物理試題難度分析與啟示
——以2021-2022年高考河北卷為例

王 剛

(邯鄲市教育科學(xué)研究所 河北 邯鄲 056002)

李 峰 郭春利

(邯鄲市第四中學(xué) 河北 邯鄲 056002)

試題難度是試題對(duì)學(xué)生知識(shí)和能力水平的適合程度進(jìn)行衡量的指標(biāo),是教學(xué)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要內(nèi)容[1].我們?cè)诤饬棵}質(zhì)量時(shí),需要考慮多方面因素,而試題難度占據(jù)主要地位.隨著高考改革的進(jìn)行,2021年,河北省高考物理試題開始采用自主命題模式.目前,教育工作者對(duì)有關(guān)2021年全國(guó)甲卷、乙卷物理試題的難度以及試題難度的量化分析等進(jìn)行了定量研究并都取得了一定的成果.但是,在河北省高考制度改革以來(lái),對(duì)2021-2022年河北卷物理試題難度的研究相對(duì)匱乏.因此,我們結(jié)合《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》),依據(jù)物理試題難度模型對(duì)2021-2022年河北卷進(jìn)行試題難度分析,希望對(duì)學(xué)生的學(xué)法以及教師的教法能夠有所助益.

1 試題難度模型

文獻(xiàn)[2]中認(rèn)為,分析考查的知識(shí)點(diǎn)數(shù)量、物理背景情境、物理過(guò)程、解答試題的方法以及利用的數(shù)學(xué)知識(shí)是影響試題難度主要因素,從而利用各權(quán)重系數(shù)計(jì)算試題難度.文獻(xiàn)[3]中,根據(jù)物理情境、深度水平、知識(shí)綜合、數(shù)學(xué)思維、科學(xué)推理以及物理建模創(chuàng)建物理試題綜合難度量化工具.文獻(xiàn)[4]中,界定了物理試題難度水平,并對(duì)各影響試題難度的因素進(jìn)行賦值,通過(guò)各權(quán)重系數(shù)計(jì)算試題難度.

根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求,在設(shè)計(jì)試卷時(shí),應(yīng)該多方面、多角度綜合考慮物理學(xué)科核心素養(yǎng),物理知識(shí)的深度廣度,設(shè)置問(wèn)題情境的合理性、針對(duì)性等,科學(xué)合理地設(shè)計(jì)試題難度[5].結(jié)合高中物理學(xué)科特點(diǎn)以及學(xué)科核心素養(yǎng)[6],我們綜合考慮采用文獻(xiàn)[4]中所建立的物理試題難度模型,對(duì)2021-2022年河北卷進(jìn)行試題難度分析.

在該物理試題難度模型中,對(duì)物理情境、知識(shí)點(diǎn)、運(yùn)算難度、推理難度、實(shí)驗(yàn)難度和物理過(guò)程6個(gè)物理試題難度的影響因素難易程度進(jìn)行了明確區(qū)分(表1)[5],難度值從低到高以1、2、3、4、5賦值.而6個(gè)影響因素對(duì)試題難度高低的影響是不統(tǒng)一的,故在該難度模型中通過(guò)對(duì)偶分析法分別確定了試題難度的影響因素的權(quán)重系數(shù)(表2)[5].因此,一道試題的難度賦值為

(1)

表1 物理試題難度水平的界定

表2 物理試題難度影響因素的權(quán)重值

其中,i是試題序號(hào),j代表6個(gè)影響因素,Dij是影響因素的難度值賦值,αj是影響因素的權(quán)重系數(shù),試卷的總難度(D) 是整套試卷難度的總和,從而我們可以計(jì)算該試卷的平均試題難度.

2 2021-2022年河北物理卷的綜合難度分析

2.1 試卷內(nèi)容分析

2021-2022年河北卷的內(nèi)容均包括力學(xué)、電磁學(xué)、近代物理、熱學(xué)和光學(xué)5個(gè)知識(shí)模塊,并且兩年的試卷各題型以及對(duì)應(yīng)分值均相同(表3).

表3 2021-2022年河北卷題型分布與分值表

我們按照題型與知識(shí)模塊,對(duì)2021-2022年河北卷所包含的相同知識(shí)點(diǎn)和不同知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理統(tǒng)計(jì)以及歸類整理(表4).2021-2022年試卷的考查知識(shí)點(diǎn)區(qū)別不大,共同知識(shí)點(diǎn)共 29 個(gè),占試卷整體知識(shí)點(diǎn)的半數(shù)以上.其中,涉及力學(xué)與電磁學(xué)部分的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)較多,側(cè)重對(duì)力學(xué)和電磁學(xué)知識(shí)的相關(guān)考查,與《課程標(biāo)準(zhǔn)》相符;計(jì)算題的考點(diǎn)均集中在力學(xué)與電磁學(xué)部分;近代物理部分的考查均只出現(xiàn)在選擇題;選做題中均只注重考查光學(xué)以及熱學(xué)相關(guān)知識(shí).

表4 各類題型模塊知識(shí)點(diǎn)分布對(duì)比

2.2 試卷整體難度分析

根據(jù)試題難度模型,對(duì)2021-2022年河北卷進(jìn)行綜合分析并進(jìn)行難度水平賦值,統(tǒng)計(jì)兩套試卷各知識(shí)模塊的廣度,計(jì)算每一道題的試題難度;從而計(jì)算各知識(shí)模塊總試題難度、試卷的總試題難度,進(jìn)一步計(jì)算各知識(shí)模塊的平均試題難度以及試卷總體的平均試題難度(表5).

表5 各模塊試題總難度及平均難度

從表5中不難看出,2021-2022年河北卷平均試題難度相差無(wú)幾.在兩套試卷中,力學(xué)與電磁學(xué)部分總試題難度最高,符合《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)力學(xué)以及電磁學(xué)相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的考查要求,同時(shí)充分體現(xiàn)了物理學(xué)科的核心素養(yǎng).在《課程標(biāo)準(zhǔn)》中,力學(xué)與電磁學(xué)模塊知識(shí)點(diǎn)較多,涉及的試題廣度較大,因此總難度偏高.各模塊的平均試題難度中,電磁學(xué)微難于力學(xué),但相差甚微;但是,熱學(xué)及光學(xué)部分平均試題難度高于力學(xué)及電磁學(xué)部分,這是因?yàn)榱W(xué)、電磁學(xué)在選擇題、實(shí)驗(yàn)題、計(jì)算題均有考查,內(nèi)容的覆蓋面更廣,并且簡(jiǎn)單、適中、較難的試題均會(huì)考查到.另外,選考題中熱學(xué)與光學(xué)部分平均試題難度幾乎持平,既給學(xué)生提供了自主選擇的空間,又保證了試題難度的均衡性,充分展現(xiàn)出選做題的特點(diǎn);近代物理部分只在選擇題中出現(xiàn),涉及物理概念、物理規(guī)律等內(nèi)容,難度較低.

2.3 各影響因素難度分析

根據(jù)以上分析結(jié)果,統(tǒng)計(jì)出2021-2022年河北卷6個(gè)試題難度影響因素在不同水平上的試題個(gè)數(shù)及占比(圖1和圖2).

圖1 不同水平上影響因素的試題數(shù)目比例(2021年)

圖2 不同水平上影響因素的試題數(shù)目比例(2022年)

從圖1與圖2的對(duì)比中,可以看出:河北卷在物理情境方面主要集中在水平3,占比均為37.5%,學(xué)生對(duì)兩卷中涉及的物理情境較為熟悉,模型建構(gòu)比較順暢,而2021年試卷在水平4上略高于2022年,因此2021年的試卷情境難度略高于2022年.2022年河北卷在知識(shí)點(diǎn)方面主要集中在水平4,而2021年水平4與水平5占比相同,整體難度適中,2021年的試卷知識(shí)點(diǎn)難度略高于2022年.河北卷在運(yùn)算難度方面主要集中在水平2,在水平5上占比均為零,試卷整體運(yùn)算難度適中,而2022年的試卷運(yùn)算難度與2021年相比,相對(duì)較難一些.河北卷在推理難度方面主要集中在水平2,2022年的試卷推理難度高于2021年.河北卷在實(shí)驗(yàn)難度方面主要集中在水平1,占比均為87.5%,難度較低,并且兩卷的實(shí)驗(yàn)難度相當(dāng).河北卷在物理過(guò)程方面主要集中在水平3,雖然2021年試卷在水平5略高于2022年,但是2022年試卷在水平4上高出2021年18.75%,整體來(lái)看,2022年的試卷物理過(guò)程難度高于2021年.

利用某一影響因素的試題難度(N)計(jì)算公式

(2)

計(jì)算得到2021-2022年河北卷各影響因素的試題難度對(duì)比(表6).其中,ηi是不同水平上影響因素的試題數(shù)目比例.從表6中可以看出,在2021-2022年河北物理卷中,知識(shí)點(diǎn)對(duì)試卷整體難度影響最高,而實(shí)驗(yàn)難度最低.知識(shí)點(diǎn)的考查在兩卷中較為均衡,差別不大;實(shí)驗(yàn)的考查集中在力學(xué)和電學(xué),試卷中涉及的實(shí)驗(yàn)原理較為常規(guī),但是2022年電學(xué)實(shí)驗(yàn)存在創(chuàng)新點(diǎn),以利用廢棄電飯煲的部分器材自制簡(jiǎn)易電飯煲為素材創(chuàng)設(shè)生活實(shí)踐情境,需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算、邏輯推理才能得到物理圖景.

表6 2021-2022年河北卷各影響因素的試題難度對(duì)比

2021年物理試卷在物理情境方面略高于2022年,雖然選擇題均考查到了平拋運(yùn)動(dòng),但是2022年河北卷中以自動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴水器噴水澆花為素材創(chuàng)設(shè)生活實(shí)踐情境,對(duì)學(xué)生模型建構(gòu)能力要求較高.2022年物理試卷在運(yùn)算難度、推理難度、物理過(guò)程方面均略高于2021年,考查電磁學(xué)相關(guān)知識(shí)的計(jì)算題中,2022年河北卷以帶電粒子在周期性變化的組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索情境,試題綜合性較強(qiáng),涉及物理過(guò)程較復(fù)雜,推理難度大.另外,該難度數(shù)據(jù)為計(jì)算所得,目前與河北卷的試題難度吻合程度未知.

3 對(duì)學(xué)生和教師的啟示

通過(guò)對(duì)2021-2022年河北物理卷試題難度的綜合分析比較,我們對(duì)河北物理卷的試題難度有了更直觀、深刻的了解.結(jié)合《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求,對(duì)學(xué)生和教師提出以下幾點(diǎn)啟示,希望能夠幫助學(xué)生提高自身學(xué)習(xí)的時(shí)效性以及教師提高課堂教學(xué)的有效性.

對(duì)學(xué)生的啟示:可找到適合自己的學(xué)習(xí)方式,在自我認(rèn)知基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)物理知識(shí),增強(qiáng)自己學(xué)習(xí)物理的信心,提升自己的學(xué)習(xí)興趣;可針對(duì)性地查漏補(bǔ)缺,提高學(xué)習(xí)的時(shí)效性,適當(dāng)加強(qiáng)綜合性習(xí)題的訓(xùn)練,熟悉各種物理情境,提高建模能力;可養(yǎng)成良好的審題習(xí)慣,規(guī)避干擾信息,提高結(jié)合物理知識(shí)解決問(wèn)題情境的能力,逐漸養(yǎng)成規(guī)范的解題習(xí)慣,提高試題的正確率;可利用思維導(dǎo)圖總結(jié)知識(shí)點(diǎn),培養(yǎng)科學(xué)的思維習(xí)慣,建立物理概念、規(guī)律等之間的聯(lián)系,形成完整放射性邏輯結(jié)構(gòu)的知識(shí)系統(tǒng).

對(duì)教師的啟示:設(shè)計(jì)能夠使學(xué)生樂(lè)于參與、積極思考的課堂情境,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力;采用豐富有趣的教學(xué)方式,引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)探索物理規(guī)律,發(fā)展核心素養(yǎng),增強(qiáng)邏輯推理能力和解決物理問(wèn)題情境的能力;幫助學(xué)生建立完整放射性邏輯結(jié)構(gòu)的知識(shí)系統(tǒng),使其形成直觀、明了的物理知識(shí)邏輯,增強(qiáng)學(xué)生的系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力;對(duì)力學(xué)、電學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納整理,注重實(shí)驗(yàn)探究,提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)推理能力和實(shí)驗(yàn)探究能力;增強(qiáng)綜合性試題的訓(xùn)練,通過(guò)不斷變化的試題情境,舉一反三,提高學(xué)生的建模能力.