中考物理设计实验考查的指向和命题建议——以2020年天津市中考物理第24题为例

郜建辉

(天津市红桥区教师发展中心，天津 300131)

中考是初中教学的“风向标”[1]. 基于物理学科的特点，中考对物理学科的考查，既是新一轮课程改革的体现，也是对学科核心素养中关键能力的考核. 因此，中考命题中物理实验的考查不仅要体现学科的特点，还要体现基础教育发展的新要求. 本文以2020年天津市中考物理第24题为例[2]，详细分析了在中考试题命题过程中，物理设计实验题在学科考查、课程标准、学科核心素养以及课程改革新理念等4个方面的指向，并且给出了命题建议.

1 2020年天津市中考物理第24题

“停课不停学”期间，小明在“云课堂”中学习了密度计的相关知识后，想用家中可用器材(如图1所示)，测出一枚新鲜鸡蛋的密度. 已知水的密度为ρ水，请你帮他设计一个测量鸡蛋密度的实验方案. 要求：

1)写出主要的实验步骤及所需测量的物理量：________；

2)写出鸡蛋密度的数学表达式________(用已知量和测量量表示).

图1 试题附图

2 物理设计实验命题中各要求的体现

着眼当前，“考什么学什么”的现象还在影响课堂教学，并阻碍课程改革的深入开展. 如何发挥中考“指挥棒”的正面导向功能，由“求分”向“育人”转变[3]，成为命题者思考的内容. 2019年11月,教育部印发的《关于加强初中学业水平考试命题工作的意见》指出：严格依据义务教育课程标准命题. 由于取消了考试大纲和考试说明，课程标准作为考试命题的唯一依据，促进了教学、命题、考试和育人一体化的进程. 2020年天津市中考物理试卷的第24题对此做出了很好的诠释.

2.1 基于学科考查的指向

2.1.1 水平考试与选拔考试

学业水平考试是随着课程改革推进而建立的大型教育考试制度，旨在保证学生全面完成国家规定的各学科课程[4]，考试同时还具有检测、诊断、激励和选拔的作用. 中考在具备水平考试功能的基础上，应该兼具选拔的功能. 并且，中考作为义务教育阶段的终结性考试，同时存在标准参照考试和常模参照考试的特点.

作为水平考试，“写出主要的实验步骤及所需测量的物理量”应是初中生学习2年物理后达标的基本要求；而通过思考，系统、全面、合理地设计实验，正确写出“鸡蛋密度的数学表达式”则具有选拔考试的功能. 同时，物理作为以实验为主的学科，教师就其内容为载体开展教学活动，实验器材操作和实验步骤的考查是对学生学习结果的检验，也是标准参照考试的内涵；而基于情景的复杂程度和试题难度系数的定位，又不能让全体考生都正确、完整地作答，且体现合理的信度与效度，这具有常模参照考试的特点.

2.1.2 命题的基本原则

以国家的教育方针为指导，充分认识中考命题对于全面贯彻党的教育方针的重要性，将其作为落实立德树人根本任务的重要途径，就会有“考试不只是评价,更是育人”的命题理念[3]. 所以，中考物理试题的命制应遵循以下原则：

1)“依标扣本”的原则. 课程标准是国家课程的基本纲领性文件，是国家对教育课程的基本规范和质量要求，是教材编写、教学、评估和考试命题的依据，是国家管理和评价课程的基础[5]. 课程标准对于命题有着及其重要的指导作用，不同历史时期的课程标准或课程目标都反映当时国家对教育的要求. 新中国成立至今，共颁布了11个初中物理课程标准或教学大纲[6]，最近版本是教育部于2011年修订的《义务教育物理课程标准(2011年版)》(以下简称《课标》)[7].

所谓“依标扣本”,是命题遵照《课标》要求,紧扣教材内容. 第24题完全遵守了《课标》中对“认识物质的属性”的知识与技能要求；“通过参与科学探究活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案，有控制实验条件的意识”和“经历信息处理过程，有对信息的有效性、客观性做出判断的意识”的过程与方法的要求；“有学习物理的兴趣，能保持对自然界的好奇，乐于探索自然”和“有将科学技术应用于日常生活，乐于探究日常用品或新产品中的物理学原理”的情感、态度和价值观要求. 将密度的核心概念作为命题内容，以设计实验的方式考查学生对教材中“测密度实验”这一重点知识的学习.

2)情景式命题真实的原则. 随着课改的不断深入，试题的内容联系社会实际和学生生活是必然趋势. 试题的情景设置要以实际现象和实际问题为主，体现情景的真实性. 同时，考虑学生实际生活和已有的学习经历，体现情景设置的适切性，以此引导教学活动的多样性.

第24题以“在家利用身边简单易得的器材，测出一枚新鲜鸡蛋的密度”为情境，符合天津地区，以致北方地区学生的生活实际. 在北方，人们有利用盐水和鸡蛋自制咸鸡蛋的生活习惯. 学生在此环境中成长，对其自然不陌生，以此为试题情景，考生感到亲切、自然，降低了作答此题的焦虑感. 此题凸显了知识学习、生活实际、考试要求与情景式命题之间的适切性.

3)创新性原则. 中考命题在兼顾水平考试和选拔考试的基础上，还要有创新. 这就要求命题时，以考查学生的学科能力发展情况为目标，弱化识记性知识的考查，提高学生综合运用所学知识及学科思想分析问题和解决问题的能力，考查创造性思维，保证题目的开放性和探究性[8].

第24题兼顾了从能力的立意、综合运用所学知识分析实际生活中的问题，到以生活情境为背景，考查学生的学科能力发展情况；以答案不唯一的设计，考查学生的创造性思维，保证题目的开放性和探究性，全面契合了命题的创新性原则.

2.2 基于课程标准的指向

课程标准是国家课程的基本纲领性文件，是考试命题的依据. 在课程标准中蕴含着学科育人、全程育人、全面育人的思想，这也是中考命题的指针方向. 以《课标》的要求审视第24题，有以下内容的表现.

2.2.1 认真秉承初中物理学科的课程理念

义务教育阶段的物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练，而且应注重对学生科学态度、科学精神的培养；应注重课程与生产、生活实际及时代发展的联系；应关注学生的认知特点，加强课程内容与学生生活、现代社会和科技发展的联系，培养学生的社会责任感和正确的世界观[7]. 《课标》中的课程理念包括“从生活走向物理，从物理走向社会”的内容. 要求教学要贴近学生生活，符合学生的认知特点，激发学生的学习兴趣，让学生通过学习和探索掌握物理学的基础知识与基本技能，并将其运用于实践，为以后的学习、生活和工作打下基础.

第24题从腌咸鸡蛋的生活实际出发，通过密度与浮力知识的整合，研究漂浮与悬浮现象，满足“从生活走向物理”的理念要求；利用家中可用器材进行实验，培养了学生设计方案、选取器材、寻找问题答案的思维能力，间接地体现了“从物理走向社会”的理念.

2.2.2 全面契合初中物理学科的课程目标

在义务教育课程中，初中物理学科的课程目标是学生在知识与技能，过程与方法，情感、态度和价值观方面得到发展. 就第24题而言，“写出主要的实验步骤及所需测量的物理量”满足了《课标》在知识与技能方面的要求(有初步的实验操作技能，会用简单的实验仪器，能测量一些基本的物理量，会写简单的实验报告)，满足了《课标》在过程与方法方面的要求(通过参与科学探究活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案)，满足了《课标》在情感、态度和价值观方面的要求(社会实践的意识，乐于探究日常用品或新产品中的物理学原理). 所以说，第24题符合初中物理学科《课标》的课程目标.

2.2.3 准确反映初中物理学科的课程评价

新课程倡导“立足过程，促进发展”的学生评价观. 在第24题中，考虑了“学生的不同，思考就会有不同”，并以此进行了多元的结果设计，促进了学生的全面发展. 在评价内容上，将知识与技能，过程与方法，情感、态度和价值观3方面提出的课程目标进行整体性评价，防止了忽视任何一方面所造成的学生发展偏颇. 在评价方式上，突破了纸笔测验的局限性，加强了试题的实践性、探究性和开放性，引导学生关心生活中的物理现象，有效发挥实验类型试题的功能.

2.3 物理学科核心素养的指向

教育和教学是不可分割的，在学科教学中培养学生的核心素养，是对“三维目标”的发展与提升. 所以，中考命题时，题目的设置也要指向学科的核心素养. 第24题中，物理学科核心素养体现在物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任4个维度.

2.3.1 物理观念

物理观念是从物理学视角形成关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律等的提炼和升华，其中物质观念是重要的组成部分. 在第24题中，没有简单地对密度和浮力知识进行识记性的考核，而是通过情景，整合了学生对物质特性客观存在的认识，促使学生完成了实践-认识-再实践-再认识的认知过程.

2.3.2 科学思维

科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实构建理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理，对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质. 其中模型构建、科学推理、科学论证和质疑创新是科学思维的主要要素.

抓住主要因素，忽略次要因素，突出客观事物的本质特征，可构建物理模型. 构建物理模型不仅是学科素养，也是研究问题的科学思维方法. 物理模型一般可分为物质模型、状态模型和过程模型3类. 物质模型分为实体物质模型和场物质模型，第24题中的简易密度计属于直接模型或实体物质模型. 而从鸡蛋处于漂浮状态研究，该题又是状态模型. 所以，该题从ρ鸡蛋=ρ盐水的科学论证方法(转换法)到鸡蛋在盐水饱和前达到悬浮状态的处理，不论构建物理模型，还是对学生思维严谨性的考核，以及解题过程中正确的推理过程的考核，都凸显了对科学思维的考查.

2.3.3 科学探究

提出问题、形成猜想和假设、设计并进行实验、获取和处理信息、基于证据得出结论并做出解释，以及对实验过程和结果进行交流、评估、反思，是对学生实验探究能力的基本要求. 第24题是设计实验题目，基于天津物理中考试卷的设置特点和考查定位，重点考查了学生实验设计、获取和处理信息、基于证据得出结论并做出解释的能力，并以开放性的设计，间接考查了学生对实验过程和结果进行交流、评估和反思的能力.

2.3.4 科学态度与责任

物理学科的价值体现在了解科学本质、拥有科学态度和科学伦理，逐渐形成对科学和技术的正确态度以及责任感. “停课不停学”期间，小明响应国家号召，居家不出，这体现了小明具有社会责任感；利用“云课堂”坚持学习，保持积极的生活态度和学习观；“用家中可用器材”进行实验，不仅是能力的体现，更是在“困境”中保持科学态度的体现.

2.4 基于课程改革的指向

在新课程改革中，“以学生为中心”的原则可促使学生对知识产生强烈的兴趣，最大限度地发挥学生的潜能，达到最优的学习效果. 所以，中考试题也要体现先进的理念、教学方式和评价方式.

2.4.1 STEAM教育的体现

2016年教育部发布的《教育信息化“十三五”规划》提出：积极探索信息技术在跨学科学习(STEAM)教育、创客教育等新的教育模式中的应用，促进学生的全面发展. 2017年6月《中国STEM教育白皮书》指出：将跨学科STEM教育纳入国家创新型人才培养战略，是全社会共同参与的教育创新实践. 可见，STEM和STEAM教育已是国家层面的要求[9]. 不论是作为学习方式和教学策略，还是指导考试试题命制，STEAM都是利用问题，强化学生对复杂概念的理解和解决问题. 在第24题中，对实验过程整体、严谨的设计体现科学性；简易密度计的制作和实验步骤的考查体现了技术与工程方面的要求；对结论的严谨推导过程离不开数学工具的支持；“停课不停学”“云课堂”的背景设置体现了人文因素.

2.4.2 学生“不确定性”思维的培养

随着考试大纲和考试说明的取消，只需机械记忆的试题越来越少，考查学生思维过程、创新意识、分析和解决问题的能力的题目不断增加. 中考物理命题中，在保证考试测评的科学严谨、公平合理的基础上，更要重视考查学生的“不确定性”思维. 将考查学生“适应个人和社会发展需求、解决复杂问题和适应不确定情境的必备品格和关键能力”作为命题的出发点，保障完成教学目标与内容、教学应达到的深浅程度、教学实施方式和评价方式等要求. 因此，试题命制中要紧扣课程标准，确保每道题都“依标”有据，避免教师“过度教学”，改善学生课业负担过重的现状[3]. 在第24题中，仪器选择体现实验过程的“不确定性”，设计方案体现知识内容整合和学习能力的“不确定性”，体现了对学生“不确定性”思维的考查.

3 对物理设计实验命题的建议

综上所述，通过对2020年天津市中考物理第24题的分析可以看出，基于初中物理学科的特点,设计实验题目遵循课程标准，全面落实学科核心素养的指向，践行课程改革的理念，满足中考对学科考查的要求. 这说明中考物理实验命题不论是命题体系，还是题目设置与设计方面都已成熟，试题具有风格特点鲜明，考查内容全面、丰富的特点. 故此，对于物理设计实验题目的命制提出以下建议：

3.1 以生定考，突出题目的适切性

中考试题的命制要针对区域性考生的实际情况，突出题目的适切性. 即：根据当地考生特点和地域习惯设置情景；针对区域性教学实际设定难度系数和问题梯度. 一道好的物理设计实验题目的命制，不仅体现学科领域内的知识要求和技术要求，还要充分考虑到学生的接受度和适应度.

3.2 以学定考，突出学科的根本性

物理是实验的科学. 在物理学习中，设计实验是帮助学生建立概念认知、培养能力、发展智力的重要手段. 设计实验题目的命制应做到：

1)设计实验题型要综合考查物理学科对实验的各项要求，例如实验原理的确定、器材的选择、步骤的实施、结论的表述等方面的要求，以便很好地体现物理学科的实验属性.

2)设计实验题型要充分突出分析和解决问题的学科特点. 物理学科对分析和解决问题的要求很高，例如在设计实验题如何发现隐含条件，如何优化实验方案与实验步骤，等等，都是其他题型不能替代的[10].

4 结束语

中考是义务教育阶段的终结性考试，是全面衡量初中生能否达到毕业要求的水平考试，而考试结果又是高级中学招生录取的主要依据. 所以，它具有“两考合一”的功能. 依据中考物理学科考试标准及试卷结构的要求,通过设计实验题目的考查，不仅可以改变物理实验教学重实验结论、轻实验过程，重验证操作、轻探索过程，甚至“说实验、背实验”的错误倾向，还能通过设计实验题目，在体现中考物理学科试卷设计科学性、规范性、公平性的前提下，落实学生的核心素养，涵养学生的科学素养，助力学生的全面发展.