2007—2018年江蘇“小高考”物理實(shí)驗(yàn)題的量化分析

胡曉琦，于 琴

1.南京外國語學(xué)校仙林分校，南京210023

2.南京市第十三中學(xué)，南京 210008

1 問題的提出

江蘇省普通高中（必修科目）學(xué)業(yè)水平測試是江蘇省實(shí)行“2008高考方案”改革的重要組成部分，向來有著“小高考”的俗稱，其重要性可見一斑。相比于高考的能力立意，學(xué)業(yè)水平測試更傾向于知識(shí)立意，因此難度、學(xué)生的時(shí)間投入、重視程度也相應(yīng)有所降低[1]，其社會(huì)關(guān)注度遠(yuǎn)不及高考。從知網(wǎng)中檢索關(guān)于學(xué)業(yè)水平測試的文獻(xiàn)來看，相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量平均約為研究高考文章數(shù)量的二十五分之一。作為高考改革方案中的重要組成部分，學(xué)業(yè)水平測試研究的關(guān)注度有待提高。

對目前已有的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理后，發(fā)現(xiàn)有關(guān)“小高考”實(shí)驗(yàn)題的研究較少。實(shí)驗(yàn)一直是物理教學(xué)的重點(diǎn)，所以本文將采用布魯姆教育目標(biāo)分類理論中的4個(gè)知識(shí)維度對2007—2018年江蘇“小高考”物理實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行量化統(tǒng)計(jì)分析，了解試卷背后折射出的教育改革理念，并在此基礎(chǔ)上得出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示與建議。

2 布魯姆知識(shí)維度實(shí)驗(yàn)試題分類

《布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域目標(biāo)分類手冊》于1956年出版，后譯成20多種文字，流行于世界多國，被認(rèn)為是20世紀(jì)影響最大的四本著作之一，是目前被廣泛應(yīng)用的學(xué)習(xí)結(jié)果測評(píng)理論。后經(jīng)L.W.安德森等人修訂,將認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)按知識(shí)和認(rèn)知過程兩個(gè)維度分類，知識(shí)維度又分為事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)和反省認(rèn)知知識(shí)[2]。按照以上的4個(gè)知識(shí)維度，將試卷實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行分類。

2.1 事實(shí)性知識(shí)

例 1 （2010年）25（1）如圖所示，用 A、B 兩只彈簧測力計(jì)將橡皮條的另一端拉至O點(diǎn)，分別記錄兩分力的大小和方向，此時(shí)，彈簧測力計(jì)A的示數(shù)為_____N。（圖形省略）

事實(shí)性知識(shí)是學(xué)生通曉一門學(xué)科、解決其中問題所必須了解的基本要素，例如各類儀器的讀數(shù)、科學(xué)術(shù)語的表達(dá)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述等。

2.2 概念性知識(shí)

例 2（2011年）25（2）由紙帶打出的點(diǎn)可知，紙帶做____運(yùn)動(dòng)（選填 “勻加速”或“勻減速”），打C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為_____m/s。

概念性知識(shí)是較復(fù)雜的、有組織的知識(shí)形式，例如了解物理學(xué)基本的定律、規(guī)律，根據(jù)紙帶打出的點(diǎn)判斷紙帶的運(yùn)動(dòng)情形，求解速度、加速度大小等涉及加速度的概念。

2.3 程序性知識(shí)

例 3 （2014 年）25（2）在測出 F1、F2和對應(yīng)的合力F后，他在紙上畫出了F1、F2的圖示，請你幫助他在圖中畫出合力F的圖示（測得F=4.9 N，圖中a、b為記錄F方向的兩點(diǎn)）。（圖形省略）

程序性知識(shí)是知如何做事，清楚研究方法以及運(yùn)用技能和方法的標(biāo)準(zhǔn)。例如，關(guān)于選擇實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)順序、具體實(shí)施操作步驟、作圖等相關(guān)內(nèi)容。

2.4 反省認(rèn)知知識(shí)

例 4 （2017 年）25（3）在題 25－2 圖中，表示F合力的線段不在平行四邊形的對角線上，上述實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因可能有哪些？（寫出兩個(gè)原因）

反省認(rèn)知知識(shí)簡而言之是關(guān)于認(rèn)知的知識(shí)，例如，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、誤差來源的分析以及實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果的反思等。

3 2007—2018年江蘇“小高考”物理實(shí)驗(yàn)題統(tǒng)計(jì)分析

在學(xué)業(yè)水平測試考試說明中共有四個(gè)實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)。每年試卷的第25題都會(huì)以填空題的形式對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行單獨(dú)考查，分值6分（滿分100分），同時(shí)也會(huì)在選擇題部分（1～23題，每題3分）進(jìn)行不定量考查。表1是每年的實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)出現(xiàn)的題號(hào)情況統(tǒng)計(jì)，表2歸納統(tǒng)計(jì)了歷年各個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體考查內(nèi)容及頻次。

表1 2007—2018年江蘇“小高考”物理實(shí)驗(yàn)考題分布情況

表2 2007—2018年江蘇“小高考”物理實(shí)驗(yàn)具體考查內(nèi)容情況表

續(xù)表2

根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類理論中的知識(shí)維度標(biāo)準(zhǔn)，對以上內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖1所示。

圖1 布魯姆教育分類學(xué)知識(shí)維度對應(yīng)實(shí)驗(yàn)試題分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)

由圖1的實(shí)驗(yàn)試題知識(shí)分類分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)可以看出：

（1）概念性知識(shí)與程序性知識(shí)是試卷突出考查的重點(diǎn)，約是事實(shí)性知識(shí)與反省認(rèn)知知識(shí)總和的2倍。其中，程序性知識(shí)所占比重最大，它對應(yīng)的是“如何做”的問題。這就要求學(xué)生要真實(shí)掌握實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)操作步驟，強(qiáng)化動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ邆淞己玫膶?shí)驗(yàn)素養(yǎng)。而概念性知識(shí)的考查重點(diǎn)是要求學(xué)生有相應(yīng)的物理觀念，具備解決一些簡單問題的基本能力。

（2）與高考實(shí)驗(yàn)考查中突出反省認(rèn)知知識(shí)、強(qiáng)調(diào)能力立意不同[3]，“小高考”的考查更突出知識(shí)立意，所以反省認(rèn)知知識(shí)的考查比概念性知識(shí)、程序性知識(shí)相對要少，但也占總比例的20%，說明試題的考查更加靈活，對學(xué)生的創(chuàng)造性能力也有一定的要求和期待。

（3）事實(shí)性知識(shí)的考查雖然比重較小，但它仍是“小高考”測試當(dāng)中不可或缺的重要組成部分，要求學(xué)生掌握一定的最基本的物理知識(shí)，知識(shí)雖簡單，但也不可忽視。

再對每一類知識(shí)維度對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)試題分?jǐn)?shù)及占比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到了按年份變化的趨勢，如圖2、圖3所示。

圖2 布魯姆4個(gè)知識(shí)維度對應(yīng)歷年實(shí)驗(yàn)題目分?jǐn)?shù)變化趨勢圖

圖3 布魯姆4個(gè)知識(shí)維度對應(yīng)題目分?jǐn)?shù)占當(dāng)年實(shí)驗(yàn)試題總分百分比堆積面積圖

通過結(jié)合Excel的趨勢輔助線功能分析圖2，可以看出從總體上事實(shí)性知識(shí)的考查在波動(dòng)中呈下降趨勢，概念性知識(shí)的變化較為平穩(wěn)，程序性知識(shí)、反省認(rèn)知知識(shí)的考查在波動(dòng)中都呈上升趨勢，且程序性知識(shí)的比重上升最為顯著。由此可以看出，“小高考”的實(shí)驗(yàn)考查從要求學(xué)生了解簡單的物理概念、實(shí)驗(yàn)原理、基礎(chǔ)事實(shí)，轉(zhuǎn)向重視如何正確地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、誤差的分析提出了更高的能力要求。

圖3各部分的陰影面積代表了各知識(shí)維度下的實(shí)驗(yàn)試題所占比重。可以看出，2007—2011年間，基本以事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)為主，程序性知識(shí)占比較小，除了2009年出現(xiàn)反省認(rèn)知知識(shí)考查外，其他4年當(dāng)中都未涉及。該階段強(qiáng)調(diào)學(xué)生對基本物理知識(shí)的掌握。從2012年開始，程序性知識(shí)與反省認(rèn)知知識(shí)的比重有了大幅的增長，而事實(shí)性知識(shí)的比重下降明顯，有幾年都未曾涉及該類知識(shí)的考查。該階段對于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ辛烁叩囊螅纾?014年第25題實(shí)驗(yàn)題，實(shí)驗(yàn)的考查不僅涉及到實(shí)驗(yàn)儀器的校正、對實(shí)驗(yàn)圖像的分析和解讀等，而且要求能提出自己的解決方案[4]。這樣的知識(shí)維度比例設(shè)置也更符合現(xiàn)在提出的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。

4 研究啟示

4.1 突出實(shí)驗(yàn)原理，滲透物理思想

實(shí)驗(yàn)原理是進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)探究的前提、基礎(chǔ)與核心，只有深刻理解實(shí)驗(yàn)的原理，才能更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，體會(huì)實(shí)驗(yàn)背后蘊(yùn)含的物理思想[5]。

物理思想的內(nèi)涵是十分豐富的，有著極強(qiáng)的育人功能，可培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密邏輯思維和歸納推理的能力。因此在教學(xué)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)突出實(shí)驗(yàn)原理的教學(xué)，滲透物理思想豐富的內(nèi)涵。

4.2 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作，倡導(dǎo)“做中思考、做中學(xué)”

從以上的數(shù)據(jù)分析中可以看出，“小高考”實(shí)驗(yàn)的考查從重事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)轉(zhuǎn)向更加重視程序性知識(shí)和反省認(rèn)知知識(shí)，尤其是解決“如何做”的程序性知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)操作中考查學(xué)生的知識(shí)與能力的掌握情況，所以實(shí)驗(yàn)的本源性教學(xué)還需落實(shí)到實(shí)驗(yàn)操作過程中。在教學(xué)與復(fù)習(xí)中，切不可從頭到尾地“講”實(shí)驗(yàn)，而要將更多的主動(dòng)性還給學(xué)生，讓他們親自動(dòng)手操作，在“做”的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題，并進(jìn)行反思。這樣學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的操作印象更加深刻，對結(jié)果、誤差的分析會(huì)更加透徹。

4.3 建立物理觀念，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

物理學(xué)科核心素養(yǎng)當(dāng)中一項(xiàng)重要的內(nèi)容就是“物理觀念”，具體指從物理學(xué)視角形成的對于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)；是物理概念和規(guī)律在頭腦中的提煉與升華；是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)[6]。具體在學(xué)業(yè)質(zhì)量水平中，與物理觀念相關(guān)的5級(jí)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平，概括起來，均強(qiáng)調(diào)“物理概念與物理規(guī)律及其相互關(guān)系和應(yīng)用”[7]。試卷當(dāng)中突出概念性知識(shí)與程序性知識(shí)考查的特點(diǎn)與物理觀念的培養(yǎng)不謀而合。“小高考”是一項(xiàng)更傾向于知識(shí)立意的考試，所以在教學(xué)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)著力于讓學(xué)生夯實(shí)過硬的基礎(chǔ)，清晰、準(zhǔn)確地理解基礎(chǔ)的物理概念，并能靈活地應(yīng)用物理規(guī)律解決一些常見的、簡單的問題。在這基礎(chǔ)之上，再去進(jìn)一步培養(yǎng)他們的探究能力和創(chuàng)新能力。