開源中考命題素材 助推評價體系轉向
——基于學生自主創新實驗的試題命制研究

劉作志 湯金波

（1.高密市豪邁中學，山東 濰坊 261500；2.南京師范大學附屬中學樹人學校，江蘇 南京 210000）

國家課程標準是教材編寫、教學、評估和考試命題的依據，是國家管理和評價課程的基礎。［1］物理中考命題應該以課程標準為依據，而教材是依據課程標準編寫的核心課程資源，因而以教材為中考命題的主要素材來源就成為順理成章的事。但自2013 年教育部審定通過以來，這批教材的使用已歷七年，作為命題素材已被各地市反復深入開掘過了。如果依然固守教材作為中考命題的主要素材來源，難免引起一些弊端，比如同一素材反復求新導致的習題過深過偏；實驗類習題的模式化和內容固化；針對課本素材及其變式的投機式備考等等。這些弊端不僅影響著物理中考試題的信度和效度，也將造成應試化的不良教學導向。當然，我們不應該因此拋棄教材，而是應該轉變教材的命題應用方式，教材不再作為顯性的素材來源，而是作為隱性的原型線索，以此線索大量引入生活素材作為中考命題的主要素材來源。

一、以學生自主創新實驗為命題素材的意義

以生活素材為主要命題素材來源并不容易，因為社會生活的海洋浩瀚無邊，僅依靠幾個命題人的思考和實踐，遠遠做不到科學、高效、創新的生活取材。“學生自主創新實驗”是近年來從基層物理教學改革實踐中發展起來的一種教學模式，也是一種貼近學生實際，回歸學生生活的物理學習方式。［2］以學生為主體的實驗創新，不僅在教與學上實現了學生由被動到主動再到創造的轉變，而且產生了大量以學生為主體，以學科內容為主題的學生自主創新實驗案例，可以為中考命題素材的開源獨辟蹊徑。

2020 年1 月，教育部發布了《中國高考評價體系》，基于該體系，教育部考試中心提出，物理學科的命題考查載體是“情境”，主要是生活實踐問題情境和學習探索問題情境。要選取貼近學生、貼近生活、貼近時代的真實問題情境進行考查，在學習探究問題情境中科學探究問題情境是最深層的考查情境。［3］不言而喻，中考物理的命題思路要與高考改革接軌，“情境”既應該是高考物理的考查載體，也應該是中考物理的考查載體。學生自主創新實驗正是契合新考試理念的考查情境，正可作為中考物理的合適考查載體。

二、以學生自主創新實驗為素材的命題思路

高中物理課程標準已完成由三維目標向核心素養的轉向，物理考試也正在由“知識能力立意”的評價向“價值引領、素養導向、能力為重、知識為基”的評價轉變。［3］以學生自主創新實驗為素材的命題，在開源中考物理命題素材的同時，能夠順應并助力物理學科考試的評價體系轉變。

1.動態遷移的必備知識考查

所謂必備知識是指學生面對生活中與物理學科有關的真實問題情境時，認識問題、分析問題、解決問題所必須具備的知識。用于解決問題的知識是可遷移的活知識，它不是靠死記硬背孤立、靜態知識考點所能具備的，必須在應用中形成，在遷移中鞏固。學生自主創新實驗的素材情境對于知識的遷移性考查，有其特殊優勢。

圖1

例題1：如圖1（a）是佳琦同學利用紙杯、蠟燭和小藥瓶等簡易器材制作了一個小船，請根據所學知識填空：

（1）將紙杯放入剪好的藥盒中，然后放上蠟燭點上火，放入水盆中，當蠟燭燃燒時化學能轉化為______能，又通過_____的方式使小藥瓶內水的____增加，溫度升高。當小藥瓶里的水沸騰時，就會產生大量氣泡，瓶內氣壓______。由于瓶口被蓋子封住，只留有吸管一個小口，所以瓶內氣體便快速從吸管口朝后噴出。

（2）在課堂展示時，佳琦說：“這只船的原理是，物體間力的作用是相互的，氣體在朝后噴出時產生了一個朝前的力，從而推動小船前進。我給這艘小船起名為蒸汽船，因為小船在行駛時，從細管里噴出大量白色的水蒸氣，非常好看！”你認為佳琦的介紹是否準確無誤？請提出你的觀點：______________________。

（3）佳琦在不銹鋼盆中調試蒸汽船時，發現一個有趣的現象，當蠟燭離盆沿較近時，可以從盆沿觀察到燭焰較清晰的正立的，____（實/虛）像，當小船遠離盆沿時觀察到一團模糊的黃光，如果佳琦改變眼睛與盆沿的距離，她_____（能/不能）觀察到清晰的像。

命題思路：圍繞知識考點找素材——這樣的命題一方面受知識考點的圈禁，割裂弱化了真實情境，另一方面苦心找來的素材可能局限在命題人的視野和思維之內，成為偽情境。學生自主創新實驗的命題是逆向的，先有學生的自主創新實驗以及實驗中發現的真實問題，再有基于學生自主創新實驗的知識考查——基于素材考知識。因為學生自主創新實驗來自學生日常的物理學習和應用，所以不必擔心這樣的生活取材會因過泛過大而失去針對性。本案例情境其實可以找到教材原型，如圖1（b）是人教版物理《熱機》一節的演示實驗，相比于這個教材原型，本題情境信息要豐富得多，且具有一定的開放性和創新性。在日常學科教學中有必要按照一定的模塊結構和認知序列來展開物理知識，但作為初中結業考試和高中入學選拔考試，試題的考查不應該再固守分立的知識模塊，而應該用真實情境將知識整合起來，考查學生可遷移可重組的真知識、活知識。

命題特點:本題打破了知識考點的孤立，以蒸汽船為情境，將熱學中的內能、熱機和物態變化，力學中的相互作用力、壓強，光學中光的反射，平面鏡成像，凹面鏡等相關物理知識有機的整合在一起。本題的知識考查是動態的，例如，不銹鋼盆并不是標準的平面鏡，甚至不是標準的凹面鏡，學生能否忽略次要因素讓遷移發生？從該題能看出學生對知識理解的深度和知識掌握的靈活度。

2.整合分層的關鍵能力考查

物理學科教學究竟要培養學生的何種能力？正如高考評價體系中所劃分的，我們可以將關鍵能力域化為三個能力群，即信息獲取能力群、思維認知能力群和實踐操作能力群。怎樣在中考物理中全面考查學生三個能力群的發展水平？學生自主創新實驗能將幾個能力群的考查有機整合，避免能力考查的模式化和分隔化。

例題2：小楊同學利用如圖所示帶容積刻度的試管和礦泉水瓶設計了一種密度計，他測量某液體密度的過程如下：

①在礦泉水瓶中倒入適量的水，將試管放入礦泉水瓶，讀出試管浸入水中的體積V0；

②在試管中倒入適量的水，讀出此時試管浸入水中的體積V1和試管中水的體積V水；

③將試管中的水倒出擦凈重新放入礦泉水瓶，緩緩倒入被測液體，直至試管浸入水中的體積為V1，讀出此時試管中液體的體積V液；

④改變V1重復②③步得到多組V水、V液值；

⑤根據各次測量值分別計算液體密度，然后求平均值得到液體的密度。

圖2

請結合你對該實驗的理解，回答下列問題：

（1）圖2（a）給出了試管規格但沒有標注單位，你認為該試管的直徑是21___，長度是142____;

（2）下表是小楊同學測得的數據:

表格中液體的密度單位應為______，小楊計算密度的公式可以寫為ρ液=________（用V1、V水、V液表示），因此小楊最終測得的液體密度是__________；

（3）小楊讀得空試管浸在液體中的體積V0=10ml，請計算試管的質量，判斷你算得的質量與真實質量相比是偏大還是偏小并簡要說明原因；

（4）小張在閱讀了小楊的實驗報告后認為小楊的實驗裝置有多處瑕疵，有可能造成較大的實驗誤差，請你認真觀察思考提出一處瑕疵，并給出改進建議；

（5）小許受小楊實驗的啟發，認為該裝置還可用來測量固體的質量，如圖2（c）所示，小許在試管頂端加裝了一個托盤，讀出此時試管浸在液體中的體積是18ml，然后小許將一塊橡皮放在托盤上讀出此時試管浸在液體中的體積是23ml，請計算橡皮的質量。

命題思路：科學探究問題情境是能力考查的最佳載體，然而教材中的常規實驗很難充當該類情境，因為這些實驗的探究問題、實驗過程、實驗結論等都是相對固定的，有限的幾個常規實驗常常被地毯式的變式刷題所覆蓋，雖不乏命題者歷年的挖掘與創新，但很難在能力考查上有實質的可持續的突破［4］。學生自主創新實驗的引入可以大大拓寬該類情境素材的來源。學生自主創新實驗可以為學生提供新的問題情境，具有先天的優勢。這些探究情境不是教材常規實驗的照搬或簡單改編，因此學生必須重新從試題中獲取信息才有可能正確作答，這避免了部分信息獲取能力考查的形式化。由于實驗情境的原創性和靈活性，學生需要充分調動思維認知能力群去應對真實的實驗問題。實驗情境來自學生的真設計、真實踐，對這種探究情境問題的分析和應對，僅靠紙筆式實驗訓練是不可能做到的，只有平時經常實踐操作且積極思考的學生才能圓滿作答。

命題特點：本題的能力考查做到了整合分層。試題中的圖表及文字表述均包含有效的解題信息，例如，從圖甲的試管的容積刻度判讀試管的長度和直徑單位等，這是對學生信息獲取能力群的靈活考查，實驗步驟和流程示意圖是對學生的基礎理解能力的考查；液體密度、固體質量的計算及系統誤差判斷考查了學生認知思維能力群，具體體現為建模計算能力，推理判斷能力及分析綜合能力的考查；裝置瑕疵判斷及改進建議考查了學生的實踐操作能力群，具體對應著實驗探究能力和創新能力考查，對學生提出了較高的要求。

3.作為品格的學科素養考查

學科核心素養包含了必備知識和關鍵能力，但學科核心素養又不能等價于四個元素的簡單疊加，學科核心素養是面向問題解決的，即在一個真實的問題情境下，調動學科知識，運用學科能力，應用學科思維來高質量的認識問題、分析問題直至解決問題，在整個過程中體現學科精神——學科素養是在融合各元素基礎上升華出的一種品格。

例題3:小光在學習了伏安法測電阻之后想到，人體也是一種導體，能否用伏安法測量人體的電阻呢？

（1）小光設計了如圖3（a）所示的電路圖，并按電路圖連接了電路，閉合開關后發現電壓表示數很大，但電流表幾乎無示數，調節滑動變阻器，電流表、電壓表示數幾乎不變，根據現象小光猜想有可能：

A.滑動變阻器連接了兩個上方接線柱，或者短路

B.電源電壓太小，導致電路中的電流過小

C.人體的電阻太大，導致電路中電流太小

D.人體與電路連接處接觸不良發生斷路

（1）小光找來朋友小超討論電路的問題，他們按下列步驟排除電路故障：

圖3

步驟一：用一根導線連接在電壓表兩端，電壓表示數突然減小，電流表示數明顯增大，滑動變阻器滑動，發現電流表有明顯示數變化，可以排除猜想_____;

步驟二：將滑動變阻器更換為0～9999Ω 的變阻箱，當調節變阻箱在1000～9000 歐姆范圍內變化時，觀察到電壓表示數有了明顯的變化，可以排除猜想____;

（2）小超認為只要換用電壓更高的電源，就可以順利完成本實驗了，小光不同意，因為：（至少提出兩條理由）____________________；_________________。

（3）最終小光和小超采用了如圖3（b）所示的方案。選用了分度值更小的靈敏電流計來替換電流表，去掉了電壓表和滑動變阻器，以一節干電池為電源，將自己串聯接入電路。如圖4 靈敏電流計指針有明顯偏轉。根據說明書里的信息和表盤可以判斷，該靈敏電流計的量程是_________，分度值是_______，此時靈敏電流計的讀數是_________。

圖4

（4）小光和小超改變電池節數又做了兩次試驗，記錄數據如下：

請你補齊第一組數據。分析數據可以看出電壓越高越危險，因為___________________________。

你認為該結論的得出是否可靠，說明原因：________________________________________。

命題思路：學科素養考查的難點在于，找到一個與物理學科內容緊密相關的真實問題情境，在對問題的抽絲剝繭中，評價學生是否具備了靈活調動物理觀念、科學思維、探究方法來解決實際問題的品格，是否具備了嚴謹求真、關注社會的科學態度與責任。教材素材很難提供這樣的問題情境，教材素材必須以學科內容為框架來組織，因此教材素材很難圍繞某個情境問題展開。學生自主創新實驗來自學生對原始問題的真探究，是在學生發現問題、分析問題、解決問題的過程中形成的鮮活素材，不會受限于教師和命題者的思維，以學生視角的問題情境來考查學科素養是其他命題素材所不容易做到的。

命題特點：本題來自一個真實的學生探究問題情境——伏安法測人體電阻。由提出探究問題到成功得出結論，中間經歷了實驗設計的失敗、論證、排查與調整，實驗工具的選取、學習與靈活應用，實驗數據的采集、處理，實驗結論的得出、推理與論證。試題中有對可遷移的必備知識考查，如對微小電流計量程、分度值的判斷與讀數；有對多類科學思維的考查，如對電路故障原因的排查與實驗方案的評價；有對探究實踐水平的考查，如常見電學實驗器材及其使用方法的熟識等。重要的是，所有要素的考查圍繞探究問題的解決展開，用真探究考查真素養。整個過程科學態度與責任得以體現，整個實驗方案的論證確定，體現了嚴謹與實證的科學精神；實驗結論的應用指向，體現了科學服務于社會的價值導向。

4.作為內涵的核心價值考查

教育部考試中心提出：“物理科考試的核心價值在于引導學生正確認識物理學發展的歷史、現狀和未來，培養學生振興中華的使命感；促進學生關心國內外科技發展的最新成果，拓展學生的科學視野，提高學生對科學的興趣以及將科學服務于人類的意識”。［3］中考物理的核心價值體現在命題之中，從物理學發展的脈絡來看，實證是其基本范式，因此中考物理命題必須突出實驗探究的重要地位；學生對科學的興趣來自對真實問題的自主探索，學生的科學視野在自主探究的需求驅動下得以拓展；對國家和民族的使命感，其起點是對家庭與社會生活的關注。可見，以學生自主創新實驗作為中考物理命題的素材，正是對學科考試核心價值的呼應。

三、結語

中考兼有立德樹人、高中選拔和教學引導三重功能，將學生自主創新實驗作為素材納入中考物理命題，有利于促進自主發展，培養主體精神，鼓勵創新創造，發揮物理學科獨特的育人價值，為學生終身發展奠基；有利于接軌高考評價的轉向，在考查學生基礎知識和基本技能的同時，強調可遷移的必備知識、綜合化的關鍵技能以及問題解決為導向的學科素養；有利于引導教學回歸學生生活，鼓勵學生自主探究，批判創新，實現學習方式由被動到主動再到創造的轉變。以學生自主創新實驗為素材的中考物理命題，在幫助解決命題素材開源的同時，必定會助推中考評價系統的轉型。當然，學生自主創新實驗的教學模式、學習方式、評價方式尚在研究之中，來自學生的實驗創新素材也難免錯訛和缺失，命題人在應用學生自主創新實驗案例時，需要大膽納新，同時謹慎求證。