初中物理學(xué)業(yè)水平考試命題如何承載對核心素養(yǎng)的考查
——以科學(xué)思維和科學(xué)探究的命題為例

蔣煒波 趙 堅

（1.清華大學(xué)附屬中學(xué)，北京 100084；2.昆明市五華區(qū)基礎(chǔ)教育發(fā)展研究院，云南 昆明 650031）

新課標(biāo)于2022年4月正式發(fā)布，核心素養(yǎng)是初中物理課程育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力.初中物理核心素養(yǎng)，主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.［1］核心素養(yǎng)培養(yǎng)的落實需要通過教學(xué)來貫徹，需要通過學(xué)業(yè)水平考試（俗稱“中考”）來檢驗.做好中考命題評價工作，是實現(xiàn)對核心素養(yǎng)達(dá)成效果考查的關(guān)鍵.本文試圖在高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)評價策略的基礎(chǔ)上，［2－6］結(jié)合近幾年部分省市的中考試題，以科學(xué)思維和科學(xué)探究的命題為例，就中考命題如何承載對核心素養(yǎng)水平進(jìn)行有效考查的問題，作一些初步探討.

1 科學(xué)思維的命題評價策略

科學(xué)思維是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式；是建構(gòu)物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運用；是基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同信息、觀點和結(jié)論質(zhì)疑和進(jìn)行批判，予以檢驗和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的品格與能力.主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素.

1.1 科學(xué)思維學(xué)業(yè)質(zhì)量要求

新課標(biāo)針對科學(xué)思維提出了明確的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求.在熟悉的情境中，會用所學(xué)模型分析常見的實際問題.在進(jìn)行簡單的物理實驗和其他實踐活動中，能對活動中的信息進(jìn)行歸納推理，得到物理結(jié)論，在面對日常生活中的實際問題時，能運用所學(xué)物理概念、規(guī)律進(jìn)行簡單的演繹推理，得到結(jié)論，能依照證據(jù)形成自己的看法，具有利用證據(jù)進(jìn)行論證的意識.在獲取信息時，有判斷信息的可靠性和合理性的意識，能從物理學(xué)視角對生活中不合理的說法質(zhì)疑并說出理由，發(fā)表自己的見解.

1.2 指向科學(xué)思維評價的學(xué)業(yè)水平考試命題

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)下，科學(xué)思維的命題評價可以從模型建構(gòu)、推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新3個方面進(jìn)行，［3］初中物理新課標(biāo)對科學(xué)思維的要求比高中略低，尤其在陌生情境和創(chuàng)造創(chuàng)新方面.鑒于此，初中學(xué)業(yè)水平考試的命題，也可以從模型建構(gòu)、推理論證、辨析質(zhì)疑3方面進(jìn)行.

（1）從模型建構(gòu)進(jìn)行命題.

初中階段學(xué)生更多的是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識和簡單規(guī)律，接觸到的復(fù)雜規(guī)律較少，新課標(biāo)要求學(xué)生掌握的物理模型也簡單且有限，因此，模型建構(gòu)的考查應(yīng)主要從學(xué)生熟悉的生活情境和實驗情境入手，不應(yīng)過多涉及物理研究領(lǐng)域和科技前沿領(lǐng)域.具體如例1所示.

例1.（北京2015）若假想地磁場是由地球內(nèi)部一塊大磁鐵產(chǎn)生的，圖1所示的4個示意圖中，能合理描述這塊大磁鐵的是

圖1

答案：B.

例1考查的是學(xué)生熟悉的地磁場情境，教學(xué)中要求學(xué)生認(rèn)識到地磁場的磁極位置和磁場分布，因此命題考查建構(gòu)地磁場的“大磁鐵”模型，這一類命題指向基礎(chǔ)，對學(xué)生而言難度不大.

（2）從推理論證進(jìn)行命題.

推理論證是高中階段物理思維考查的重要方式，但由于初中物理課程涉及到的計算規(guī)律模型偏少，并且受限于數(shù)學(xué)工具的匱乏，因此鮮有復(fù)雜的推理論證計算命題.但這并不意味著弱化推理論證的考查，各省市的中考命題中，推理論證的計算所占比重仍然較大，并且借助實驗命題考查學(xué)生的推理論證能力，實踐操作也已經(jīng)非常成熟.具體如例2所示.

例2.（北京2022）為研究熱敏電阻R2的阻值與溫度的關(guān)系，小京按圖2所示的電路進(jìn)行實驗，其中電源兩端電壓U不變，R1為定值電阻.實驗中，他將已做防水處理的熱敏電阻R2先后浸沒在溫度為t1、t2和t3的水中，閉合開關(guān)，分別讀出對應(yīng)電流表A的示數(shù)I1、I2和I3，發(fā)現(xiàn)I1＜I2＜I3.已知t1＜t2＜t3，請分析并說明熱敏電阻R2的阻值與溫度的關(guān)系.

圖2

答案：電源兩端電壓U不變，R1為定值電阻，依據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路特點，可得R2＝U／IR1，在t1＜t2＜t3的情況下，I1＜I2＜I3，可得出熱敏電阻R2的阻值逐漸變小，因此熱敏電阻R2的阻值隨溫度的升高而減小.

例2基于電學(xué)實驗情境，考查歐姆定律、電阻定律等知識，并通過推理論證命題，既有區(qū)分度又銜接高中，嘗試探索了一條在初中階段考查物理科學(xué)思維的可行策略.新課標(biāo)理念下，綜合運用文字和公式完成既定情境下的推理論證的命題，是值得借鑒和推廣的.［4］

（3）從辨析質(zhì)疑進(jìn)行命題.

質(zhì)疑創(chuàng)新是科學(xué)思維的重要部分，但受限于初中階段學(xué)生的認(rèn)知水平，各省市的中考命題中也很少出現(xiàn)針對學(xué)生創(chuàng)新能力的考查.現(xiàn)有的命題主要包括概念、規(guī)律、模型的辨析以及對結(jié)論和得到結(jié)論的過程進(jìn)行質(zhì)疑.具體如例3所示.

例3.（北京2021）勤思考、愛交流的小琴對電磁的知識進(jìn)行了總結(jié)，并與小文進(jìn)行交流，小文認(rèn)為小琴總結(jié)的結(jié)論有的正確，有的錯誤.小琴總結(jié)的下列結(jié)論中正確的是

（A）導(dǎo)體中的負(fù)電荷在做定向移動時一定產(chǎn)生磁場.

（B）改變磁場的方向，通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向就發(fā)生改變.

（C）閉合回路的導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電流.

（D）指南針在地磁場中靜止時，指南針的N極受到地磁場的作用力.

答案：（A）（D）.

例3是各省市中考命題中較為常見的題型，考查學(xué)生對物理概念規(guī)律的認(rèn)識辨析，這一類命題通常基于教學(xué)過程和學(xué)習(xí)情境，直接指向科學(xué)思維，并且要求學(xué)生具備一定的由知識規(guī)律提煉升華而來的物理觀念，對學(xué)生頗有一定的難度，尤其那些針對易錯概念的辨析命題.

此外，在一些實驗命題中，也要求學(xué)生具備一定的實驗反思、評估、分析能力，其背后仍然是指向了科學(xué)思維，對學(xué)生的核心素養(yǎng)考查極為綜合.這類以實驗為情境載體的命題，能有效地將科學(xué)思維與科學(xué)探究融合，是值得嘗試的命題策略.

2 科學(xué)探究的命題評價策略

科學(xué)探究是指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂方案、獲取與處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能力.科學(xué)探究主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素.

2.1 科學(xué)探究學(xué)業(yè)質(zhì)量要求

新課標(biāo)針對科學(xué)探究提出了明確的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求.能針對一些現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)并提出要探究的物理問題，能根據(jù)經(jīng)驗和已有知識作出猜想與假設(shè).能針對提出的問題，運用控制變量法等制訂比較合理的科學(xué)探究方案，會正確使用學(xué)生必做實驗所涉及的實驗器材，并根據(jù)實驗方案進(jìn)行規(guī)范、安全的實驗操作，會正確讀取和記錄實驗數(shù)據(jù)，能排除簡單的實驗故障.能根據(jù)實驗?zāi)康恼硇畔ⅲ瑫煤唵蔚膱D像或表格描述信息，能通過信息比較或圖像分析發(fā)現(xiàn)其中的特點，進(jìn)行初步的因果判斷，形成結(jié)論并作出解釋.能表述物理問題，會用物理學(xué)術(shù)語、符號、圖表等描述探究過程，說明探究結(jié)果，撰寫簡單的科學(xué)探究報告.

2.2 指向科學(xué)思維評價的學(xué)業(yè)水平考試命題

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)下，科學(xué)探究的命題評價可以從實驗方案、信息處理、實驗評估3個方面進(jìn)行，［5］初中物理新課標(biāo)對科學(xué)探究的要求比高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)更基礎(chǔ)更全面，并降低了探究活動中對數(shù)據(jù)處理的要求.鑒于此，初中學(xué)業(yè)水平考試的命題，也可以考慮從實驗方案、信息處理、實驗評估3方面進(jìn)行.

（1）從實驗方案進(jìn)行命題.

關(guān)于實驗方案的命題，一直都存在于歷屆中考命題中，針對的都是學(xué)生較為熟悉的實驗情境，最常見的是讓學(xué)生完成實驗步驟的補(bǔ)充.但也有需要學(xué)生完全自主進(jìn)行實驗方案設(shè)計的命題，頗有難度，具體如例4所示.

例4.（山西2022）六一兒童節(jié)前夕，小明妹妹所在的幼兒園將要舉辦“親子滑草”比賽，比賽須知如圖3所示.為了贏得比賽，他們?nèi)疫M(jìn)行了討論.小明認(rèn)為：高度一定，越陡的坡用時應(yīng)越短，要選擇最陡的坡.媽媽認(rèn)為：體重越大，滑行用時越少，應(yīng)讓體重最大的爸爸和妹妹參加.請你選擇小明或小明媽媽的觀點設(shè)計一個實驗進(jìn)行探究，為優(yōu)化參賽方案提供建議.

圖3 比賽須知

（1）實驗器材：__________________________；

（2）實驗步驟：__________________________；

（3）實驗結(jié)論：__________________________.

答案：

（1）實驗器材：兩個木塊、木板、停表、金屬片；

（2）實驗步驟：

① 用一木塊和木板設(shè)計一個斜面，將金屬片固定在斜面底端；

② 用停表測出另一木塊從斜面某一高度由靜止滑下到撞擊金屬片所用時間t1；

③ 增大斜面的坡度，用停表測出同一木塊從斜面同一高度由靜止滑下到撞擊金屬片所用時間t2；

（3）實驗結(jié)論：若t1＞t2，選擇較陡的滑草坡參賽；若t1＝t2，任選一滑草坡參賽；若t1＜t2，選擇較緩的滑草坡參賽.

可以看到，這類命題給學(xué)生的有效信息提示有限，給學(xué)生留下了廣闊的發(fā)揮空間，雖然對閱卷工作帶來了不小的挑戰(zhàn)，但無疑非常有利于對學(xué)生素養(yǎng)能力的全面檢測.命題還能夠引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中注重實驗的設(shè)計，注重操作的規(guī)范性、流程的合理性、處理的嚴(yán)密性，對提升學(xué)生的探究素養(yǎng)極為有利.

考慮到初中階段的義務(wù)教育性質(zhì)，結(jié)合學(xué)生的實際認(rèn)知水平，此類命題應(yīng)盡量選擇學(xué)生熟悉的情境.此外，相比完整的方案設(shè)計，針對實驗方案步驟進(jìn)行補(bǔ)充，應(yīng)該是更加普適的命題方式.

（2）從信息處理進(jìn)行命題.

實驗數(shù)據(jù)的處理一直都是各省市中考的必考題，諸如實驗儀器讀數(shù)、實驗數(shù)據(jù)運算、實驗結(jié)論歸納、實驗圖表、實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用等等.相較高中而言，初中物理實驗命題，減少了通過較復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算分析選擇實驗器材的考查，這是符合學(xué)生實際情況的.此類命題具體如例5所示.

例5.（北京2021）在探究水沸騰過程中溫度隨加熱時間變化的特點時，小宇應(yīng)通過觀察_________判斷水是否沸騰.待水沸騰后，小宇測量并記錄的實驗數(shù)據(jù)如表1所示，請你根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)歸納出實驗結(jié)論：____________________.

表1

答案：是否有大量氣泡冒出水面；水沸騰過程中，隨加熱時間增加，溫度不變.

例5考查實驗數(shù)據(jù)處理分析.實驗數(shù)據(jù)的獲取和處理，是建立在教學(xué)實驗情境基礎(chǔ)之上的，是在新課標(biāo)要求的學(xué)生必做實驗中完成考查.另外，初中階段學(xué)生的數(shù)學(xué)工具也較為有限，因此命題考查應(yīng)該定位為基礎(chǔ)題型，情境不能過于復(fù)雜，旨在檢測學(xué)生的基本數(shù)據(jù)處理能力，重點引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成基本的實驗規(guī)范.

（3）從實驗評估進(jìn)行命題.

實驗方案的評估，是一種基于分析評價思維的實驗命題，常見的包括實驗問題的提出和猜想、實驗故障的深究和排除、實驗方案能否成功地評估、實驗存在問題的改進(jìn)等.相比設(shè)計實驗需要學(xué)生完全自主設(shè)計方案解決問題而言，實驗評估的命題學(xué)生答題文字量較少，實驗信息提示較多，答題規(guī)范較為明確，學(xué)生容易入手作答.具體如例6所示.

例6.（北京2021）小圓想探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻之間的關(guān)系，他利用干電池、電流表、電壓表、多個阻值不同且已知的定值電阻、開關(guān)及導(dǎo)線，設(shè)計了如圖4所示的電路.實驗中，他將定值電阻R接入電路中，讀出相應(yīng)的電流表的示數(shù)并觀察電壓表的示數(shù)，記錄實驗數(shù)據(jù).將R換為不同阻值的另一個電阻后，小圓觀察到電壓表的示數(shù)增大了.小圓意識到自己的實驗設(shè)計不能實現(xiàn)探究目的.

圖4

（1）請你寫出小圓的實驗設(shè)計不能實現(xiàn)探究目的的原因：__________________________；

（2）請你畫出能夠?qū)崿F(xiàn)探究目的的電路圖（可以添加適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑模?/p>

（3）依據(jù)你設(shè)計的電路圖，針對小圓不能實現(xiàn)探究目的的原因，寫出操作的方法.

答案：

（1）不能控制電阻兩端的電壓不變；（2）電路圖見圖5；（3）更換不同阻值的電阻后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P，使電壓表的示數(shù)與上次示數(shù)相等.

圖5

例6以探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻之間關(guān)系為載體，考查對經(jīng)典實驗中存在的問題評估，它要求尋找到存在的問題并提出解決的方法，學(xué)生答題過程中幾乎不需要使用復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，更多的是基于物理實驗探究的規(guī)范和邏輯進(jìn)行作答，符合新課標(biāo)理念要求下的核心素養(yǎng)評價命題.

3 啟示與展望

3.1 創(chuàng)設(shè)試題情境，承載核心素養(yǎng)

高考評價體系明確提出“一核、四層、四翼”的基本內(nèi)涵，［7］通過創(chuàng)設(shè)試題情境，為學(xué)生搭建能力的展示平臺，可以有效激發(fā)學(xué)生的核心素養(yǎng)表現(xiàn)，讓學(xué)生解決問題的整個過程得以清晰地顯現(xiàn)出來，從而完成對核心素養(yǎng)的考查.

中考命題雖然不像高考那樣有統(tǒng)一的綱領(lǐng)性文件指導(dǎo)命題，但是從初高中銜接培養(yǎng)的角度出發(fā)，既然課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實現(xiàn)了初高中“一體化”，那么命題評價的統(tǒng)一也理所應(yīng)當(dāng).中考命題可以借鑒高考對試題情境的要求，選取素材創(chuàng)設(shè)適合初中學(xué)生的試題情境，立足學(xué)生的基礎(chǔ)全面發(fā)展，以核心價值為引領(lǐng)，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，通過對知識和能力的考查，完成對初中物理核心素養(yǎng)的評價.

但對于高考命題中涉及到的生活實踐類情境和學(xué)習(xí)探索類情境，［8］在中考命題時需要進(jìn)行弱化，選擇學(xué)生熟悉的情境進(jìn)行命題，對一些基礎(chǔ)層面的推理論證，多一些處于奠基作用的實驗探究考查，多一些實踐內(nèi)容的綜合評價，應(yīng)該是新課標(biāo)理念下中考命題的大方向.

3.2 豐富試題維度，素養(yǎng)評價全面

每一個中考命題都應(yīng)該在學(xué)科核心素養(yǎng)的多個層面有所反應(yīng)，從而提高命題的核心素養(yǎng)覆蓋維度，提升命題評價的有效性，以高質(zhì)量的命題完成明確的核心素養(yǎng)評價.

基于素材創(chuàng)設(shè)情境命制的試題，在核心素養(yǎng)維度的覆蓋方面具有天然的優(yōu)勢，雖然情境會給學(xué)生增加一定的信息獲取和處理難度，但這正是綜合考查素養(yǎng)能力的抓手所在.那些缺少情境支撐的、單一依靠記憶完成的試題，在核心素養(yǎng)評價方面過于狹窄，并不符合新課標(biāo)的理念要求.

命制素養(yǎng)維度豐富的試題，必然帶來初中物理教學(xué)的變革，學(xué)科教學(xué)中需要創(chuàng)設(shè)豐富的教學(xué)情境，學(xué)科育人中需要創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)牡掠榫常?］考試評價中需要創(chuàng)設(shè)合理的試題情境.依據(jù)高中階段以命題評價核心素養(yǎng)的實踐經(jīng)驗來看，只有借由情境承載初中物理核心素養(yǎng)各個維度的培養(yǎng)，才能讓學(xué)生熟悉在情境中去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題，從而最終在試題情境中游刃有余.

3.3 命題因地制宜，統(tǒng)籌兼顧差異

當(dāng)前階段，中考命題多以州市為單位進(jìn)行，并沒有進(jìn)行統(tǒng)一.義務(wù)教育具有基礎(chǔ)性、全面性和強(qiáng)制保障性，各地區(qū)自主命題，是基于早期教育水平極不均衡的考量，各地區(qū)結(jié)合自己的教育實際情況開展命題，符合義務(wù)教育的性質(zhì).但隨著社會的發(fā)展進(jìn)步和教育改革的不斷深入，國家對義務(wù)教育不斷投入保障，各地區(qū)的義務(wù)教育水平已經(jīng)明顯進(jìn)步.在這一背景下，繼續(xù)保持各地區(qū)自主命題，反而不利于義務(wù)教育的全局發(fā)展.

2022年3月末，在新課標(biāo)發(fā)布前夕，教育部印發(fā)了《關(guān)于做好2022年中考命題工作的通知》，要求尚未實行省級統(tǒng)一命題的省份，特別是命題單位存在命題管理不完善、條件保障不到位、命題人員數(shù)量不足、命題質(zhì)量不高等問題的省份，要積極創(chuàng)造條件，力爭2022年實現(xiàn)省級統(tǒng)一命題，確保命題質(zhì)量.不具備條件的省份，要研究提出加快推進(jìn)省級統(tǒng)一命題的工作方案，明確時間表、路線圖，到2024年實現(xiàn)中考省級統(tǒng)一命題.［10］

因此，整合全省的教育資源，開展以省為單位的中考命題已勢在必行.然而，做到這一點并不容易，這要求以省為單位切實做好全省的義務(wù)教育工作，盡快縮小教育差異，讓老百姓充分享受公平、優(yōu)質(zhì)的義務(wù)教育.這時候，因地制宜做好考試命題的統(tǒng)籌規(guī)劃，在兼顧省份之間差異的同時力求逐漸縮小差異，通過以考試評價引領(lǐng)規(guī)范教育教學(xué)水平和質(zhì)量提升，既是切實落實新課標(biāo)的有效途徑，也是提升義務(wù)教育水平的必由之路.