中考物理設計實驗考查的指向和命題建議
——以2020年天津市中考物理第24題為例

郜建輝

(天津市紅橋區教師發展中心，天津 300131)

中考是初中教學的“風向標”[1]. 基于物理學科的特點，中考對物理學科的考查，既是新一輪課程改革的體現，也是對學科核心素養中關鍵能力的考核. 因此，中考命題中物理實驗的考查不僅要體現學科的特點，還要體現基礎教育發展的新要求. 本文以2020年天津市中考物理第24題為例[2]，詳細分析了在中考試題命題過程中，物理設計實驗題在學科考查、課程標準、學科核心素養以及課程改革新理念等4個方面的指向，并且給出了命題建議.

1 2020年天津市中考物理第24題

“停課不停學”期間，小明在“云課堂”中學習了密度計的相關知識后，想用家中可用器材(如圖1所示)，測出一枚新鮮雞蛋的密度. 已知水的密度為ρ水，請你幫他設計一個測量雞蛋密度的實驗方案. 要求：

1)寫出主要的實驗步驟及所需測量的物理量：________；

2)寫出雞蛋密度的數學表達式________(用已知量和測量量表示).

圖1 試題附圖

2 物理設計實驗命題中各要求的體現

著眼當前，“考什么學什么”的現象還在影響課堂教學，并阻礙課程改革的深入開展. 如何發揮中考“指揮棒”的正面導向功能，由“求分”向“育人”轉變[3]，成為命題者思考的內容. 2019年11月,教育部印發的《關于加強初中學業水平考試命題工作的意見》指出：嚴格依據義務教育課程標準命題. 由于取消了考試大綱和考試說明，課程標準作為考試命題的唯一依據，促進了教學、命題、考試和育人一體化的進程. 2020年天津市中考物理試卷的第24題對此做出了很好的詮釋.

2.1 基于學科考查的指向

2.1.1 水平考試與選拔考試

學業水平考試是隨著課程改革推進而建立的大型教育考試制度，旨在保證學生全面完成國家規定的各學科課程[4]，考試同時還具有檢測、診斷、激勵和選拔的作用. 中考在具備水平考試功能的基礎上，應該兼具選拔的功能. 并且，中考作為義務教育階段的終結性考試，同時存在標準參照考試和常模參照考試的特點.

作為水平考試，“寫出主要的實驗步驟及所需測量的物理量”應是初中生學習2年物理后達標的基本要求；而通過思考，系統、全面、合理地設計實驗，正確寫出“雞蛋密度的數學表達式”則具有選拔考試的功能. 同時，物理作為以實驗為主的學科，教師就其內容為載體開展教學活動，實驗器材操作和實驗步驟的考查是對學生學習結果的檢驗，也是標準參照考試的內涵；而基于情景的復雜程度和試題難度系數的定位，又不能讓全體考生都正確、完整地作答，且體現合理的信度與效度，這具有常模參照考試的特點.

2.1.2 命題的基本原則

以國家的教育方針為指導，充分認識中考命題對于全面貫徹黨的教育方針的重要性，將其作為落實立德樹人根本任務的重要途徑，就會有“考試不只是評價,更是育人”的命題理念[3]. 所以，中考物理試題的命制應遵循以下原則：

1)“依標扣本”的原則. 課程標準是國家課程的基本綱領性文件，是國家對教育課程的基本規范和質量要求，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[5]. 課程標準對于命題有著及其重要的指導作用，不同歷史時期的課程標準或課程目標都反映當時國家對教育的要求. 新中國成立至今，共頒布了11個初中物理課程標準或教學大綱[6]，最近版本是教育部于2011年修訂的《義務教育物理課程標準(2011年版)》(以下簡稱《課標》)[7].

所謂“依標扣本”,是命題遵照《課標》要求,緊扣教材內容. 第24題完全遵守了《課標》中對“認識物質的屬性”的知識與技能要求；“通過參與科學探究活動，學習擬訂簡單的科學探究計劃和實驗方案，有控制實驗條件的意識”和“經歷信息處理過程，有對信息的有效性、客觀性做出判斷的意識”的過程與方法的要求；“有學習物理的興趣，能保持對自然界的好奇，樂于探索自然”和“有將科學技術應用于日常生活，樂于探究日常用品或新產品中的物理學原理”的情感、態度和價值觀要求. 將密度的核心概念作為命題內容，以設計實驗的方式考查學生對教材中“測密度實驗”這一重點知識的學習.

2)情景式命題真實的原則. 隨著課改的不斷深入，試題的內容聯系社會實際和學生生活是必然趨勢. 試題的情景設置要以實際現象和實際問題為主，體現情景的真實性. 同時，考慮學生實際生活和已有的學習經歷，體現情景設置的適切性，以此引導教學活動的多樣性.

第24題以“在家利用身邊簡單易得的器材，測出一枚新鮮雞蛋的密度”為情境，符合天津地區，以致北方地區學生的生活實際. 在北方，人們有利用鹽水和雞蛋自制咸雞蛋的生活習慣. 學生在此環境中成長，對其自然不陌生，以此為試題情景，考生感到親切、自然，降低了作答此題的焦慮感. 此題凸顯了知識學習、生活實際、考試要求與情景式命題之間的適切性.

3)創新性原則. 中考命題在兼顧水平考試和選拔考試的基礎上，還要有創新. 這就要求命題時，以考查學生的學科能力發展情況為目標，弱化識記性知識的考查，提高學生綜合運用所學知識及學科思想分析問題和解決問題的能力，考查創造性思維，保證題目的開放性和探究性[8].

第24題兼顧了從能力的立意、綜合運用所學知識分析實際生活中的問題，到以生活情境為背景，考查學生的學科能力發展情況；以答案不唯一的設計，考查學生的創造性思維，保證題目的開放性和探究性，全面契合了命題的創新性原則.

2.2 基于課程標準的指向

課程標準是國家課程的基本綱領性文件，是考試命題的依據. 在課程標準中蘊含著學科育人、全程育人、全面育人的思想，這也是中考命題的指針方向. 以《課標》的要求審視第24題，有以下內容的表現.

2.2.1 認真秉承初中物理學科的課程理念

義務教育階段的物理課程不僅應注重科學知識的傳授和技能的訓練，而且應注重對學生科學態度、科學精神的培養；應注重課程與生產、生活實際及時代發展的聯系；應關注學生的認知特點，加強課程內容與學生生活、現代社會和科技發展的聯系，培養學生的社會責任感和正確的世界觀[7]. 《課標》中的課程理念包括“從生活走向物理，從物理走向社會”的內容. 要求教學要貼近學生生活，符合學生的認知特點，激發學生的學習興趣，讓學生通過學習和探索掌握物理學的基礎知識與基本技能，并將其運用于實踐，為以后的學習、生活和工作打下基礎.

第24題從腌咸雞蛋的生活實際出發，通過密度與浮力知識的整合，研究漂浮與懸浮現象，滿足“從生活走向物理”的理念要求；利用家中可用器材進行實驗，培養了學生設計方案、選取器材、尋找問題答案的思維能力，間接地體現了“從物理走向社會”的理念.

2.2.2 全面契合初中物理學科的課程目標

在義務教育課程中，初中物理學科的課程目標是學生在知識與技能，過程與方法，情感、態度和價值觀方面得到發展. 就第24題而言，“寫出主要的實驗步驟及所需測量的物理量”滿足了《課標》在知識與技能方面的要求(有初步的實驗操作技能，會用簡單的實驗儀器，能測量一些基本的物理量，會寫簡單的實驗報告)，滿足了《課標》在過程與方法方面的要求(通過參與科學探究活動，學習擬訂簡單的科學探究計劃和實驗方案)，滿足了《課標》在情感、態度和價值觀方面的要求(社會實踐的意識，樂于探究日常用品或新產品中的物理學原理). 所以說，第24題符合初中物理學科《課標》的課程目標.

2.2.3 準確反映初中物理學科的課程評價

新課程倡導“立足過程，促進發展”的學生評價觀. 在第24題中，考慮了“學生的不同，思考就會有不同”，并以此進行了多元的結果設計，促進了學生的全面發展. 在評價內容上，將知識與技能，過程與方法，情感、態度和價值觀3方面提出的課程目標進行整體性評價，防止了忽視任何一方面所造成的學生發展偏頗. 在評價方式上，突破了紙筆測驗的局限性，加強了試題的實踐性、探究性和開放性，引導學生關心生活中的物理現象，有效發揮實驗類型試題的功能.

2.3 物理學科核心素養的指向

教育和教學是不可分割的，在學科教學中培養學生的核心素養，是對“三維目標”的發展與提升. 所以，中考命題時，題目的設置也要指向學科的核心素養. 第24題中，物理學科核心素養體現在物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任4個維度.

2.3.1 物理觀念

物理觀念是從物理學視角形成關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識，是物理概念和規律等的提煉和升華，其中物質觀念是重要的組成部分. 在第24題中，沒有簡單地對密度和浮力知識進行識記性的考核，而是通過情景，整合了學生對物質特性客觀存在的認識，促使學生完成了實踐-認識-再實踐-再認識的認知過程.

2.3.2 科學思維

科學思維是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，是基于經驗事實構建理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等科學思維方法的內化；是基于事實證據和科學推理，對不同觀點和結論提出質疑、批判，進而提出創造性見解的能力與品質. 其中模型構建、科學推理、科學論證和質疑創新是科學思維的主要要素.

抓住主要因素，忽略次要因素，突出客觀事物的本質特征，可構建物理模型. 構建物理模型不僅是學科素養，也是研究問題的科學思維方法. 物理模型一般可分為物質模型、狀態模型和過程模型3類. 物質模型分為實體物質模型和場物質模型，第24題中的簡易密度計屬于直接模型或實體物質模型. 而從雞蛋處于漂浮狀態研究，該題又是狀態模型. 所以，該題從ρ雞蛋=ρ鹽水的科學論證方法(轉換法)到雞蛋在鹽水飽和前達到懸浮狀態的處理，不論構建物理模型，還是對學生思維嚴謹性的考核，以及解題過程中正確的推理過程的考核，都凸顯了對科學思維的考查.

2.3.3 科學探究

提出問題、形成猜想和假設、設計并進行實驗、獲取和處理信息、基于證據得出結論并做出解釋，以及對實驗過程和結果進行交流、評估、反思，是對學生實驗探究能力的基本要求. 第24題是設計實驗題目，基于天津物理中考試卷的設置特點和考查定位，重點考查了學生實驗設計、獲取和處理信息、基于證據得出結論并做出解釋的能力，并以開放性的設計，間接考查了學生對實驗過程和結果進行交流、評估和反思的能力.

2.3.4 科學態度與責任

物理學科的價值體現在了解科學本質、擁有科學態度和科學倫理，逐漸形成對科學和技術的正確態度以及責任感. “停課不停學”期間，小明響應國家號召，居家不出，這體現了小明具有社會責任感；利用“云課堂”堅持學習，保持積極的生活態度和學習觀；“用家中可用器材”進行實驗，不僅是能力的體現，更是在“困境”中保持科學態度的體現.

2.4 基于課程改革的指向

在新課程改革中，“以學生為中心”的原則可促使學生對知識產生強烈的興趣，最大限度地發揮學生的潛能，達到最優的學習效果. 所以，中考試題也要體現先進的理念、教學方式和評價方式.

2.4.1 STEAM教育的體現

2016年教育部發布的《教育信息化“十三五”規劃》提出：積極探索信息技術在跨學科學習(STEAM)教育、創客教育等新的教育模式中的應用，促進學生的全面發展. 2017年6月《中國STEM教育白皮書》指出：將跨學科STEM教育納入國家創新型人才培養戰略，是全社會共同參與的教育創新實踐. 可見，STEM和STEAM教育已是國家層面的要求[9]. 不論是作為學習方式和教學策略，還是指導考試試題命制，STEAM都是利用問題，強化學生對復雜概念的理解和解決問題. 在第24題中，對實驗過程整體、嚴謹的設計體現科學性；簡易密度計的制作和實驗步驟的考查體現了技術與工程方面的要求；對結論的嚴謹推導過程離不開數學工具的支持；“停課不停學”“云課堂”的背景設置體現了人文因素.

2.4.2 學生“不確定性”思維的培養

隨著考試大綱和考試說明的取消，只需機械記憶的試題越來越少，考查學生思維過程、創新意識、分析和解決問題的能力的題目不斷增加. 中考物理命題中，在保證考試測評的科學嚴謹、公平合理的基礎上，更要重視考查學生的“不確定性”思維. 將考查學生“適應個人和社會發展需求、解決復雜問題和適應不確定情境的必備品格和關鍵能力”作為命題的出發點，保障完成教學目標與內容、教學應達到的深淺程度、教學實施方式和評價方式等要求. 因此，試題命制中要緊扣課程標準，確保每道題都“依標”有據，避免教師“過度教學”，改善學生課業負擔過重的現狀[3]. 在第24題中，儀器選擇體現實驗過程的“不確定性”，設計方案體現知識內容整合和學習能力的“不確定性”，體現了對學生“不確定性”思維的考查.

3 對物理設計實驗命題的建議

綜上所述，通過對2020年天津市中考物理第24題的分析可以看出，基于初中物理學科的特點,設計實驗題目遵循課程標準，全面落實學科核心素養的指向，踐行課程改革的理念，滿足中考對學科考查的要求. 這說明中考物理實驗命題不論是命題體系，還是題目設置與設計方面都已成熟，試題具有風格特點鮮明，考查內容全面、豐富的特點. 故此，對于物理設計實驗題目的命制提出以下建議：

3.1 以生定考，突出題目的適切性

中考試題的命制要針對區域性考生的實際情況，突出題目的適切性. 即：根據當地考生特點和地域習慣設置情景；針對區域性教學實際設定難度系數和問題梯度. 一道好的物理設計實驗題目的命制，不僅體現學科領域內的知識要求和技術要求，還要充分考慮到學生的接受度和適應度.

3.2 以學定考，突出學科的根本性

物理是實驗的科學. 在物理學習中，設計實驗是幫助學生建立概念認知、培養能力、發展智力的重要手段. 設計實驗題目的命制應做到：

1)設計實驗題型要綜合考查物理學科對實驗的各項要求，例如實驗原理的確定、器材的選擇、步驟的實施、結論的表述等方面的要求，以便很好地體現物理學科的實驗屬性.

2)設計實驗題型要充分突出分析和解決問題的學科特點. 物理學科對分析和解決問題的要求很高，例如在設計實驗題如何發現隱含條件，如何優化實驗方案與實驗步驟，等等，都是其他題型不能替代的[10].

4 結束語

中考是義務教育階段的終結性考試，是全面衡量初中生能否達到畢業要求的水平考試，而考試結果又是高級中學招生錄取的主要依據. 所以，它具有“兩考合一”的功能. 依據中考物理學科考試標準及試卷結構的要求,通過設計實驗題目的考查，不僅可以改變物理實驗教學重實驗結論、輕實驗過程，重驗證操作、輕探索過程，甚至“說實驗、背實驗”的錯誤傾向，還能通過設計實驗題目，在體現中考物理學科試卷設計科學性、規范性、公平性的前提下，落實學生的核心素養，涵養學生的科學素養，助力學生的全面發展.