丁冠鋒 陸建隆

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院,江蘇 南京 210046)

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2008—2016年江蘇高考物理實(shí)驗(yàn)試題量化分析及啟示

丁冠鋒 陸建隆*

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院,江蘇 南京 210046)

從布魯姆的學(xué)習(xí)目標(biāo)分類、江蘇省學(xué)業(yè)水平測(cè)試考試說明中對(duì)實(shí)驗(yàn)探究能力的要求兩個(gè)角度對(duì)2008—2016年江蘇高考物理實(shí)驗(yàn)題做定量化統(tǒng)計(jì)分析．發(fā)現(xiàn)高考實(shí)驗(yàn)試題變化從知識(shí)為本到以能力為本,更加注重學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng),向考查學(xué)生核心素養(yǎng)邁進(jìn)．由此筆者提出,部分一線教師急需改變只教學(xué)生知識(shí)的教學(xué)觀;抓住高考命題規(guī)律,摸索提高實(shí)驗(yàn)?zāi)？碱}質(zhì)量,努力做到?？季砼c高考卷無(wú)縫接軌;考生在物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)中要重視動(dòng)手和分析應(yīng)用能力提高．

高考物理江蘇卷;物理實(shí)驗(yàn)試題;量化統(tǒng)計(jì);實(shí)驗(yàn)教學(xué)建議

1 引言

在物理高考中,歷來對(duì)考生物理實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)探究能力的考查非常重視．一線教師和研究人員對(duì)高考物理實(shí)驗(yàn)題的研究取得了很多成果．在中國(guó)知網(wǎng)對(duì)“近年來高考物理實(shí)驗(yàn)”相關(guān)文獻(xiàn)搜索、閱讀、比較發(fā)現(xiàn),研究結(jié)果有以下特點(diǎn): (1) 在實(shí)驗(yàn)題考查特點(diǎn)分析方面有3類: ① 采用題型、知識(shí)點(diǎn)、考查要點(diǎn)分布情況統(tǒng)計(jì)加定性描述特點(diǎn); ② 結(jié)合特定例題展開分析; ③ 結(jié)合前兩者進(jìn)行系統(tǒng)分析．(2) 在提出建議方面有兩類: ① 面向高中(教學(xué)啟示和復(fù)習(xí)建議、教學(xué)價(jià)值取向等); ② 面向高校(師范生素質(zhì)培養(yǎng))．(3) 在研究方法上有兩類: ① 對(duì)某一地方高考試卷多年試題的縱向分析; ② 對(duì)幾個(gè)地方同一年或同幾年的橫向比較研究．筆者發(fā)現(xiàn),在諸多的研究中,統(tǒng)計(jì)的維度比較單一,模式相對(duì)固定,研究多為定性,就是定量也限于表層的定量．本文以高考物理江蘇卷2008—2016年的實(shí)驗(yàn)試題為樣本．在設(shè)計(jì)幾個(gè)指標(biāo)維度基礎(chǔ)上,進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析．在得到定量化結(jié)果基礎(chǔ)上,對(duì)進(jìn)一步提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提出一些建議．

2 2008—2016年高考物理江蘇卷實(shí)驗(yàn)題的統(tǒng)計(jì)分析

在中學(xué)教學(xué)里,很多教師并不是特別明確對(duì)于一個(gè)知識(shí)點(diǎn)到底要讓學(xué)生把握到什么程度．為了最佳的效率,教的太深和太淺都不如意．考試大綱中雖然規(guī)定了每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)要求,但就像少許、適量等模糊量詞的使用一樣,很難實(shí)實(shí)在在地形成明確的“量”的概念．布魯姆的學(xué)習(xí)目標(biāo)分類學(xué),從學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)過程兩個(gè)維度劃分學(xué)習(xí)目標(biāo)類型,[1]提供了很好的借鑒．另外,考試大綱對(duì)于實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臏y(cè)量目標(biāo)也是量化研究的重要部分．下面嘗試通過這兩大類對(duì)2008—2016年江蘇高考物理實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì),初步探討如何對(duì)知識(shí)點(diǎn)把握更透以及增強(qiáng)教學(xué)活動(dòng)目標(biāo)指向性．

2.1 基于布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類的統(tǒng)計(jì)

在學(xué)習(xí)內(nèi)容上,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和代入數(shù)據(jù)計(jì)算可歸為事實(shí)性知識(shí)[例如2008年第10題第(1)問:讀螺旋測(cè)微器測(cè)量的導(dǎo)線的示數(shù)];物理概念與規(guī)律可歸為概念性知識(shí)[例如2009年第11題第(1)由紙帶求小車加速度的問題涉及加速度的概念];實(shí)驗(yàn)操作步驟(如選擇儀器、作圖等)可歸為程序性知識(shí)[例如2013年第10題第(3)關(guān)于結(jié)束實(shí)驗(yàn)后整理儀器的順序問題];對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和反思可歸為策略性知識(shí)[例如2016年第11題第(4)問改進(jìn)建議]．[2]根據(jù)這樣的分類維度,對(duì)2008—2016年江蘇高考物理實(shí)驗(yàn)的61個(gè)問題分類統(tǒng)計(jì)如圖1．(注:61個(gè)問題為2008—2016年江蘇卷所有實(shí)驗(yàn)題小題個(gè)數(shù)總數(shù),即每個(gè)大題下的每一小問,但一問中有兩空的涉及知識(shí)類型相同,不單獨(dú)計(jì)數(shù),仍算作一個(gè)小問．)

從圖1中可以很明顯地發(fā)現(xiàn),程序性知識(shí)和策略性知識(shí)的絕對(duì)數(shù)量是事實(shí)性知識(shí)和概念性知識(shí)的2.5倍還要多．在以筆試為唯一選拔方式的普通高考中,程序性知識(shí)和策略性知識(shí)更能夠考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的操作能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的分析設(shè)計(jì)能力,自然受到命題者的青睞．這就要求一線教師在保證課程進(jìn)度的同時(shí),盡可能多地讓學(xué)生去實(shí)驗(yàn)室或者其他場(chǎng)所親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn),練就過硬的分析、解決問題能力,而不單純記住實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、步驟等所謂的套路．同時(shí),我們還應(yīng)注意到,事實(shí)性知識(shí)和概念性知識(shí)這種簡(jiǎn)單基本的問題不應(yīng)忽視,雖然占的比重小,但卻是每年實(shí)驗(yàn)必不可少的重要組成部分．

圖1 4個(gè)知識(shí)維度對(duì)應(yīng)題目數(shù)分布情況

再對(duì)每年每一類知識(shí)維度對(duì)應(yīng)的題目數(shù)占當(dāng)年所有題目數(shù)的百分比按年份變化趨勢(shì)得圖2和圖3．

圖2 4個(gè)知識(shí)維度對(duì)應(yīng)題目數(shù)占當(dāng)年題目總數(shù)百分比

圖3 4個(gè)知識(shí)維度對(duì)應(yīng)題目數(shù)占當(dāng)年題目總數(shù)百分比堆積面積圖

分析圖2可以發(fā)現(xiàn),從2008到2016年,事實(shí)性知識(shí)和概念性知識(shí)所占的比重在波動(dòng)中總體下降;程序性知識(shí)和策略性知識(shí)則不斷的在波動(dòng)中上升,并在近3年保持較高水平．說明高考實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的要求從偏向?qū)A(chǔ)事實(shí)和物理概念的考查逐漸變?yōu)槠驅(qū)W(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和分析反思能力的高層次的考查．這對(duì)于教學(xué)來說,就要求一些教師必須改變只教學(xué)生物理知識(shí)的做法,而要教學(xué)生解決物理問題的能力．這也是從“教學(xué)”向“教育”,從以知識(shí)為本,到以學(xué)生為本的觀念轉(zhuǎn)變．

進(jìn)一步分析得到圖3,圖中每一知識(shí)維度所對(duì)應(yīng)的不同陰影面積表征了各知識(shí)維度所占的比重．可以看到,2008—2016江蘇卷實(shí)驗(yàn)題變化大致分為3個(gè)階段．第一階段,高知識(shí)比階段,在這一階段,試題非常注重學(xué)生的物理概念和知識(shí)考查．第二階段,探索轉(zhuǎn)型階段,此階段內(nèi)不斷摸索調(diào)整各個(gè)知識(shí)維度的比重分配,對(duì)能力要求更高的程序性知識(shí)和策略性知識(shí)考查開始增加,但不穩(wěn)定．第三階段,高能力素養(yǎng)階段,2014—2016年3年,4個(gè)知識(shí)維度的比重趨于平穩(wěn),既強(qiáng)調(diào)高考對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)的高要求,同時(shí)又保證對(duì)基礎(chǔ)物理知識(shí)概念的考查,比例合理．在如今又提出核心素養(yǎng)的時(shí)代,這樣的實(shí)驗(yàn)題結(jié)構(gòu)更能夠成為高考命題的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范．

為了具體說明這樣的變化趨勢(shì),筆者結(jié)合2008年,2013年和2016年3個(gè)年份的江蘇卷實(shí)驗(yàn)題來進(jìn)行補(bǔ)充說明．2008年:第10題第(1)問測(cè)量示數(shù)題屬于事實(shí)性知識(shí);第10題第(2)問由數(shù)據(jù)得到電阻R與截面積S關(guān)系屬于概念性知識(shí)(電阻的影響因素);第10題第(3)問代入數(shù)據(jù)計(jì)算屬于事實(shí)性知識(shí);第11題第(1)問由動(dòng)能定理和平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得出關(guān)系屬于概念性知識(shí);第11題第(2)問作圖屬于程序性知識(shí);第11題第(3)、(4)問分析圖像,分析誤差屬于策略性知識(shí)．所以2008年4個(gè)知識(shí)維度的比例為:事實(shí)性知識(shí):概念性知識(shí):程序性知識(shí):策略性知識(shí)=2∶2∶1∶2．到2013年該比例為0∶1∶4∶3．其中對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作和實(shí)驗(yàn)儀器的選擇這類程序性知識(shí)考查比重很大,再加上減小實(shí)驗(yàn)誤差和推導(dǎo)說明斷電磁性消失需要時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響問題等策略性知識(shí),可以看到探索轉(zhuǎn)型階段對(duì)程序性和策略性知識(shí)的高度追捧．最后來看2016年,對(duì)應(yīng)比例為1∶1∶3∶2．在保證了高能力要求的程序性知識(shí)和策略性知識(shí)的較高比重的同時(shí),又保證了較為基礎(chǔ)的事實(shí)性和概念性知識(shí)都有涉及．這樣合理的比例既考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的把握,又充分地通過筆試形式測(cè)試學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力．另外再通過考查學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并運(yùn)用知識(shí)解決問題以及提出改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的建議,對(duì)學(xué)生的能力可謂是全方位的測(cè)試．

2.2 基于實(shí)驗(yàn)探究能力要求的統(tǒng)計(jì)

遵循江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試說明中的實(shí)驗(yàn)探究能力要求,我們把對(duì)高考物理實(shí)驗(yàn)測(cè)試的要求記為A、B、C、D 4類,分別如下:

A類——能夠獨(dú)立完成大綱所要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?理解實(shí)驗(yàn)原理和方法,控制實(shí)驗(yàn)條件;

B類——會(huì)使用實(shí)驗(yàn)儀器,會(huì)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,會(huì)記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并得出結(jié)論,對(duì)結(jié)論進(jìn)行一定的分析和評(píng)價(jià);

C類——能在實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,對(duì)解決問題的方式和問題的答案提出假設(shè);能制定實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè);

D類——能運(yùn)用已學(xué)過的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和所給的實(shí)驗(yàn)儀器去解決問題,包括簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)．

以上為第一維,再將常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器(考試大綱中要求的最基本的實(shí)驗(yàn)儀器)與非常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器(基本實(shí)驗(yàn)儀器的改裝和組合而成的儀器)作為第二維．如“A類—常規(guī)”表示以常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器為背景考查A類能力問題;“B類—非常規(guī)”表示以非常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器為背景考查B類能力問題,其余依此類推．統(tǒng)計(jì)情況如表1．

表1 4類能力要求與實(shí)驗(yàn)器材類別二維統(tǒng)計(jì)表

分析表中數(shù)據(jù)可以看到,實(shí)驗(yàn)儀器操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析能力的考查最多.這反映出高考實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的考查通過筆試的形式盡可能多的體現(xiàn)．因?yàn)槿绻麊渭冇洃泴?shí)驗(yàn)的內(nèi)容而非親自操作,很容易在這上面模糊、糾結(jié)從而失分．另外,非常規(guī)實(shí)驗(yàn)器材對(duì)于問題的分析和解決能力的考查值得關(guān)注．這一類問題難度適中,又很好地考查了學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的遷移運(yùn)用,富有靈活性．值得說明的是,表1得到的結(jié)果與前面4個(gè)知識(shí)維度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果是相輔相成的,并不矛盾．實(shí)際上,A、B類能力考查的是事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)和程序性知識(shí)以及部分分析數(shù)據(jù)的策略性知識(shí)．C、D類能力考查的是主要是策略性知識(shí)．也就是說表1的結(jié)果說明的是試卷難度狀況而不是單純的知識(shí)能力比重問題．由表1的總計(jì)一列,我們可以看到像D類這種考查學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決問題的高難度問題所占比例最低,這也是命題者考慮了學(xué)生答題時(shí)間和試卷難度分布多方面因素的結(jié)果．

3 啟示

3.1 在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與復(fù)習(xí)中著力提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)

高考實(shí)驗(yàn)已經(jīng)從注重考查實(shí)驗(yàn)原理的知識(shí)兼帶小部分解決問題能力轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅乜疾閼?yīng)用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)原理發(fā)現(xiàn)解決問題并設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的全方位綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)．筆者認(rèn)為： 教師可以(1) 充分認(rèn)識(shí)到訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手操作能力和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力的重要性,在教學(xué)過程中可以通過精心設(shè)計(jì),故意設(shè)置問題讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、去解決,有意識(shí)的去培養(yǎng)這方面的能力．比如,在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí),有的學(xué)生提前預(yù)習(xí)過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之后,覺得得出正確結(jié)果理所當(dāng)然．這時(shí)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),可以有意挑選幾組換成示數(shù)有誤的彈簧測(cè)力計(jì)．學(xué)生在得不到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而困惑時(shí),教師再予以啟發(fā),讓學(xué)生試著從實(shí)驗(yàn)原理有誤、實(shí)驗(yàn)儀器故障等方面解決出現(xiàn)的問題．這樣,學(xué)生真正經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)中問題的發(fā)現(xiàn)、解決和改進(jìn)的環(huán)節(jié),能更充分地理解實(shí)驗(yàn)每一步的作用; (2) 鼓勵(lì)學(xué)生多利用身邊的日常用品,自己設(shè)計(jì)課標(biāo)中要求的實(shí)驗(yàn)．取材于生活的實(shí)驗(yàn)在做的過程中會(huì)遇到很多問題,如誤差較大、器材不標(biāo)準(zhǔn)等．得到的結(jié)果往往沒有在實(shí)驗(yàn)室中做實(shí)驗(yàn)來的精確．但正是這樣,學(xué)生更能夠發(fā)現(xiàn)問題,想辦法去解決,提高實(shí)際動(dòng)手能力,并能讓學(xué)生感到物理學(xué)有所用; (3) 盡量不使用虛擬實(shí)驗(yàn)室或者虛擬現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品．高度發(fā)達(dá)的科技確實(shí)為教學(xué)帶來了進(jìn)步和方便．但是用軟件代替實(shí)驗(yàn)帶給學(xué)生的感受不如真實(shí)實(shí)驗(yàn)器材直觀豐富,模擬實(shí)驗(yàn)通常都是理想的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?對(duì)于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題效果甚微．

3.2 切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)?zāi)？碱}質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)與高考卷的無(wú)縫對(duì)接

高考模擬卷是考生熟悉高考試題特點(diǎn),最后沖刺高考的重要部分,要能為考生提供正確的方向指引．高考模擬卷中的實(shí)驗(yàn)題應(yīng)在命題思想與要求上與高考卷保持高度一致．在對(duì)高考實(shí)驗(yàn)題的規(guī)律和特點(diǎn)有了一定把握后(尤其是近3年實(shí)驗(yàn)題結(jié)構(gòu)平穩(wěn)),可在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上摸索規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)?zāi)？碱}的命制標(biāo)準(zhǔn)．比如形成一套科學(xué)的命題體系,建立實(shí)驗(yàn)?zāi)？碱}庫(kù),按照每個(gè)知識(shí)維度,能力考查的不同要求篩選題目．題目可以每年更新,但是類型可保持穩(wěn)定．命制實(shí)驗(yàn)?zāi)？碱}時(shí)按比例隨機(jī)抽取題目．考生永遠(yuǎn)都不能被作為實(shí)驗(yàn)品,需要對(duì)試卷進(jìn)行更深入的研究,對(duì)試卷的反饋和效果進(jìn)行更深入的研究,逐漸形成一套有理有據(jù)的規(guī)范化命題體系．從而減小實(shí)驗(yàn)?zāi)？碱}與高考卷的偏離,實(shí)現(xiàn)與高考卷無(wú)縫對(duì)接．

3.3 刨根問底,溯源拓展

對(duì)于高考實(shí)驗(yàn)題的技能主導(dǎo),基礎(chǔ)為輔的形勢(shì)．考生首先在意識(shí)上要重視實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理學(xué)習(xí)的重要性,自覺追問實(shí)驗(yàn)的歷史發(fā)展過程和由來,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化知識(shí)體系．其次應(yīng)避免以實(shí)驗(yàn)習(xí)題代替實(shí)驗(yàn)操作．面對(duì)高考實(shí)驗(yàn)逐漸將實(shí)驗(yàn)操作過程筆試化的趨勢(shì),單純通過實(shí)驗(yàn)習(xí)題甚至專題強(qiáng)化突擊的方式必然收效甚微．實(shí)驗(yàn)操作中的問題發(fā)現(xiàn)解決意識(shí),以及實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)設(shè)計(jì)能力是習(xí)題訓(xùn)練不可能得到的結(jié)果．最后考生無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)室中還是日常生活中實(shí)驗(yàn),都要主動(dòng)探索,積極思考,發(fā)現(xiàn)問題后通過各種可能的途徑(網(wǎng)上查閱資料,與同學(xué)、老師交流等)尋找解決方式．對(duì)認(rèn)為不合理或者可以優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和驗(yàn)證實(shí)施,不求結(jié)果都完美．關(guān)鍵在這一系列過程中恰恰鍛煉了交流合作,提出問題,解決問題,改進(jìn)設(shè)計(jì)等能力．不僅符合高考的考查目標(biāo),也提高了自身的科學(xué)素養(yǎng)．

1 L·W·安德森等編著,皮連生主譯.學(xué)習(xí)、教學(xué)和評(píng)估的分類學(xué)——布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)修訂版(簡(jiǎn)縮本)[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2008.

2 馬艷華,魏國(guó)強(qiáng).物理實(shí)驗(yàn)試題的結(jié)構(gòu)與情境[J].物理教學(xué),2015,37(6):27-29.

3 江蘇省教育考試院.2016年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試(選修科目)說明[M].江蘇教育出版社,2015.

4 左祥勝.高考物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)應(yīng)回歸何處——近5年江蘇高考物理實(shí)驗(yàn)試題的分析與思考[J].物理教師,2013,34(8):81-83.

5 孟芳.全國(guó)20年物理高考實(shí)驗(yàn)試題的分析[D].重慶:重慶師范大學(xué),2010.

6 曹先臣,陸建隆.對(duì)江蘇省高考物理卷研究的回顧與探索[J].物理教師,2013,34(11):4-6.

2016-11-12)

* 通信作者，email:jllu@163.com.