范佳午

關于物理試題的價值取向和統(tǒng)計指標的思考

范佳午

在深化教育領域綜合改革的背景下，物理教育應更加關注學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。本文通過分析兩道中考物理試題統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及價值取向的不同，提出需要提高考查學生探究能力和創(chuàng)新思維的開放性試題的區(qū)分度，以契合改革的要求，同時對教學產(chǎn)生積極的導向作用。

科學教育測評；考試招生制度改革；命題；試題難度；試題區(qū)分度

考試是按照一定的價值標準和教育目標，利用測量和非測量的方法系統(tǒng)地收集資料信息，對學生的發(fā)展變化進行分析和判斷，并為教育決策提供依據(jù)的過程?？荚囶}目的價值取向會對學生的學業(yè)成績評定、選拔升學、教育教學的導向等產(chǎn)生影響。在深化教育領域綜合改革背景下，對考試內(nèi)容及考試結(jié)果的分析，既要考慮試題難度、區(qū)分度等統(tǒng)計指標，也要分析試題的價值取向，以使考試對教學產(chǎn)生積極的引導作用。本文結(jié)合測試數(shù)據(jù)，分析兩道價值取向不同的中考試題以及對考試命題的啟示。

1 兩道物理試題的價值取向和統(tǒng)計指標

在深化教育領域綜合改革的背景下，物理教育應注重“增強學生的創(chuàng)新精神、實踐能力”?？荚嚫母锸巧罨逃C合改革過程中的一個重要環(huán)節(jié)，以北京市的中考物理試題為例，有兩個明顯的改變：一是在物理試題中滲透社會主義核心價值觀和優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，發(fā)揮中考對學科育人的導向作用；二是加強對探究能力、科學實踐和批判創(chuàng)新精神的考查和導向，弱化對通過復雜的數(shù)學推理計算解決物理問題的要求。從下面兩道“壓軸題”的差異，可以看出物理試題價值取向的變化。

例1（北京市2014年中考物理試卷第38題）

用如圖1甲所示的滑輪組提升水中的物體M1，動滑輪A所受重力為G1，物體M1完全在水面下以速度v勻速豎直上升的過程中，卷揚機加在繩子自由端的拉力為F1，拉力F1做功的功率為P1，滑輪組的機械效率為η1；為了提高滑輪組的機械效率，用所受重力為G2的動滑輪B替換動滑輪A，如圖1乙所示，用替換動滑輪后的滑輪組提升水中的物體M2，物體M2完全在水面下以相同的速度v勻速豎直上升的過程中，卷揚機加在繩子自由端的拉力為F2，拉力F2做功的功率為P2，滑輪組的機械效率為η2。已知：G1－兩物體的質(zhì)量相等，體積V均為4×10-2m3，g取10 N/kg，繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力均可忽略不計。

求：（1）物體M1受到的浮力F?。?/p>

（2）拉力F1與F2之比；

（3）物體M1受到的重力G。

圖1

例1通過人為創(chuàng)設的情境，考查學生綜合運用物理知識解決問題的能力。題目涉及受力分析、滑輪組和機械效率、浮力、功和功率等知識，包含兩次提升不同物體的過程，情境復雜，需要具有很強的邏輯推理和數(shù)學運算能力才能解決。此題的難度值為0.49，區(qū)分度為0.83，其分組難度曲線如圖2所示（將全體考生根據(jù)其物理總分從低到高排序，然后按人數(shù)平均分為G1-G7七組；圖中的七個數(shù)據(jù)點分別表示此題對每一組考生的難度值）。

圖2

例2（北京市2015年中考物理試卷第39題）

小林做“碘的升華”實驗時，用酒精燈直接對放有少量固態(tài)碘的碘升華管加熱，如圖3所示。發(fā)現(xiàn)碘升華管內(nèi)出現(xiàn)紫色的碘蒸氣，小林認為碘從固態(tài)變成了氣態(tài)，是升華現(xiàn)象。小紅查閱資料發(fā)現(xiàn)：常壓下，碘的熔點為113.60℃，碘的沸點為184.25℃，酒精燈火焰的溫度約400℃。根據(jù)這些資料，小紅認為小林所做的實驗中，碘可能經(jīng)歷了由固態(tài)到液態(tài)再到氣態(tài)的變化過程，小林的實驗并不能得出碘升華的結(jié)論。

請針對小紅的質(zhì)疑，設計一個實驗，證明碘能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)?？梢赃x用上述器材或補充必要的輔助器材。寫出實驗方案并簡要說明。

例2結(jié)合真實的實驗情境，考查學生的探究能力中的實驗設計能力和創(chuàng)新思維?！暗獾纳A”實驗是教學中常見的演示實驗，用酒精燈直接加熱也是常見的不嚴謹做法。題目引導學生對題干中實驗方案進行批判性思考，再讓學生設計更嚴謹?shù)膶嶒?。此題的難度值為0.45，區(qū)分度為0.37，其分組難度曲線如圖4所示。

圖3

圖4

比較例1和例2，試題的價值取向差異明顯。從統(tǒng)計指標看，兩道題的難度值接近，例1的區(qū)分度高于例2。需要反思的問題是：怎樣看待兩道題在價值取向和統(tǒng)計指標上的差異？

2 對試題價值取向的分析

對試題進行價值取向分析時，分析者總是站在一定的立場上。從深化課程改革來看，“重智輕德，單純追求分數(shù)和升學率，學生的社會責任感、創(chuàng)新精神和實踐能力較為薄弱”成為當前教育需要解決的問題。在考試作為“指揮棒”難以避免的現(xiàn)實情況下，應對考試評價進行改革，使其指向素質(zhì)教育。黨的十八屆三中全會將考試招生制度改革作為深化教育領域綜合改革的關鍵環(huán)節(jié)。具體到考試命題的改革，需要發(fā)揮考試的導向作用，使試題的價值取向指向素質(zhì)教育、指向育人。

從課程標準要求來看，《義務教育物理課程標準（2011年版）》指出：“義務教育物理課程作為科學教育的組成部分，是以提高全體學生科學素養(yǎng)為目標的自然科學基礎課程。此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，而且應注重對學生學習興趣、探究能力、創(chuàng)新意識以及科學態(tài)度、科學精神等方面的培養(yǎng)。”從課程標準中的課程目標來看，對學生的創(chuàng)新精神、實踐能力是有明確要求的。然而，在考試中，知識及其應用能力的考查較易命題，在試卷中也占有較大比重；但是在新情境中的探究能力、創(chuàng)新思維、科學態(tài)度和科學精神等，因為命題難度較大，在考試中常常沒有得到充分體現(xiàn)。一些以學生必做的探究實驗為情境的試題實際上還是考查學生運用知識的能力，很難真正考查學生的探究能力。理論上，考試評價應體現(xiàn)課程目標，與課程目標具有一致性；實際中，考試內(nèi)容與課程目標存在差異，課程目標要求的培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、實踐能力都難以落實。在深化教育領域綜合改革背景下的考試招生制度改革，應盡可能實現(xiàn)考試與育人目標、課程目標的一致性。

從物理學科角度，邏輯推理和數(shù)學運算能力、探究能力和創(chuàng)新精神都是重要的能力?？茖W符合邏輯，邏輯推理在科學研究中有重要地位。然而，邏輯推理是對已有知識的演繹，僅靠邏輯無法得出關于自然界的新的事實規(guī)律。以已有事實為基礎，通過創(chuàng)造性思考提出科學假設，再設計實驗檢驗，這在科學中是更常見、更根本的研究方法。

在例1和例2兩個例子中，例2考查了探究能力和創(chuàng)新精神，符合目前教育與考試改革的價值取向，應考慮加強這類試題在試卷中的分量。

3 對兩道試題統(tǒng)計指標的分析

從難度值來看，例2的難度更大。分析分組難度曲線可以發(fā)現(xiàn)：總分較低的G1組到G3組學生在例2中得分率較高，總分較高的G5組到G7組學生在例1中得分率較高。

在例1中，第（1）問本身很簡單，就是浮力計算公式的簡單套用，所需的物理量的數(shù)值，題目中已經(jīng)直接給出。但是由于題干的情景復雜，學生難以從題目中直接提取出所需信息，同時由于基礎薄弱產(chǎn)生畏難情緒，導致G1組學生的得分率接近0。第（2）、（3）問涉及的知識點多、推理過程較長且復雜，但由于這類綜合計算題學生考前經(jīng)過長期的反復練習，掌握了一定的分析解決問題的套路，G7組學生的得分率接近0.95。

對于例2，試題的開放性較強，涉及的知識點并不復雜，推理過程相對較短但需要邏輯嚴密?？偡州^低的學生也有發(fā)揮空間，例如：有的學生提出用溫度計測量碘升華時的溫度，如果低于碘的熔點，說明碘直接由固態(tài)變成氣態(tài)。雖然該方案可操作性不強，但思考的方向和邏輯有合理性，體現(xiàn)了學生的創(chuàng)新思維，可以得到部分分數(shù)。例2要想得高分較難，不僅需要學生有創(chuàng)新能力、嚴密的邏輯推理能力，還需要有一定的實驗探究經(jīng)驗的基礎。這對總分較高的學生也有很大的挑戰(zhàn)。此題對于基礎薄弱的考生也有發(fā)揮并得分的空間，但是總成績中上的學生想得到滿分又很有挑戰(zhàn)性，因此試題的區(qū)分度不如例1高。

例1的區(qū)分度非常優(yōu)秀，例2的區(qū)分度良好。值得反思的是，兩道題所區(qū)分的學生特質(zhì)是否相同？在中考中，一般要求試卷對知識和能力有較全面的覆蓋，同時假設試卷的總分即代表了學生在該學科的學術能力，將總分作為選拔的依據(jù)。然而，實際上學生在一門學科上的學術能力應該是多維的，以物理學科為例，可能至少包含對知識的理解、運用數(shù)學和邏輯解決物理問題的能力、實驗技能、科學探究能力等。有的學生運用數(shù)學和邏輯解決物理問題的能力較強，但科學探究能力偏弱，或者反之，這都是正常現(xiàn)象。學生學術能力的多維性引發(fā)了對考試的思考。

例1考查學生綜合運用物理知識解決問題的能力，側(cè)重于數(shù)學邏輯推理。例2考查學生的實驗設計能力和創(chuàng)新思維，與例1所區(qū)分的特質(zhì)不同。例1是以往物理試卷中的典型試題，題目相對成熟，所考查的學生能力和以往的試卷主要考查的能力一致，試題區(qū)分度非常優(yōu)秀。例2符合考試改革的思想，更加重視對實驗探究能力的考查，試卷測查學生的能力更加多維。另一方面，受以往的考試導向和多方面因素的影響，在教學中教師更注重對知識的教學以及知識應用、計算的訓練，而不重視學生探究能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。這也造成了學生在探究和創(chuàng)新思維方面的能力分布差距相對不大。

在選拔性考試中，假定試卷的總成績代表學生在該學科的學術能力，根據(jù)總成績選拔學生。試卷的價值取向、試卷中試題所考查的知識和能力的結(jié)構(gòu)非常重要。假如試卷中有一定區(qū)分度的試題整體上主要考查學生利用數(shù)學邏輯推理解決物理問題的能力，那么這方面能力強的學生會脫穎而出，在升學中取得優(yōu)勢。在這方面能力稍弱，而探究和創(chuàng)新能力較強的學生則無法展現(xiàn)自己的優(yōu)勢；反之亦然。

在深化考試招生制度改革的背景下，需要提高考查學生探究能力和創(chuàng)新思維的開放性試題的區(qū)分度。這需要在試題及評分標準的編制上總結(jié)經(jīng)驗和創(chuàng)新。在編制試題時要充分考慮學生各種可能的作答情況，并初步劃分評分標準?？荚嚭笤偕钊敕治鰧W生的實際作答，制定、細化能夠比較準確地區(qū)分不同能力水平的評分標準。

另一方面，隨著學生對這類試題答題方法的熟悉和教學的改進，也會對試題的區(qū)分度產(chǎn)生影響。例1的試題區(qū)分度優(yōu)秀，一方面得益于其問題難度的階梯設計，另一方面也得益于學生對綜合計算題答題方法和規(guī)范的熟悉，他們了解試題的得分點，能夠在答題的過程中充分展現(xiàn)自己目前達到的水平，獲得相應的分數(shù)。隨著考查探究能力和創(chuàng)新思維的開放性試題逐漸受到重視，教師和學生將會探討這類試題的答題方法，使學生在答題時能夠盡可能拿到符合自己能力水平的分數(shù)，這既可能有助于進一步提高這類試題的區(qū)分度，也對試題編制提出挑戰(zhàn)——要確保試題能夠考查出學生真正的能力水平，而不是應試水平。

4 啟示

考試命題要關注深化教育領域綜合改革的要求，要基于國家課程標準，積極發(fā)揮考試的導向作用。試題的價值取向影響教學的導向，影響對學生的評價和選拔。在分析試題時，應將統(tǒng)計指標作為重要的參考，分析其背后的影響因素，并找出改進方向。在物理學科中，考查學生探究能力和創(chuàng)新思維的試題，其價值取向符合深化課程改革的要求，能發(fā)揮積極的導向作用，值得繼續(xù)深入研究。

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[6]張雨強.開放題編制的理論與技術研究[D].上海:華東師范大學，2006.

Reflections on the Value Orientations and Statistical Indicators of Two Physics Examination Tasks

FAN Jiawu

In the context of deepening the comprehensive reform of education,physics education should place more emphasis on cultivating students’innovative spirit and practical ability.In light of the results of an analysis on differences in the statistical data and value orientations of two tasks on the high school entrance test of physics,the paper proposes a need to improve the design of open questions intended to tap students’inquiry ability and innovative thinking so that the students’performance will be better discriminated.It is believed that this improvement will meet the demands of reform and have positive washback effect on teaching.

Science Education Assessment;Examination and Admission System Reform;Test Development;Item Difficulty;Item Discrimination

G405

A

1005-8427（2016）09-0028-5

（責任編輯：陳寧）

范佳午，男，博士，北京市海淀區(qū)教師進修學校，中學一級教師（北京 100195）