通用技術選考試題綜合難度的應用研究
——以浙江省技術選考電子控制技術試卷為例

張宏輝 王直超

《普通高中通用技術課程標準（2017年版）》中指出，“核心素養指向的測評應以學科核心素養為主線，選擇真實情境、以學科內容為載體，依托具體任務或問題進行。”從2020年1月起，浙江省施行選考、學考兩考分離。技術選考通用技術試題變化開始聚焦電子控制技術部分。本研究基于學科核心素養理念，對2018年11月至2020年1月3套浙江省技術選考試題（以下簡稱“試題”）進行橫向比較，通過建立試題的綜合難度模型，探究試題命制的內在聯系、命題規律與變化趨勢，以期有助于改進課堂教學設計，促進試題命制更加科學合理。

一、通用技術電控試題綜合難度模型構建

綜合難度系數模型最初應用于教材習題的難度比較，鮑建生教授在中英初中數學課程比較研究過程中，構建了包含探究、背景、運算、推理和知識含量等五因素、多水平的綜合難度模型。綜合難度系數模型的公式為：

公式（1）中，di（i=1，2，3，4，5，）分別為“探究水平”“背景水平”“知識含量”“推理水平”“數學認知”5個難度因素上的取值；dij為第i個難度因素的第j個水平的權重；nij則表示這組題目中屬于第i個難度因素的第j個水平的題目的個數；n是題目的總數。

根據命題特點，結合本學科的五大核心素養，初步確定綜合難度系數模型為：背景因素、認知水平、思維推理、邏輯運算、知識綜合等5個因素。由此可以得到控制試題綜合難度系數的坐標圖模型，如圖1所示。

根據通用技術學科的特點，對每個難度因素進行了水平劃分，確定各難度因素的賦值標準（見表 1）。

圖1 通用技術電控試題綜合難度系數模型

表1 試題綜合難度系數模型的水平劃分

二、試題樣本選取及綜合難度案例分析

選取2020年1月浙江技術選考卷中通用技術部分的第11-12題作為案例，根據衡量試題難度的5個維度的3個水平層次對每一小題進行分析，并根據標準進行賦值。

小明為雞蛋孵化室（正常工作溫度為37℃—39℃）設計了如圖所示的溫度監測指示電路。其中Rt為負溫度系數熱敏電阻；A1、A2為電壓比較器，當V+＞V-時輸出高電平，當V+＜V-時輸出低電平。請根據電路圖及描述，完成11-12題。

11．雞蛋孵化室溫度介于37℃和39℃之間時，V5發光，V4和V6不發光，題圖虛線框位置應選用的邏輯門是（）

A．與非門 B．或非門

C．與門 D．或門

12．下列關于該溫度監測指示電路的分析中，恰當的是（）

A．Rp2滑動觸點適當下移，指示的溫度設定范圍增大。

B．Rp1滑動觸點適當上移，Rt阻值的變化對A1的V+影響增大。

C．孵化室溫度從40℃下降到38℃過程中，由V6發光轉換為V5發光。

D．孵化室溫度從39℃下降到37℃過程中，V5的亮度逐漸變化。

（1）從背景因素分析，本題組以文字加電路圖的形式呈現，文字題干比較簡單包含了一定的技術信息，屬于特定的技術情境與復雜的電路圖信息提煉判讀，11-12題在背景因素維度均賦值為“3”。

（2）從認知水平來分析，兩題均較為復雜。學生需綜合應用學科知識進行研判，并適當地羅列真值表進行解題。兩題都創設了真實問題情境，考查的是解讀電路圖，運用所學的技術知識、思想方法遷移到現實生活情景中，解決實際問題的能力，因此屬于認知水平中的 “應用”，11-12題均賦值為“3”。

（3）從思維推理角度分析，11題考查的是門電路的選擇，了解NPN三極管導通的條件與比較器的功能，學生只需根據 “V5發光，V4和V6不發光”，由邏輯關系：全0出1，即可推出為或非門。因此屬于“逆向思維”，賦值為2；12題考查的是電路調試，當Rp1、Rp2等作為信號輸入的電阻調整后，不僅要對電阻分壓、比較器轉換、三極管導通等熟練掌握，D選項還需要理解模擬電路與數字電路信號的區別，C選項學生可采用極限法判定電路的狀態。而對于A項的辨析，更要全面理解溫度監測電路的上限、下限設定及調整方法，因此屬于“創新思維”，賦值為 3。

（4）從邏輯運算角度分析，11題因為包含了三極管的導通推斷，因此可以劃定為 “中等邏輯運算”，賦值為2；而12題4個選項包含了整個電路各元器件的聯動邏輯運算，可以劃定為“復雜邏輯運算”，賦值為3。

（5）從知識綜合上分析，11-12題包含了三極管、比較器、電阻分壓、門電路、區間控制等多個知識點的考查，屬于“需要運用三個及以上通用技術綜合知識”層次，賦值為3。

至此完成了該題組在五個維度上的賦值。

三、試題綜合難度案例分析

基于以上分析框架與案例分析步驟，本研究以2018年11月-2020年1月的3次浙江省技術選考通用技術電子控制試題為樣本，利用綜合難度系數模型進行了整體分析。表2是根據綜合難度系數模型公式計算出的浙江省這三次試題的統計表。

表2 2018年11月-2020年1月試題統計

（一）背景因素

統計顯示，2018年11月至2020年1月三次選考電子控制試題中，屬于 “無背景”的試題分別占33%、33%和0%；屬于 “公共常識”的試題分別占17%、17%和0%；屬于 “技術情境”的試題分別占50%、50%和 100%（見圖 2）。

圖2 3套試題在背景因素方面的比較

從以上數據不難發現，3次考試“技術情境”的比例都達到了50%，2020年1月已經達到了100%。技術試題命題強調真實情境，關注基于真實情境的技術問題解決能力。

這下小家伙急了，他到處找橡皮。一會兒翻書包，一會兒鉆到桌子底下。常愛蘭看到周小羽這副模樣，倒是產生了一點好奇心，于是一邊拿起畫紙，一邊漫不經心的問，哪里要擦掉啊？周小羽還是不說話，只是找橡皮。

在此基礎上，也要注意“技術情境”的復雜化。例如2020年1月選考卷的第17題，題干就多達215個字符（不含標點），其中不乏無效的過渡性語句，電路圖的繪制、信號的傳遞也呈現出復雜性，題目考查的是湖水閘門的自動控制過程，其中涉及了水位差檢測、渾濁度檢測、組合邏輯判斷與觸發器等，學生需要結合題干文字與電路圖的信號傳遞，進行判讀與分析。因此如何在繁雜的信息中，對電路中信號傳輸的過程進行簡化梳理、正確判讀，成為學生解題的關鍵。

（二）認知水平

統計顯示，三次選考電子控制試題中，屬于“了解”水平的試題分別占 0%、0%和 14%；屬于“理解”水平的試題分別占33%、33%和 14%；屬于 “應用”水平的試題分別占67%、67%和72%（見圖 3）。

圖3 3套試題在認知水平方面的比較

值得關注的是，在3個認知水平上，2018年11月與2019年4月的電子控制試題完全一致，且均不包含“了解”水平的試題。而2020年1月在題量增加的基礎上，3個認知水平的試題均有體現。例如選擇題第10題，考查的是電路符號對應的電子元器件的引腳個數，這就需要學生在平時的學習過程中有真實的實踐體驗。通用技術是立足于技術實踐的課程，沒有真實的技術體驗，就無法形成技術意識、工程思維與物化能力等方面的學科核心素養。電子控制選考試題將呈現更合理的階梯化命制，不僅要體現對學生的認知水平、知識點深度的較高要求，也要有基于實踐的基礎性試題。

研究發現，3套試題對“理解”與“應用”的考查都占據了絕對多數，這充分體現了選考選拔性考試的“能力立意”考查目標。

（三）思維推理

統計顯示，三套試題中屬于“順向思維”的試題分別占17%、0%和14%；屬于“逆向思維”水平的試題分別占33%、50%和29%；屬于“創新思維”水平的試題分別占50%、50%和57%（見圖4）。

試題的思維推理方式對學生能否正確解題至關重要，電子控制系統在設計時往往包含信號輸入、信號處理、信號輸出3個模塊，而電子控制試題的命制自然也在這三個模塊中著手。2019年4月的第17題、2020年1月的第11題和第17題都出現中間信號處理部分缺失、由考生自行創新設計的情境，這往往也是失分的重災區。學生習慣了信號由前向后傳遞的“順向思維”，如何由輸出信號的特點反饋推導出電子信號相應的處理方式，打通電子系統中承上啟下的關鍵一環，這不僅需要對學科知識的機械性掌握，更需要的是學生在長期深度學習下，形成將所學的知識遷移運用到現實案例的能力，以創新思維進行創新設計，來解決真實情境中的技術現象與技術問題。如果學生審題不清，或缺乏思維推理能力與技巧，就可能無從入手或切題不準，造成丟分。

圖4 3套試題在思維推理方面的比較

（四）邏輯（數值）運算

圖5 3套試題在邏輯運算方面的比較

邏輯運算是數字電路的基本功能，也是電路創新設計能力的基本要求。 在電路的選擇、基本觸發器的應用這些常規題目之上，2018年11月的第17題和2020年1月的第17題，都出現了較為復雜的邏輯運算。其中，2018年的第17題主要是命題者對預置信號輸入邏輯電路的巧妙設計，形成了不可能出現的邏輯結論。而2020年1月的第17題則是考查考生的復雜邏輯電路的設計能力，主要的難點是信號的輸入由2個上升為3個，4個供選用的或非門組成的組合邏輯電路后面又緊接著1個基本觸發器。這樣多個邏輯前提的、連續運算的復雜邏輯，會明顯增加試題的難度，考生可能因為某一細節的判斷失誤而影響總體的答題情況。

從試題邏輯層次的分布情況看，2019年4月試題中等邏輯題量較為突出，而其余兩次試題在3個層次上分布更為均衡，但也更突出了復雜邏輯的考查。因此，“邏輯運算”與“知識水平”相似，力求讓選考作為選拔性的考試，篩選出的考生盡可能地體現出合理的梯度。

（五）知識綜合

統計顯示，三次選考電子控制試題中，屬于“1個知識點”的試題分別占17%、17%和0%；屬于“2個知識點”的試題分別占33%、33%和0%；屬于“3個及以上知識點”的試題分別占50%、50%和100%（見圖6）。

圖6 3套試題在知識綜合方面的比較

選考試題綜合性較強，因此在對知識點賦值時，主要是按照考查的深度來確定每題的知識點，如果只是在題目中簡單地出現或包含，則不能計入知識點的數量。如2018年11月和2019年4月的第11題都出現了3種元器件，但其實主要只考查三極管的電路特性，因此只能計為1個知識點。根據以上統計數據，2020年1月在題量、分值增加的基礎上，考題知識點的綜合性同步提升到前所未有的高度，所有題目都已經綜合了3個及以上知識點，不能自主構建起通用技術知識體系、綜合運用多個知識點解題的考生，已經越來越無法應對題量、閱讀量、綜合性全方位提升的通用技術試題。

（六）綜合難度

為了進一步分析電子控制試題的綜合難度水平，研究組對各個難度因素的不同水平上的題量進行加權平均（見表2），繪制了2018年11月至2020年1月3套試題的綜合難度模型（見圖7）。

從整體態勢上看，近3次試題在“認知水平”“思維推理”“邏輯運算”上大體相當，而2020年1月試題在“背景因素”與“知識綜合”上尤為突出。

就背景因素而言，學生能否讀懂且快速獲取文字、電路圖的技術信息是正確解題的關鍵。就知識綜合而言，通用實踐與自主構建，全面、系統地掌握電子控制知識，將極大地有助于解決試題中真實情境下的復雜問題，而機械性地記背所謂的易考點等應試作法，必將為新選考所拋棄。

四、試題綜合難度分析的教學啟示

（一）創設技術情境，強化技術實踐

教學貴在真實，技術意在實用。在新課教學的時候，教師往往能夠以真實情境創設課堂，但是在復習課中，機械性的解題訓練占據了教學的大多數時間。師生在枯燥的課堂中失去了教學情趣，課堂缺失生命力。從2020年1月開始，浙江省調整兩次選考時間為1月與6月，教師要依據正常的教學進度及安排，在保證新課教學與復習課時充足的前提下，堅持在課堂營造真實的技術情境，通過項目式學習引領，強化技術實踐，讓學生在解決技術問題的過程中，提升學科核心素養。例如在555時基芯片的教學過程中，教師引入日常家用熱水壺燒水這個情景，設立 “定時燒水”“定時報警”等情境任務，引導學生對已設計成型的電路進行分析，對設定的情境任務進行電路控制系統設計的項目式學習。

物化能力作為通用技術學科培養的核心素養之一，更加注重對技術實踐的要求。例如2020年1月的第10題，需要學生判斷對應元器件符號的引腳個數，其對認知水平的要求在“了解”層次。學生只有經歷過電子控制技術實踐，才能提升自身的物化能力。因此，在日常的教學過程中，教師要強化技術實踐，通過設計與加工“小鋁錘”“三棒孔明鎖”等金工木工項目、“光控路燈控制”“搶答器”等電子項目，促進學生物化能力的提升。

（二）圍繞核心素養，科學教學評價

通用技術是立足于技術實踐的課程，沒有真實的技術體驗，無法形成技術意識、工程思維與物化能力等方面的學科核心素養。同時，核心素養的培養也是教師評價自身教學的最佳尺度。教學評價方式直接決定了師生教學活動的方向與開展方式。通用技術電控教學評價，如果過分地強調成果性評價，而忽略了過程性評價，將不利于激發學生在課程學習過程中富有創造性的行為。例如教師在復習課中，過分強調草圖訓練的有效性，讓學生機械性地仿畫、默畫已有的成熟方案，并讓學生在考試過程中直接套用，這種做法同樣忽視了“創新設計”這一核心素養的培養。例如2020年1月第15題的設計題是基于電機的正轉與反轉，結合齒輪傳動與連桿傳動等形式，實現窗戶的關閉與開啟的設計項目，它以創新的題型與設計要求，否定了前述的教學方式。單一的成熟設計，較難開展有效的課堂討論，反觀學生多元化的不成熟的設計，反而能引起其他學生的共鳴，并協作改進。這要求教師在教學過程中更加注重作品的設計和制作過程，以及對過程的及時評價，不斷激發學生對技術學科的學習興趣。

教師在教學過程中，可以組織學生以小組為單位，對電子控制模塊進行體驗性和項目綜合性的沉浸式學習，分背景評價、輸入評價、過程性評價、診斷性評價及發展性評價等五個步驟，進行學習小組內的互評、師生之間互評，形成學生個體的電子成長報告，構建基于網絡的記錄與反饋平臺，這樣將有利于電控模塊教學的持續改進。通用技術在諸多高考科目中仍然顯得先天不足，根基不深。教師在重視教學成果的同時，更應著重關注教學過程中學生的認知、情感和行為等多維度感官的良好體驗，促進學生學科核心素養的培育。只有學生真正成長了，真正喜歡通用技術學科，學科才有蓬勃發展的生命力。

（三）開展深度學習，師生教學相長

縱覽近年來的浙江省技術選考通用技術試題，試題閱讀量大，加大了對背景因素（材料、電路圖、設計場景）的深度閱讀與理解的要求。例如2020年1月第17題的電子控制綜合題，是關于東方湖水位監測與閘門開關項目設計的。從背景因素分析，涉及到光敏電阻、發光二極管等輸入部分元器件，控制部分涉及到比較器、邏輯門、RS基本觸發器等元器件，輸出部分涉及到繼電器、電機等元器件。該題分別設計了如何調節水的清澈度、水的清澈度發光顯示、用繼電器來控制電機正反轉實現開關閘門等項目。該題加大了對背景因素閱讀能力的考查。因此，教師要引導學生開展深度學習，使學生在掌握技術概念、原理內含的基礎上，能夠應用所學知識去分析問題、綜合問題、評價問題。學生能夠批判性地學習新的知識和技術思維方法，將它們融入自己原有的認知結構中，有效遷移到新的情景，才能使思維從低級向高階發展，不斷做出決策和解決新的問題。

引導學生開展深度學習的同時，教師要主動參與到學生自主構建學科知識體系的活動中，而不是把自己的學科知識強塞到學生的頭腦里。只有教師與學生一起實踐，共同經歷知識的架構過程，通過反復的比較與分析、推理與判斷、整合與內化，形成師生共同探究的課堂學習模式，才能進一步促進師生學科核心素養的提升，實現師生教學相長。