，提高分析问题、解决问题的实践本领和科学思维能力。特别是将知识内容自然延伸到《民法典》中的规定内容，完全遵循了“从生活走向物理、从物理走向社会”的课程理念，充分发挥了评价的育人功能。

第二，融合课程思政元素方面的立意。教育的根本就是“培养什么人、为谁培养人”的问题，所以，中考试题就应该全面体现落实立德树人的根本任务，在题目立意上深挖素材的育人价值，突出正确的育人导向与积极向上的价值追求。［7］课程思政是一种理念，也是一种方法，要使各类课程与思想政治理论课同向同行，共同形成协同效应，共育祖国建设者。［8］本试题的创设中，天津特色菜“贴饽饽熬鱼”的情境素材，可以引导学生热爱家乡、热爱中国传统的饮食文化；“禁止从建筑物中抛掷物品”的警示语教育，引导学生树立公共安全意识、社会规则意识及社会责任感，以此增强考生对国家的认同感和使命感，并将其体现为行动自觉，是自然学科融合课程思政的一种实效体现。

第三，普法宣传教育方面的立意。在新时期的背景下，在学校开展普法宣传教育十分必要。了解、学习、宣传《民法典》是每一个公民应尽的义务。本试题在创设时，考虑到物理知识与《民法典》相关内容间的联系，准确、实效地将“高空坠物”这种生活中要杜绝的危害公共安全的行为融入试题，在符合各项命题指标要求的前提下，借助实验探究综合题的形式宣传《民法典》，润物无声地对考生进行普法宣传教育。

第四，与劳动课程融合方面的立意。《义务教育课程方案（2022 年版）》将劳动教育从综合实践活动课程中独立出来。《义务教育劳动课程标准（2022 年版）》以“任务群”的方式将“烹饪与营养”做了具体的目标要求，旨在引导学生在实践活动中亲力情境、亲手操作、亲身体验，以此树立学生的劳动观念、培养劳动能力、养成劳动习惯和品质、形成和发展劳动精神。对此该试题在命题时也有所关注，有意与劳动课程的要求相融合，选择了学生在家学做饭时的“玩中学，学中悟”的实践活动，以贴近学生生活实际的方式，体现了劳动教育的理念，较好地彰显了物理学习的价值，打通了书本世界和学生生活世界的壁垒。

第五，“大单元”教学后评测方面的立意。大单元教学是深度学习的逻辑起点、过程保障和价值追求。在初中物理学科开展大单元教学，通过优化课程目标、优化教学形式、优化评价体系，让物理学科回归科学的本原，更好地促使学生养成正确的物理观念、科学思维和科学精神等物理学科的核心素养。［9］该试题将“运动和相互作用、能量、实验探究”三个一级主题有机联系在一起，并依据“实验探究”主题的要求，将“压力作用效果跟哪些因素有关”和“重力势能大小跟哪些因素有关”两个探究活动进行融合，评测教师在日常采用“大单元教学”的效果同时，通过情境创设，将教材中有相似性、相关性的内容有机整合；把使用器材相同、科学方法相同的两个实验融合在一起，实现了“一组仪器多角度使用”的设计，将实验探究综合题推到了一个建构“多元化实验组”的新高度。

（2）考测指标

物理学习评价应全面落实新时代教育评价改革要求，以学生发展为本，强化素养导向，强化评价与课程标准、教学的一致性，促进“教—学—评”有机衔接，充分发挥评价的育人功能。新《课标》对命题提出了注重导向性、注重科学性、注重规范性的遵循原则，［4］该试题依据课程内容与学业质量标准等内容确定试题难度，从课程内容、试题情境、知识应用等不同角度设置试题梯度，难度分布科学合理，注重发挥综合、探究、论述等综合题在考査学生核心素养方面的功能。

首先，在核心素养的考测方面。本次新《课标》的变化之一就是与高中物理进行了有效贯通，将物理学科的核心素养作为课程目标进行了要求，主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。［4］从核心素养的角度审视实验探究综合考查的23 题，具有以下特点：

一是依托情境考查物理观念。对于物理观念的考查，尽管落脚在知识上，但并没有直接指向知识的机械记忆，而是体现对知识的理解与运用。试卷命题中注重情境素材的挖掘与情境的创设，在鲜活真实的情境中考查学生对物理观念的理解与应用。［10］例如，本题的内容就是对物理观念中“能量观”的考查。它要求学生能从物理学的视角，分析“一个饮料瓶落到了松软的玉米面团上的痕迹”中的物理观念和物理规律，进而理解重力势能的概念与规律，并用其分析解决问题（高空坠物）。

二是借助情境考查科学思维。物理学科核心素养中要求的科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。本试题中，对模型建构和科学推理的考查，不是拘泥于单纯地对物理概念和规律的理解与应用，而是在联系实际的情境中，将分析综合、抽象概括、推理论证等物理思维方式融入其中。比如，通过借助“一个饮料瓶落到了松软的玉米面团上”的实验情境，考查学生对于实物模型、状态模型的建构能力。学生通过分析综合，推理论证，运用控制变量法和转化法，完成题目作答。

三是利用情境考查科学探究。试卷中以真实情境为载体、科学探究要素的考查为立足点、过程与方法的考查为旨趣，多方位考查学生的探究水平和能力。比如，该试题通过一组学生“居家”自主完成的实验情境，对“压力作用效果跟哪些因素有关”和“重力势能大小跟哪些因素有关”两个问题进行探究，隐性考查了学生对于“设计实验与制订计划”探究要素中的“尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识”“尝试选择科学探究方法及所需要的器材”等基于问题、证据、解释、交流等因素的科学探究能力。

四是基于情境渗透科学态度与责任。物理学不仅是向学生传授知识，更重要的是促进学生良好科学态度的养成，激发学生的好奇心与求知欲，使他们具有社会责任感，形成正确的价值观。科学态度与责任的教育不是空洞的说教，该试题以《民法典》中“禁止从建筑物中抛掷物品”的规定为背景，力图让学生基于真实情境，形成切身感受，增强学生的安全意识、社会规则意识与社会责任感，进而将认识生活中“高空抛物”严重影响公共安全行为的危害性转化为遵守科学伦理的自觉行为。

其次，在实验探究的考测方面。该题下科学探究的考查上进行了大胆创新，不仅直接考查了科学探究中“针对探究问题的设计实验与制订计划”“分析与论证”等要素，还隐性考查了“猜想与假设”要素中“尝试考虑影响问题的主要因素，控制变量的意识”，使得对于探究能力的考查更为全面。同时，坚持应用导向，鼓励学生运用所学知识，以自身的能力和素养解决实际问题，情境真实，贴近生活，倾向于引导学生在生动具体的情境中，识别解释现象、分析推理或进行科学探究等，以此考查学生对物理基础知识的理解程度，以及在实际情境中提取信息、分析和处理问题的能力，并凸显物理知识在分析解决实际问题中的应用价值。通过让学生在经历“提取信息—明确规律—建立模型—理解应用”的过程中，从图像中挖掘有效信息，还原物理过程，从而实现考查学生灵活运用知识解决物理问题的综合能力，在体现学业水平考试具备的选拔功能同时，又考查了学生的高阶思维能力。

最为值得肯定的是，该题全面体现了初中物理的探究教学与评价中三个等级（理解、应用、实验探究）的不同层次要求，如表1 所示。［11］

由表1 可以看出，该实验探究综合题在“依据新、旧《课标》”的相关要求下，实现了实验探究的能力水平由低水平的“回忆与再现”到更高级的“迁移与创新”的全面覆盖，以入口低、坡度缓、梯次递进、阅读舒适的样态关注了不同水平的考生，并在核心素养的目标指向下，面向不同层次、不同发展程度的考生，都能得到客观公正、全面准确的评价，有效实现了“两考合一”的要求。

表1 实验探究水平的能力等级与试题中的体现

三、初中物理实验探究综合题的命题建议

通过试题对考生的学习状况进行评估，是教学中的一种常用手段。故此，对于初中物理实验探究综合题的命制应遵循以下原则：

一是科学性原则。所谓科学性，是指试题在命制过程中，一定要依据课程标准的要求进行定位和把控。不管是在知识认知水平的等级上，还是对概念、原理、规律、现象的表述上，都应该做到科学合理，不能有科学错误或与课程标准相悖的内容。课程标准作为考试命题的唯一依据，很好地成就了教学、命题、考试、育人的一体化进程，“依标命题”是体现初中物理实验探究综合题命制过程中科学性的“底线思维”。

二是导向性原则。考试评价是素质教育的重要组成部分，学业水平考试要强化育人导向，体现考试评价对落实课程标准要求、培养学生核心素养的促进作用。初中物理实验探究综合题的命制要坚持素养立意，发挥评价对教学的导向作用，引导教师积极探索基于情境、问题导向的教学方式，引导学生以自主、合作、探究的方式进行学习。

三是规范性原则。初中物理实验探究综合题命制的规范性，主要体现在试题内容表述科学严谨、物理术语使用规范、情境素材呈现方式多样的创新，做到文字材料信息与图表、图象、图片等信息呈现方式有机融合、相得益彰。在确保内容准确无误、情境问题恰当、语言表达清晰的情况下，应增加试题的亲切感，有效提高考生应答的兴趣。

四是适恰性原则。中考具有“两考合一”的功能。初中物理实验探究综合题命制的适恰性应同时体现标准参照考试和常模参照考试的特点。要基于地区考生的学情实际，认真落实“面向全体学生，提高学生科学素养”的课程理念，考查应以基础性和应用性为主，充分体现教育公平。