高中物理学业水平合格性考试试题与课程标准的一致性研究

摘   要：为检验高中物理学业水平合格性考试试题与课程标准的一致性，采用SEC模型，从知识内容和认知水平两个方面分析试题与物理课程标准的一致性程度，从试题看核心素养测试的探索。研究结果表明，2022年三个省高中物理学业水平合格性考试试题与课程标准不具备统计学意义上的显著一致性。试题对物理学科核心素养测试进行了积极探索，但仍存在有待改进的方面。最后提出依据课程标准的内容要求落实素养全面考查，遵循学业质量要求合理设置试题难度和题型，基于物理学科的本质实现科学探究能力的有效测评等建议。

关键词：高中物理；学业水平合格性考试；物理课程标准；一致性分析；物理学科核心素养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）2-0001-5

1    问题的提出

2014年国务院颁布《关于深化考试招生制度改革的实施意见》，启动了新一轮高考综合改革，分类考试和综合评价等考试招生模式促使考试功能和考试形式都发生变化［1］。普通高中学业水平考试是根据国家普通高中课程标准和考试规定，旨在测量学生是否达到各学科规定的学业质量要求的考试评价。高中物理学科应依据《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》［2］（以下简称“课程标准”）中规定的内容，落实核心素养的课程目标和学业质量的基本要求来设计学业水平考试。高中物理学业水平考试分为合格性考试和等级性考试，已有研究多聚焦高中物理等级性考试试题与课程标准的一致性，少有学业水平合格性考试方面的研究。两类考试在内容的广度和深度、核心素养的水平层次、成绩评定方式、考试功能等方面皆有不同，因而有必要开展合格性考试试题与课程标准的一致性研究，为基于课程标准的高中物理学业水平合格性考试命题提供参考，推进素养导向的物理教学改革的深化。

2    研究设计

2.1    研究对象

高中物理学业水平合格性考试是面向全体学生的考试，目的是考查必修课程的知识内容，含必修1、必修2、必修3。本文按照东、中、西部三个区域的划分，各选取一个省的2022年高中学业水平合格性考试试题为研究对象，试题样本分别为T1，T2，T3。采用内容分析法，从知识内容分布、认知水平分布维度对试题与课程标准的一致性程度进行分析，同时从试题看对核心素养测试的探索。

2.2    研究工具

“一致性”是指事物间的契合程度，该词语在教育学研究领域常用于分析课程系统各要素间的吻合度［3］。本文采用美国学者安德鲁·帕特（Andrew Porter）等构建的SEC（Surveys of Enacted Curriculum）模型［4］，分析试题与课程标准在内容主题和认知水平方面的一致性程度。

2.3    研究方法与过程

具体方法及过程分为以下五个方面：

（1）知识内容编码与统计。必修1、必修2、必修3含有9个二级主题，每个二级主题含有对应的内容条目，如果一条内容条目包含多个知识内容，则每个知识内容记为一个频次（删除纸笔测试不能考查的内容）。对试题进行编码与统计，细化解题过程，找出考查的知识内容以及对应的得分，按照考查内容的分值进行统计，并将相应的知识内容归类到对应的二级主题，统计考查的知识广度。对实验题中只涉及实验操作技能，并未考查具体知识内容的则不计入分值，如多用电表的基本操作，这类内容用于定性分析和讨论。

（2）认知水平编码与统计。参照布鲁姆教育目标分类学中认知领域的分类，将知识内容划分为了解、理解、应用三个层次水平。参考已有研究界定知识维度认知水平，了解层面指能对内容进行识别和再认，没有逻辑推理和分析论证；理解是在了解的基础上，能进行解释和计算，分析图像中的信息，有逻辑推理和论证；应用是在理解的基础上，解决实际问题、制订计划、设计方案等［5］。

（3）依据SEC模型，确定内容主题和认知水平维度，构建二维矩阵。从内容主题和认知水平两个维度对课程标准和试题进行编码，构建“内容主题×认知水平”二维矩阵，经过标准化的数据处理后得到二维比率矩阵，依此比较考查的知识的思维水平。为保证统计分析的一致性和可靠性，三位研究者采取独立编码、讨论协商的方式达到意见统一，经一致性检验，编码的一致性系数为0.897，说明编码结果可信。

（4）分析一致性水平。采用Matlab软件将课程标准与试题的两个比率矩阵数值代入一致性系数公式，得到一致性系数P，开展一致性分析。一致性系数P的计算公式为：

（5）比较试题与课程标准的知识内容分布、认知水平分布，以及定性讨论试题对物理学科核心素养测试的探索。

3    研究结果

3.1    试题与课程标准的一致性整体比较

依据知识内容和认知水平的编码与统计方法，确定课程标准与试题的知识内容以及认知水平分布情况，经过归一化处理，形成课程标准与试题认知水平比率表（表1）。

将表1的数据代入一致性系数公式进行计算，得到试题与课程标准在0.05水平的参考临界值和一致性系数（表2）。三份试题的一致性系数分别为0.655，0.619，0.644，对应的参考临界值分别为0.785，0.785，0.782。比较发现，一致性系数P皆低于对应的参考临界值，说明试题与课程标准不具备统计学意义上的显著一致性。以下着重从知识内容分布、认知水平分布、对物理学科核心素养测试的探索等方面进行深入分析。

3.2    试题与课程标准的知识内容分布的比较

试题与课程标准的知识内容分布如图1所示。结果表明，课程标准中必修1和必修2的知识内容分布比例接近，占比之和为55.10%，必修3的知识内容占比为44.90%。必修1含有“机械运动”“相互作用”“力与运动”等核心概念，必修2含有“功和能”“曲线运动”“万有引力定律”“相对论时空观”等核心概念，必修3含有“静电场”“电路”“电磁场”“能源与可持续发展”等核心概念。由此看来，课程标准对力、运动和相互作用等学习内容有所侧重。比较课程标准与试题的知识内容分布比例发现，三份试题对必修1的考查内容占比皆高于课程标准，对必修2的考查内容占比与课程标准基本相当，对必修3的考查内容占比皆低于课程标准。其中，T2卷对必修1和必修3的考查内容与课程标准有较大偏差，这说明试题对三个模块考查内容的分布与课程标准有差异。

由表1可知，三份试题都没有考查“相对论时空观”的相关内容，这与王焕霞的研究结论基本一致［6］。两份试题没有考查“能源与可持续发展”的相关内容。“相对论时空观”是与高速世界、宇宙起源与演化有关的内容，这些内容能让学生知道研究高速世界需要构建物理模型，能进行科学推理与大胆想象，认识牛顿力学的局限性，体会科学理论具有相对持久性和稳定性，知道人类对自然的探索永无止境，帮助学生建立科学本质观。“能源与可持续发展”的相关内容则体现了物理学是人类文化的组成部分，能让学生更全面地认识能源开发与利用等是人类生存与发展面临的全球性问题，体会节约能源与可持续发展的重要性。注重对学生的国际视野、全球意识等方面的培养，引导学生形成正确的科学价值观，具有物理学的人文情怀，这也充分体现了物理学的功能，物理课程的育人价值对教学和评价所产生的积极影响应得到重视。

3.3    试题与课程标准的认知水平分布的比较

试题与课程标准的认知水平分布的整体比较如图2所示，课程标准中约有57.10%的知识内容在认知水平上要求学生达到了解水平，约有30.60%的知识内容在认知水平上要求学生达到理解水平，约有12.30%的知识内容在认知水平上要求学生达到应用水平，认知水平分布占比约为6：3：1。通过试题与课程标准的认知水平比较发现，三份试题皆降低了对应用水平的考查，了解和理解水平的考查也存在偏差。例如，T1卷侧重考查理解水平的知识内容，占比为55.00%；T3卷侧重考查了解水平的知识内容，占比为71.90%，皆与课程标准的要求有偏差。分析发现，T3卷选择题和非选择题的分值占比为8：2，选择题侧重考查对概念和规律的识记或再现，这可能会降低对相应水平核心素养的考查要求。反之，如果偏重于知识的深度和广度以及数学工具的应用，则会拔高合格性考试对物理学科核心素养的测试水平。例如，T1卷考查学生综合运用电功、电势、电势差、电场强度、匀变速直线运动的规律等知识解决电荷在静电场中的运动问题，题目问题情境复杂，知识结构化程度较高，思维能力要求较高，超出了学生的认知水平。总体看，试题认知水平分布与考查的难度有相当的关联，这也是命题中应关注的问题。

进一步分析试题与课程标准的二级主题的认知水平分布（图3），可以看出，试题考查的二级主题和认知水平的分布与课程标准存在差异。课程标准强调“1.2相互作用与运动规律”（了解水平）、“3.1静电场”（了解水平、理解水平）、“3.3电磁场与电磁波初步”（了解水平）、“2.2曲线运动与万有引力定律”（了解水平），其次为“1.1机械运动与物理模型”（了解水平、理解水平）、“1.2相互作用与运动规律”（应用水平）、“2.1机械能及其守恒定律”（理解水平）、“2.2曲线运动与万有引力定律”（理解水平、应用水平）、“3.2电路及其应用”（了解水平、理解水平）、“3.4能源与可持续发展”（了解水平）、“2.3牛顿力学的局限性与相对论初步”（了解水平）。比较结果表明，三份试题对“1.1机械运动与物理模型”的考查，三级认知水平皆高于课程标准的要求，其他二级主题考查的认知水平与课程标准的要求也有不同程度的偏差，考查应用水平的内容集中在必修1模块和必修2模块，与课程标准的要求也有偏差。

3.4    试题对物理学科核心素养测试的探索

反映物理学科核心素养要求和学业质量水平的合格性考试应关注对科学思维能力和科学探究能力的考查，创设合理的试题任务情境考查学生解决实际问题的能力，这些积极的探索能更有效地开展素养立意的考试评价。

注重对科学思维能力的考查。模型建构是重要的科学思维方法；科学推理是科学思维的重要组成部分；科学论证是面对问题，依据科学知识进行阐释，提出论点；质疑创新则对学生科学思维的发展提出了更高要求。三份试题对科学思维能力的考查侧重模型建构和科学推理要素。例如，以洗衣机甩干桶中的小物块为研究对象，考查学生在熟悉的生活情境中构建物理模型，对简单的物理现象进行分析和推理，综合运用牛顿第二定律、向心加速度等知识解决实际问题的能力，试题的适度综合能实现从内容到能力的多层次、多维度的考查，对教学有积极的导向作用。

关注对科学探究能力的考查。以实验为基础的科学探究是培养学生核心素养的重要途径，试题注重对学生实验探究能力的考查。从考查分值占比来看，T2卷、T3卷的分值占比皆为12.00%，T1卷的分值占比为18.00%。从考查形式来看，试题设计不同视角、不同层次的问题考查实验技能与科学探究能力。从考查内容来看，皆考查课程标准中要求的学生必做实验。但多数实验题目的考查内容是对教材实验的再现，考查实验仪器的基本操作、简单的因果推理等，题目的立意和设问等方面对科学探究要素的考查关注不够。

命制情境化试题。基于知识产生方式和知识实际应用，情境分为生活实践情境和学习探索情境［7］。以生活实践情境为例，三份试题中生活实践情境的占比存在差异，T1卷占比为66.70%，T3卷占比为36.10%，T2卷占比为25.60%，这说明对情境化试题的命制关注程度不同。统计发现，试题的问题情境涉及日常生活、体育运动、现代科技发展等方面的素材，如神州十四号载人飞船、“复兴号”动车、中国空间站等，这些具有教育意义的素材体现了正确的育人导向，考查学生解决实际问题的能力，落实物理课程的育人功能。

4    结论与建议

4.1    结   论

总体看，2022年三个省高中物理学业水平合格性考试试题与课程标准不具备统计学意义上的显著一致性。试题在知识内容分布和认知水平分布方面与课程标准的要求有差异。试题关注对科学思维能力和科学探究能力的考查，创设任务情境考查学生解决实际问题的能力，但存在少数试题难易程度与测试水平要求有差异，科学探究能力考查与测试目的有偏差等问题。