高中物理學業水平合格性考試試題與課程標準的一致性研究

摘" "要：為檢驗高中物理學業水平合格性考試試題與課程標準的一致性，采用SEC模型，從知識內容和認知水平兩個方面分析試題與物理課程標準的一致性程度，從試題看核心素養測試的探索。研究結果表明，2022年三個省高中物理學業水平合格性考試試題與課程標準不具備統計學意義上的顯著一致性。試題對物理學科核心素養測試進行了積極探索，但仍存在有待改進的方面。最后提出依據課程標準的內容要求落實素養全面考查，遵循學業質量要求合理設置試題難度和題型，基于物理學科的本質實現科學探究能力的有效測評等建議。

關鍵詞：高中物理；學業水平合格性考試；物理課程標準；一致性分析；物理學科核心素養

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2024）2-0001-5

1" " 問題的提出

2014年國務院頒布《關于深化考試招生制度改革的實施意見》，啟動了新一輪高考綜合改革，分類考試和綜合評價等考試招生模式促使考試功能和考試形式都發生變化［1］。普通高中學業水平考試是根據國家普通高中課程標準和考試規定，旨在測量學生是否達到各學科規定的學業質量要求的考試評價。高中物理學科應依據《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》［2］（以下簡稱“課程標準”）中規定的內容，落實核心素養的課程目標和學業質量的基本要求來設計學業水平考試。高中物理學業水平考試分為合格性考試和等級性考試，已有研究多聚焦高中物理等級性考試試題與課程標準的一致性，少有學業水平合格性考試方面的研究。兩類考試在內容的廣度和深度、核心素養的水平層次、成績評定方式、考試功能等方面皆有不同，因而有必要開展合格性考試試題與課程標準的一致性研究，為基于課程標準的高中物理學業水平合格性考試命題提供參考，推進素養導向的物理教學改革的深化。

2" " 研究設計

2.1" " 研究對象

高中物理學業水平合格性考試是面向全體學生的考試，目的是考查必修課程的知識內容，含必修1、必修2、必修3。本文按照東、中、西部三個區域的劃分，各選取一個省的2022年高中學業水平合格性考試試題為研究對象，試題樣本分別為T1，T2，T3。采用內容分析法，從知識內容分布、認知水平分布維度對試題與課程標準的一致性程度進行分析，同時從試題看對核心素養測試的探索。

2.2" " 研究工具

“一致性”是指事物間的契合程度，該詞語在教育學研究領域常用于分析課程系統各要素間的吻合度［3］。本文采用美國學者安德魯·帕特（Andrew Porter）等構建的SEC（Surveys of Enacted Curriculum）模型［4］，分析試題與課程標準在內容主題和認知水平方面的一致性程度。

2.3" " 研究方法與過程

具體方法及過程分為以下五個方面：

（1）知識內容編碼與統計。必修1、必修2、必修3含有9個二級主題，每個二級主題含有對應的內容條目，如果一條內容條目包含多個知識內容，則每個知識內容記為一個頻次（刪除紙筆測試不能考查的內容）。對試題進行編碼與統計，細化解題過程，找出考查的知識內容以及對應的得分，按照考查內容的分值進行統計，并將相應的知識內容歸類到對應的二級主題，統計考查的知識廣度。對實驗題中只涉及實驗操作技能，并未考查具體知識內容的則不計入分值，如多用電表的基本操作，這類內容用于定性分析和討論。

（2）認知水平編碼與統計。參照布魯姆教育目標分類學中認知領域的分類，將知識內容劃分為了解、理解、應用三個層次水平。參考已有研究界定知識維度認知水平，了解層面指能對內容進行識別和再認，沒有邏輯推理和分析論證；理解是在了解的基礎上，能進行解釋和計算，分析圖像中的信息，有邏輯推理和論證；應用是在理解的基礎上，解決實際問題、制訂計劃、設計方案等［5］。

（3）依據SEC模型，確定內容主題和認知水平維度，構建二維矩陣。從內容主題和認知水平兩個維度對課程標準和試題進行編碼，構建“內容主題×認知水平”二維矩陣，經過標準化的數據處理后得到二維比率矩陣，依此比較考查的知識的思維水平。為保證統計分析的一致性和可靠性，三位研究者采取獨立編碼、討論協商的方式達到意見統一，經一致性檢驗，編碼的一致性系數為0.897，說明編碼結果可信。

（4）分析一致性水平。采用Matlab軟件將課程標準與試題的兩個比率矩陣數值代入一致性系數公式，得到一致性系數P，開展一致性分析。一致性系數P的計算公式為：

（5）比較試題與課程標準的知識內容分布、認知水平分布，以及定性討論試題對物理學科核心素養測試的探索。

3" " 研究結果

3.1" " 試題與課程標準的一致性整體比較

依據知識內容和認知水平的編碼與統計方法，確定課程標準與試題的知識內容以及認知水平分布情況，經過歸一化處理，形成課程標準與試題認知水平比率表（表1）。

將表1的數據代入一致性系數公式進行計算，得到試題與課程標準在0.05水平的參考臨界值和一致性系數（表2）。三份試題的一致性系數分別為0.655，0.619，0.644，對應的參考臨界值分別為0.785，0.785，0.782。比較發現，一致性系數P皆低于對應的參考臨界值，說明試題與課程標準不具備統計學意義上的顯著一致性。以下著重從知識內容分布、認知水平分布、對物理學科核心素養測試的探索等方面進行深入分析。

3.2" " 試題與課程標準的知識內容分布的比較

試題與課程標準的知識內容分布如圖1所示。結果表明，課程標準中必修1和必修2的知識內容分布比例接近，占比之和為55.10%，必修3的知識內容占比為44.90%。必修1含有“機械運動”“相互作用”“力與運動”等核心概念，必修2含有“功和能”“曲線運動”“萬有引力定律”“相對論時空觀”等核心概念，必修3含有“靜電場”“電路”“電磁場”“能源與可持續發展”等核心概念。由此看來，課程標準對力、運動和相互作用等學習內容有所側重。比較課程標準與試題的知識內容分布比例發現，三份試題對必修1的考查內容占比皆高于課程標準，對必修2的考查內容占比與課程標準基本相當，對必修3的考查內容占比皆低于課程標準。其中，T2卷對必修1和必修3的考查內容與課程標準有較大偏差，這說明試題對三個模塊考查內容的分布與課程標準有差異。

由表1可知，三份試題都沒有考查“相對論時空觀”的相關內容，這與王煥霞的研究結論基本一致［6］。兩份試題沒有考查“能源與可持續發展”的相關內容。“相對論時空觀”是與高速世界、宇宙起源與演化有關的內容，這些內容能讓學生知道研究高速世界需要構建物理模型，能進行科學推理與大膽想象，認識牛頓力學的局限性，體會科學理論具有相對持久性和穩定性，知道人類對自然的探索永無止境，幫助學生建立科學本質觀。“能源與可持續發展”的相關內容則體現了物理學是人類文化的組成部分，能讓學生更全面地認識能源開發與利用等是人類生存與發展面臨的全球性問題，體會節約能源與可持續發展的重要性。注重對學生的國際視野、全球意識等方面的培養，引導學生形成正確的科學價值觀，具有物理學的人文情懷，這也充分體現了物理學的功能，物理課程的育人價值對教學和評價所產生的積極影響應得到重視。

3.3" " 試題與課程標準的認知水平分布的比較

試題與課程標準的認知水平分布的整體比較如圖2所示，課程標準中約有57.10%的知識內容在認知水平上要求學生達到了解水平，約有30.60%的知識內容在認知水平上要求學生達到理解水平，約有12.30%的知識內容在認知水平上要求學生達到應用水平，認知水平分布占比約為6：3：1。通過試題與課程標準的認知水平比較發現，三份試題皆降低了對應用水平的考查，了解和理解水平的考查也存在偏差。例如，T1卷側重考查理解水平的知識內容，占比為55.00%；T3卷側重考查了解水平的知識內容，占比為71.90%，皆與課程標準的要求有偏差。分析發現，T3卷選擇題和非選擇題的分值占比為8：2，選擇題側重考查對概念和規律的識記或再現，這可能會降低對相應水平核心素養的考查要求。反之，如果偏重于知識的深度和廣度以及數學工具的應用，則會拔高合格性考試對物理學科核心素養的測試水平。例如，T1卷考查學生綜合運用電功、電勢、電勢差、電場強度、勻變速直線運動的規律等知識解決電荷在靜電場中的運動問題，題目問題情境復雜，知識結構化程度較高，思維能力要求較高，超出了學生的認知水平。總體看，試題認知水平分布與考查的難度有相當的關聯，這也是命題中應關注的問題。

進一步分析試題與課程標準的二級主題的認知水平分布（圖3），可以看出，試題考查的二級主題和認知水平的分布與課程標準存在差異。課程標準強調“1.2相互作用與運動規律”（了解水平）、“3.1靜電場”（了解水平、理解水平）、“3.3電磁場與電磁波初步”（了解水平）、“2.2曲線運動與萬有引力定律”（了解水平），其次為“1.1機械運動與物理模型”（了解水平、理解水平）、“1.2相互作用與運動規律”（應用水平）、“2.1機械能及其守恒定律”（理解水平）、“2.2曲線運動與萬有引力定律”（理解水平、應用水平）、“3.2電路及其應用”（了解水平、理解水平）、“3.4能源與可持續發展”（了解水平）、“2.3牛頓力學的局限性與相對論初步”（了解水平）。比較結果表明，三份試題對“1.1機械運動與物理模型”的考查，三級認知水平皆高于課程標準的要求，其他二級主題考查的認知水平與課程標準的要求也有不同程度的偏差，考查應用水平的內容集中在必修1模塊和必修2模塊，與課程標準的要求也有偏差。

3.4" " 試題對物理學科核心素養測試的探索

反映物理學科核心素養要求和學業質量水平的合格性考試應關注對科學思維能力和科學探究能力的考查，創設合理的試題任務情境考查學生解決實際問題的能力，這些積極的探索能更有效地開展素養立意的考試評價。

注重對科學思維能力的考查。模型建構是重要的科學思維方法；科學推理是科學思維的重要組成部分；科學論證是面對問題，依據科學知識進行闡釋，提出論點；質疑創新則對學生科學思維的發展提出了更高要求。三份試題對科學思維能力的考查側重模型建構和科學推理要素。例如，以洗衣機甩干桶中的小物塊為研究對象，考查學生在熟悉的生活情境中構建物理模型，對簡單的物理現象進行分析和推理，綜合運用牛頓第二定律、向心加速度等知識解決實際問題的能力，試題的適度綜合能實現從內容到能力的多層次、多維度的考查，對教學有積極的導向作用。

關注對科學探究能力的考查。以實驗為基礎的科學探究是培養學生核心素養的重要途徑，試題注重對學生實驗探究能力的考查。從考查分值占比來看，T2卷、T3卷的分值占比皆為12.00%，T1卷的分值占比為18.00%。從考查形式來看，試題設計不同視角、不同層次的問題考查實驗技能與科學探究能力。從考查內容來看，皆考查課程標準中要求的學生必做實驗。但多數實驗題目的考查內容是對教材實驗的再現，考查實驗儀器的基本操作、簡單的因果推理等，題目的立意和設問等方面對科學探究要素的考查關注不夠。

命制情境化試題。基于知識產生方式和知識實際應用，情境分為生活實踐情境和學習探索情境［7］。以生活實踐情境為例，三份試題中生活實踐情境的占比存在差異，T1卷占比為66.70%，T3卷占比為36.10%，T2卷占比為25.60%，這說明對情境化試題的命制關注程度不同。統計發現，試題的問題情境涉及日常生活、體育運動、現代科技發展等方面的素材，如神州十四號載人飛船、“復興號”動車、中國空間站等，這些具有教育意義的素材體現了正確的育人導向，考查學生解決實際問題的能力，落實物理課程的育人功能。

4" " 結論與建議

4.1" " 結" "論

總體看，2022年三個省高中物理學業水平合格性考試試題與課程標準不具備統計學意義上的顯著一致性。試題在知識內容分布和認知水平分布方面與課程標準的要求有差異。試題關注對科學思維能力和科學探究能力的考查，創設任務情境考查學生解決實際問題的能力，但存在少數試題難易程度與測試水平要求有差異，科學探究能力考查與測試目的有偏差等問題。

4.2" " 建" "議

考試評價是落實發展學生核心素養的課程目標的重要環節，加強考試評價與課程標準的一致性，能更好地發揮評價的育人功能，促進教、學、評的有機銜接。為全面落實課程標準的基本理念，強化素養為本，促進評價育人，提出以下思考與建議。

（1）依據課程標準的內容要求落實素養全面考查

課程標準的內容要求含物理概念和規律、科學實踐活動、STSE等內容，核心素養融入內容要求，為命題確立了內容和范圍框架。學業水平合格性考試應堅持素養立意，強化育人導向，以考試評價落實立德樹人根本任務。首先，注重考查內容的基礎性和全面性。試題考查內容分布的合理性是命題應關注的問題，合理分配三個模塊考查內容的占比，覆蓋面應盡可能涵蓋9個二級主題，加強基礎性，強化對核心內容的考查。其次，關注情境化試題的命制。注重通過試題情境設計，考查學生對情境中的信息進行識別和提取、加工和整合，運用不同層次的認知活動和技能解決問題的能力。真實性、探究性、適度開放性的試題任務情境，能提升學生運用物理概念和規律、思想與方法、邏輯與推理解決問題的能力與創新意識。這都將對物理教學產生較好的導向作用，引導物理教學既注重知識探索過程，也關注知識應用的價值，更好地助力物理課程育人方式的變革［8］。

（2）遵循學業質量要求合理設置試題難度和題型

以學業質量要求為依據，診斷學生的核心素養水平，能更好地實現評價促進學生學習和發展的功能。首先，加強認知水平考查與課程標準要求的一致性，合理設置試題難度。命題應遵循內容要求和學業質量水平要求，從內容和情境、知識應用等方面設置多層次的任務，考查學生的核心素養發展水平，難度分布科學合理。試題考查的認知水平高于或低于課程標準，都可能導致教學中增加或降低知識內容的學習要求，會直接影響學生的物理學習態度、內在學習動機、能力的形成，難以促進不同層次學生的學習和發展。區分合格性考試與等級性考試的學業水平要求，打好基礎，做好銜接和貫通，才能保證不同類別的考試較好地實現其功能。其次，合理設置試卷題型結構。選擇題和非選擇題的數量和比例適當，既要關注考查內容的覆蓋面，還應考查學生能用所學的物理概念和規律對簡單的物理問題進行分析和推理的能力，達到合格性考試對物理學科核心素養測試的要求。

（3）基于物理學科的本質實現科學探究能力的有效測評

科學探究既是重要的學習目標，也是學習方式多樣化的必然選擇，更是落實和發展學生核心素養的有效途徑，應重視以實驗為基礎的科學探究能力的考查。首先，體現物理學科的本質，落實課程標準對科學探究的要求，圍繞科學探究的要素設計評價任務。重點考查學生經歷問題解決、證據解釋、科學論證、反思交流等科學探究過程。其次，用好、用活高中物理教材資源，命制考查科學探究能力的試題。緊密聯系生產生活實際挖掘教材資源，創設問題情境，設計層層遞進的問題，考查實驗原理、方案設計、操作過程、結果解釋等，讓學生展示解決問題的思路，側重實驗探究的方法和邏輯推理過程，實現以紙筆測試方式更有效地考查科學探究能力，在物理教學中開展實驗探究活動，循序漸進地培養學生的探究技能和思維方式，加深對概念的理解。

參考文獻：

［1］中華人民共和國國務院.國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見［EB/ OL］.（2014-09-04）.https：//www.gov.cn/zhengce/content/2014-09/04/content_9065.htm.

［2］中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］劉學智，馬云鵬.美國“SEC”一致性分析范式的詮釋與啟示——基礎教育中評價與課程標準一致性的視角［J］.比較教育研究，2007，28（5）：64-68.

［4］Porter，A.C.Measuring the Content of Instruction：Uses in Research and Practice［J］.Educational Researcher，2002，31 （7）：3-14.

［5］廖伯琴.中小學理科教材難度國際比較研究（高中物理卷）［M］.北京：教育科學出版社，2016.

［6］王煥霞.高中物理學業水平考試與課程標準的一致性研究［J］.課程·教材·教法，2015，35（8）：60-66.

［7］教育部考試中心.中國高考評價體系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［8］張紅洋，張婧婧.高考物理試題的情境化特征研究［J］.物理教師，2022，43（3）：75-79.

（欄目編輯" " 廖伯琴）

基金項目：課程教材研究所重點項目“落實基礎教育課程標準實驗研究”（JCSZDXM2022002）。

【專家介紹】

許靜（1971-），女，天津師范大學教育學部教授、博士生導師，主要從事物理課程與教學論研究。教育部義務教育物理課程標準修訂組成員，教育部義務教育物理核心素養測試組成員。教育部基礎教育課程標準實驗研究項目物理學科實驗研究團隊專家組成員。義務教育物理課程標準實驗教科書、中等職業教育國家規劃教材（物理）編寫組成員。近年，主持全國教育科學規劃課題、天津市教育科學規劃課題、天津市促進教育均衡發展研究項目等科研項目多項。出版學術專著1部，主編教材 1部。在《中國教育學刊》《湖南師范大學教育科學學報》《物理教師》《物理教學》等刊物上發表學術論文。中國專業學位案例中心案例入庫3個。獲第五屆全國教育碩士專業學位優秀教師獎。