2021年新高考物理試題中關(guān)鍵能力的考查研究

李小鵬 鄧 磊 蔣 敏 游佳雪

（1.西南大學(xué)科學(xué)教育研究中心，重慶 400700；2.西南大學(xué)附屬中學(xué)校，重慶 400700）

高考評價體系是深化新時代高考內(nèi)容改革的理論支撐和實踐指南，是統(tǒng)籌推進(jìn)高考綜合改革和高中育人方式改革的重要載體，是提升高考治理能力的重要基礎(chǔ).［1］隨著高考評價體系的實施，高考命題已經(jīng)從能力立意轉(zhuǎn)變?yōu)閮r值引領(lǐng)，素養(yǎng)導(dǎo)向，能力為重，知識為基，因此關(guān)鍵能力是高考重要的考查目標(biāo)，是測試和評價的核心指標(biāo)和因素.［2］關(guān)鍵能力——即將進(jìn)入高等學(xué)校的學(xué)習(xí)者在面對與學(xué)科相關(guān)的生活實踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時，高質(zhì)量地認(rèn)識問題、分析問題、解決問題所必須具備的能力.［3］依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)所構(gòu)建的物理科關(guān)鍵能力為理解能力、推理論證能力、模型建構(gòu)能力、實驗探究能力、創(chuàng)新能力這5種.

近年來，以高考評價體系為導(dǎo)向的試題研究已成為物理教育領(lǐng)域關(guān)注的熱點.此類研究主要涉及：① 依據(jù)高考評價體系對試題進(jìn)行整體的質(zhì)性和量化評價，［4－5］② 選取“一核、四層、四翼”的具體某一視角對試題進(jìn)行評價分析.［6－8］這些研究或?qū)δ骋惶滋囟ㄔ嚲磉M(jìn)行分析，或?qū)ν愋偷亩嗵自嚲磉M(jìn)行比較，而從5種關(guān)鍵能力的角度對不同試卷進(jìn)行比較的研究較少.鑒于此，本研究以2021年新高考方案下的5套高考物理試卷（全國甲卷、全國乙卷、湖南卷、河北卷、廣東卷）為研究對象，評析其在5中關(guān)鍵能力上的考查差異，旨在全面認(rèn)識新高考物理試題的關(guān)鍵能力考查特點和命題趨勢，以期為師生的教學(xué)提供建議.

1 研究設(shè)計

1.1 研究對象

2021年新高考物理試卷共16套.本研究選擇全國卷（甲卷、乙卷）2套（由教育部考試中心命制）以及作為全國第三批新高考綜合改革“3＋1＋2”模式的自命題卷（湖南卷、河北卷、廣東卷）3套（由各省考試院自主命制）.

1.2 評價框架的確定

本研究采用張春麗［9］給出的5種關(guān)鍵能力界定為編碼標(biāo)準(zhǔn)，對2021年5套高考物理試卷中的每道試題進(jìn)行關(guān)鍵能力編碼與統(tǒng)計，如表1所示.

表1 關(guān)鍵能力內(nèi)涵及試題案例

續(xù)表

1.3 編碼方法

為了確保編碼的客觀性，編碼人員首先對5種關(guān)鍵能力進(jìn)行了細(xì)化，研討5種關(guān)鍵能力的具體評價標(biāo)準(zhǔn)；然后各自獨立對5套試卷進(jìn)行編碼；接著對編碼結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗（肯德爾和諧系數(shù)為0.827，顯著性水平小于0.01），說明編碼結(jié)果具有很高的一致性；再次組織編碼人員共同討論存在分歧的題目；最后共同確定試題所考查的具體關(guān)鍵能力.

確定每道試題所考查的關(guān)鍵能力后，將5種關(guān)鍵能力所對應(yīng)試題的分值所占比重對應(yīng)為能力結(jié)構(gòu)比重，并進(jìn)行量化統(tǒng)計分析.如湖南卷第1題考查學(xué)生理解能力，該題分值為4分，故對應(yīng)理解能力計4分；若某題同時考查多種能力，按照 “核心關(guān)鍵能力與分支關(guān)鍵能力各占一半”的原則進(jìn)行分配，如全國乙卷第21題，該題分值為6分，其所考查的核心關(guān)鍵能力——推理論證能力記3分；分支關(guān)鍵能力的模型建構(gòu)能力、理解能力，分別記1.5分.

2 研究結(jié)果

2.1 5套試卷的關(guān)鍵能力權(quán)重比較

通過統(tǒng)計5套試卷中各題考查的關(guān)鍵能力分值，計算出了5種關(guān)鍵能力在各套試卷中的權(quán)重.由于全國卷（甲卷、乙卷）和自命題卷（湖南卷、河北卷、廣東卷）的題量和總分各不同：全國卷110分，13題（必考題12道，選考題1道（2選1））；自命題卷100分，15題（必考題14道，選考題1道（2選1））.因此，為了保證權(quán)重的歸一性，本研究將全國卷按110分計，自命題卷按100分計.

為了呈現(xiàn)5種關(guān)鍵能力在5套試卷中的考查情況，本研究繪制了如圖1～圖5所示的柱狀圖，分別呈現(xiàn)5套試卷對5種關(guān)鍵能力的考查權(quán)重與平均權(quán)重.

2.1.1 理解能力

（1）必考內(nèi)容的理解能力考查差異比較.

5套試卷對理解能力考查并不均衡：全國卷（甲、乙）超過平均權(quán)重（0.234），自命題卷都低于平均權(quán)重（圖1）.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷（甲、乙）與自命題卷在對理解能力的考查上存在顯著性差異（p＝0.039＜0.05）.進(jìn)一步分析顯示，全國乙卷在理解能力的考查上顯著地高于與其他4套試卷（p＝0.022＜0.05），說明全國乙卷是5套試卷中最關(guān)注理解能力考查的.

圖1 理解能力考查權(quán)重

在選修3-3中，全國甲卷超過平均權(quán)重（0.040），自命題卷與平均權(quán)重值相同，全國乙卷低于平均權(quán)重.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷（甲、乙）與自命題試卷在對理解能力的考查上無顯著差異（p＝0.806＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，全國甲

（2）選考內(nèi)容的理解能力考查差異比較.卷在理解能力的考查上非常顯著地高于另外4套試卷（p＝0.007＜0.01），說明全國甲卷在選修3-3中最注重對理解能力的考查.

在選修3-4中，只有全國乙卷、湖南卷和廣東卷超過平均權(quán)重（0.038）.獨立樣本t檢驗顯示全國卷（甲、乙）與自命題卷在對理解能力的考查上無顯著性差異（p＝0.528＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，全國乙卷在理解能力的考查上顯著性高于另外4套試卷（p＝0.038＜0.05），說明全國乙卷在選修3-4中最注重對理解能力的考查.

綜上，在必考內(nèi)容上，全國卷與自命題卷對理解能力的考查存在顯著性差異，全國乙卷更加顯著重視對理解能力的考查；在選考選修3-3上全國甲卷、選修3-4上全國乙卷更顯著重視對理解能力的考查.

2.1.2 推理論證能力

（1）必考內(nèi)容的推理論證能力考查差異比較.

在對推理論證能力的考查上，僅全國乙卷和河北卷高于平均權(quán)重（0.256）（圖2）.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷（甲、乙）與自命題卷對推理論證能力的考查不存在顯著性差異（p＝0.796＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，全國乙卷在對推理論證能力的考查上顯著性高于另外4套試卷（p＝0.022＜0.05），說明全國乙卷最重視對推理論證能力的考查.

圖2 推理論證能力考查權(quán)重

（2）選考內(nèi)容的推理論證能力考查差異比較.

在選修3-3上，全國卷（甲、乙）考查權(quán)重高于平均權(quán)重（0.046），自命題卷都低于平均權(quán)重.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷（甲、乙）與自命題卷對推理論證能力的考查存在顯著性差異（p＝0.026＜0.05）.進(jìn)一步分析顯示，全國乙卷在推理論證能力的考查上顯著地高于另外4套試卷（p＝0.020＜0.05），說明全國乙卷在選修3-3中也最重注對推理論證能力的考查.

在選修3-4上，全國卷（甲、乙）權(quán)重高于平均權(quán)重（0.042），自命題試卷都低于平均權(quán)重.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷（甲、乙）與自命題卷對推理論證能力的考查不存在顯著性差異（p＝0.093＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，全國甲卷在推理論證能力的考查上顯著性高于另外4套試卷，（p＝0.015＜0.05），說明在選修3-4中全國甲卷最重視對推理論證能力的考查.

綜上，在必考內(nèi)容上，雖然全國卷（甲、乙）與自命題試卷對推理論證能力的考查不存在顯著性差異，但進(jìn)一步分析卻顯示全國乙卷更加注重對該能力的考查；在選考內(nèi)容方面上，全國乙卷（在選修3-3中），全國甲卷（在選修3-4中）最重視對推理論證能力的考查.

2.1.3 模型建構(gòu)能力

（1）必考內(nèi)容的模型建構(gòu)能力考查差異比較.

在對模型建構(gòu)能力的考查上，全國卷（甲、乙）都低于平均權(quán)重值（0.141），自命題卷（湖南卷、河北卷）都高于平均權(quán)重（圖3）.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷（甲、乙）和自命題卷在模型建構(gòu)能力的考查上不存在顯著性差異（p＝0.109＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，河北卷在模型建構(gòu)能力的考查上顯著地高于其他4套試卷（p＝0.037＜0.05），說明河北卷在必考內(nèi)容方面最重視模型建構(gòu)能力的考查.

圖3 模型建構(gòu)能力考查權(quán)重

（2）選考內(nèi)容的模型建構(gòu)能力考查差異比較.

在選修3-3中，除了廣東卷外，其他試卷的考查權(quán)重值都超過平均權(quán)重（0.025）.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷（甲、乙）與自命題卷對模型建構(gòu)能力的考查不存在顯著差異（p＝0.678＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，在對模型建構(gòu)能力的考查上，廣東卷非常顯著低于另外4套試卷（p＝0.00＜0.01），說明廣東卷應(yīng)該進(jìn)一步加大對該能力的考查.

在選修3-4中，只有全國甲卷和河北卷、廣東卷的考查權(quán)重超過平均權(quán)重（0.029）.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷與自命題卷在模型建構(gòu)能力的考查上不存在顯著差異（p＝0.416＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，全國甲卷在模型建構(gòu)能力的考查上顯著地高于另外4套試卷（p＝0.030＜0.05），說明在選修3-4中全國甲卷最重視對模型建構(gòu)能力的考查.

綜上，在必考內(nèi)容方面河北卷最重視對模型建構(gòu)能力的考查；在選考選修3-3中，廣東卷的模型建構(gòu)能力考查最弱，應(yīng)該加大力度；選修3-4中全國甲卷最重視對模型建構(gòu)能力的考查.

2.1.4 實驗探究能力

在實驗探究能力考查上，全國卷（甲卷、乙卷）的考查權(quán)重都低于平均權(quán)重值（0.147），而自命題卷的考查權(quán)重則都超過平均權(quán)重（圖4）.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷在實驗探究能力的考查上顯著地低于自命題卷（p＝0.029＜0.05），反映出第三批綜合改革“3＋1＋2”模式的新高考省份更加重視對實驗探究能力的考查，更加關(guān)注學(xué)生實驗設(shè)計能力，數(shù)據(jù)的獲取、處理與分析能力.進(jìn)一步分析顯示，廣東卷在實驗探究能力的考查上顯著地高于另外4套試卷（p＝0.024＜0.05），由此表明廣東卷最重視該能力的考查.

圖4 實驗探究能力考查權(quán)重

2.1.5 創(chuàng)新能力

（1）必考內(nèi)容的創(chuàng)新能力考查差異比較.

在對創(chuàng)新能力的考查上，只有全國甲卷和廣東卷考查權(quán)重超過平均權(quán)重（0.094）（圖5）.獨立t檢驗顯示，全國卷（甲、乙）與自命題卷在對創(chuàng)新能力的考查上不存在顯著差異（p＝0.798＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，廣東卷在創(chuàng)新能力的考查上顯著地高于另外4套試卷（p＝0.027＜0.05），說明廣東卷最重視對該能力的考查.

圖5 創(chuàng)新能力考查權(quán)重

（2）選考內(nèi)容的創(chuàng)新能力考查差異比較.

在選考選修3-3中，自命題卷考查權(quán)重值全部超過平均權(quán)重（0.018），而全國卷（甲、乙）則都低于平均權(quán)重.獨立樣本t檢驗顯示，自命題卷在創(chuàng)新能力的考查上顯著地高于全國卷（甲、乙）（p＝0.045＜0.05）.進(jìn)一步分析顯示，廣東卷顯著地高于另外4套試卷（p＝0.016＜0.05），說明自廣東卷在選修3-3中最重視創(chuàng)新能力的考查.

在選修3-4中，只有湖南卷和河北卷考查權(quán)重值超過平均權(quán)重（0.019）.獨立樣本t檢驗顯示，全國卷（甲、乙）與自命題卷不存在顯著差異（p＝0.474＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，湖南卷在創(chuàng)新能力的考查上非常顯著高于另外4套試卷（p＝0.003＜0.05），說明在選修3-4中自命題湖南卷最重視對該能力的考查.

綜上，在必考內(nèi)容方面廣東卷最重視對創(chuàng)新能力的考查；在選考選修3-3中，廣東卷最重視對創(chuàng)新能力的考查；選修3-4中，湖南卷最重視對該能力的考查.

2.2 5種關(guān)鍵能力考查權(quán)重整體分析

5套試卷對5種關(guān)鍵能力考查的平均權(quán)重如圖6所示.

圖6 5種關(guān)鍵能力考查權(quán)重

如圖6所示：理解能力、推理論證能力的考查權(quán)重在20%以上，模型建構(gòu)能力、實驗探究能力的權(quán)重在15%左右，創(chuàng)新能力的考查權(quán)重僅約11%.單樣本t檢驗顯示，5套試卷在對5種關(guān)鍵能力的考查上并無顯著差異（p＝0.406＞0.05）.進(jìn)一步分析顯示，對推理論證能力的考查顯著地高于其他4種關(guān)鍵能力（p＝0.037＜0.05），表明2021年新高考依舊最注重對推理論證能力的考查，強(qiáng)調(diào)學(xué)生運用物理規(guī)律和數(shù)學(xué)方法確定各物理量之間的定量關(guān)系，需要學(xué)生通過運算、估算等方法進(jìn)行科學(xué)推理和論證，應(yīng)用正確的物理觀念思考問題、分析和解決問題，并能把推證過程和結(jié)果正確地表達(dá)出來.

為了了解5套試卷中5種關(guān)鍵能力分值的總體分布是否存在顯著差異，進(jìn)行了多個獨立樣本的非參數(shù)檢驗，結(jié)果顯示（表2）5種關(guān)鍵能力的漸進(jìn)顯著性p值均大于0.05，說明5套試卷在5種關(guān)鍵能力的分值分布上無顯著性差異.此外，研究發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新能力考查權(quán)重最少，也就是說雖然5套試卷對5種關(guān)鍵能力在其總體考查分布時無差異，但創(chuàng)新能力與其他能力相比依然存在一定程度的不足，說明試卷對關(guān)鍵能力的考查存在差異，應(yīng)該注重各關(guān)鍵能力之間的均衡.

表2 5套試卷考查5種關(guān)鍵能力分值的顯著性檢驗

3 結(jié)論與啟示

3.1 結(jié)論

（1）5種關(guān)鍵能力考查不均衡.

5種關(guān)鍵能力在5套試卷中的考查并不均衡，其中推理論證能力考查最多，其次是理解能力，而模型建構(gòu)能力和實驗探究能力考查只占15%左右，創(chuàng)新能力考查最少.其中，推理論證能力相較其他4種關(guān)鍵能力的考查顯著地高，表明2021年新高考依舊注重對推理能力、分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題能力考查，而缺乏對創(chuàng)新能力的考查.

（2）5種關(guān)鍵能力在必考和選考內(nèi)容方面存在顯著性差異.

整體來看，全國卷與自命題卷對5種關(guān)鍵能力在必考和選考內(nèi)容方面也存在顯著性差異.必考內(nèi)容，全國卷在對理解能力的考查上顯著地強(qiáng)于自命題卷，而在實驗探究能力考查上則顯著地弱與自命題卷.選考選修3-3中，全國卷在推理論證能力的考查上顯著地強(qiáng)于自命題卷，但在對創(chuàng)新能力的考查上則顯著弱于自命題卷；選修3-4中，全國卷與自命題卷對各種關(guān)鍵能力考查無顯著性差異，考查較為均衡.

（3）5套試卷對5種關(guān)鍵能力的考查側(cè)重各有不同.

總體而言，全國卷（甲卷、乙卷）在必考內(nèi)容方面注重理解能力和推理論證能力的考查；在選考內(nèi)容方面選修3-3中全國甲卷注重理解能力、全國乙卷注重推理論證能力；在選修3-4中全國甲卷注重推理論證能力、模型建構(gòu)能力，全國乙卷注重理解能力.

在必考內(nèi)容方面湖南卷對各種關(guān)鍵能力考查更加均衡，河北卷注重模型建構(gòu)能力的考查，廣東卷注重實驗探究能力、創(chuàng)新能力的考查；在選考選修3-3中，湖南卷注重理解能力、推理論證能力的考查，河北卷注重理解能力考查，廣東卷注重創(chuàng)新能力；選修3-4中，湖南卷注重創(chuàng)新能力，河北卷注重推理論證能力的考查，廣東卷注重理解能力、推理論證能力的考查.

3.2 命題建議

（1）統(tǒng)籌設(shè)置物理學(xué)科關(guān)鍵能力考查的均衡性，適當(dāng)增加對創(chuàng)新能力的考查.

對學(xué)生關(guān)鍵能力的考查，不能僅僅停留在對知識的理解和推理論證上面，應(yīng)該加大對學(xué)生的創(chuàng)新能力的考查力度.21世紀(jì)國家更加提倡創(chuàng)新型人才的競爭，如何培養(yǎng)更多更加具有創(chuàng)新能力的人才，是當(dāng)前考試需要深度思考的問題.誠然，作為選拔性考試的高考，物理試題主要考查學(xué)生的知識理解和推理論證是必要的，但若對模型建構(gòu)和創(chuàng)新能力的考查比例太低甚至完全缺失，則說明該套試卷的配置不太合理.通過上述比較分析發(fā)現(xiàn)，5套試卷對學(xué)生創(chuàng)新能力的考查比重普遍偏低，這與高考物理試卷對各種關(guān)鍵能力考查的均衡性要求不一致，也與國家所倡導(dǎo)的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的理念有偏差.因此，高考物理試卷應(yīng)統(tǒng)籌設(shè)置各關(guān)鍵能力之間的合理梯度，適當(dāng)加強(qiáng)對創(chuàng)新能力的考查，通過對試題的呈現(xiàn)方式和設(shè)問方式進(jìn)行創(chuàng)新，轉(zhuǎn)變以往的考查思路與切入點，使試題更加靈活和開放，學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，助力國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才.

（2）深度挖掘高考試卷中關(guān)鍵能力的特點，加強(qiáng)關(guān)鍵能力與考試內(nèi)容之間的關(guān)系.

充分發(fā)揮高考評價體系對立德樹人、引導(dǎo)教學(xué)、人才選拔的積極促進(jìn)作用，高考是檢查教學(xué)質(zhì)量和人才選拔的重要途徑，如何解決唯分?jǐn)?shù)論，如何真正實現(xiàn)物理高考試卷選拔人才的有效性？是一直以來高考命題研究者思考的問題.因此，深度挖掘高考試卷中關(guān)鍵能力的命題特點和規(guī)律，明確關(guān)鍵能力考核的標(biāo)準(zhǔn)，真正實現(xiàn)人才選拔時達(dá)到所應(yīng)該具有的關(guān)鍵能力.高考物理科命題依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，貼近中學(xué)物理教學(xué)實際，創(chuàng)設(shè)典型的問題情境，考查學(xué)生對基本物理概念、物理規(guī)律的理解和掌握，引導(dǎo)教學(xué)遵循教育規(guī)律，回歸課程標(biāo)準(zhǔn)和教材.［10］更加關(guān)注傳統(tǒng)文化和科技發(fā)展，貼近學(xué)生生活實際，減少試題陌生感，讓學(xué)生的獲得感更強(qiáng)，結(jié)合中學(xué)的實際教學(xué)情況，明確每道試題所考查學(xué)生的具體關(guān)鍵能力.在教學(xué)中，教師應(yīng)該讓學(xué)生經(jīng)歷物理概念、物理規(guī)律的建構(gòu)過程，再現(xiàn)物理思想與方法，培養(yǎng)學(xué)生理解能力；引導(dǎo)學(xué)生在真實驗中進(jìn)行科學(xué)推理和論證，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生推理論證和科學(xué)探究能力；增加真實情境培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力.

（3）積極開發(fā)多類型試題資源，同時兼顧關(guān)鍵能力考查的公平性.

高考需要客觀公正地考查學(xué)生關(guān)鍵能力.由上述分析發(fā)現(xiàn)，由于經(jīng)濟(jì)、教育、文化等發(fā)展的差異，我國當(dāng)前的高考物理試題類型具有多樣化的特點，5套試卷對5種關(guān)鍵能力考查的分值總體分布無顯著性差異，這在一定程度上說明了高考是當(dāng)前最具權(quán)威性的考試，保證了考試的公平性.因此，我國高考應(yīng)該積極探索，做到在保證公平性的同時，能夠因地制宜、因時制宜地開發(fā)出多類型試題資源，保證人才選拔的高質(zhì)量，做到“穩(wěn)中求變”“求同存異”的命題導(dǎo)向，提升命題特色.