一道基于教材实验的试题命制及测试反馈

康贤明 罗培雄

摘   要：试题的命制是一项系统工程，需要目标明确、设计合理、程序规范等。以一道高考物理模拟考试中实验题的命制为例，总结物理试题命制的基本流程为：选材与立意、搭架与构题、加工与调整和审查与复核等，并结合考试实测数据对命题进行反思。

关键词：试题命制;高考物理;实验题

1  试题原题

泉州市2020～2021学年度高中毕业班教学质量跟踪监测（五）物理学科的第11题为实验题，定稿如下：

向心力演示器如图1所示。

（1）若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上，质量相同的两钢球分别放在挡板处，转动手柄，可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与_______（选填“质量m”、“角速度ω”或“半径r”）的关系。

（2）若将皮带套在两塔轮最下面圆盘上（两圆盘半径之比为3∶1），质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处，转动手柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格，则可以得出的实验结论为：___________________。

参考答案：（1）半径r ;（2）质量和半径一定的条件下，物体做圆周运动需要的向心力与角速度的平方成正比。

2  命题过程

试题的编制，大致经历四个阶段：选材与立意、搭架与构题、加工与调整和审查与复核。

2.1  选材与立意

课标是考试的命题依据。研读2017版课标发现学生必做实验中新增了“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。教材提供的实验方案有两个：一是利用传统的向心力演示器;二是利用DIS向心力实验器。考虑到DIS向心力实验器还不是很普及，因此命题组将本题的选材确定为利用传统的向心力演示器来探究。

高中物理学业质量分五级水平，是指导学生自主学习和评价、教师开展日常教学设计、命题和评价的重要依据。其中学业质量水平4是用于高等院校招生录取的学业水平等级性考试的命题依据。其描述为：“能分析相关事实或结论，提出并准确表述可探究的物理问题，作出有依据的假设;能制订科学探究方案，选用合适的器材获得数据;能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论，用已有的物理知识进行解释;能撰写完整的实验报告，对科学探究过程与结果进行交流和反思[ 1 ]。” 作为实验题，结合科学探究的素养目标和学业质量水平4的要求，本题的命题立意定为“能制订科学探究方案，选用合适的器材获得数据;能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论”。

2.2  搭架与构题

一个完整的物理问题需要包括背景、变量、提问、模型等要素，且不能忽略各要素间的相互联系[ 2 ]。鉴于福建省使用鲁科版的教材，探究的装置确定为传统向心力演示器，所以模型也就此确定。结合实验目的，确定变量为向心力F的大小、质量m、角速度ω和半径r。根据命题立意，初步确定了两个设问：设问（1）通过实验操作的选择，考查学生对科学探究方案的设计;设问（2）要求学生通过观察到的实验结果，能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论”。设计试题初稿如下：

用如圖2所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。 匀速转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动。挡板对小球的作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时，小球挤压挡板的力使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从标尺上读出，该读数即显示了向心力的大小。已知挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴的距离的2倍，挡板A和挡板C到各自转轴的距离相等。

（1）为了探究向心力F的大小与半径r的关系，下列操作正确的是________

A.将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的钢球分别放在挡板A和挡板C处

B.将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的钢球分别放在挡板A和挡板C处

C.将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将大小相同的钢球和铝球分别放在挡板A和挡板C处

D.将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的钢球分别放在挡板B和挡板C处

（2）将两个质量相同的钢球分别放在挡板A和挡板C处，匀速转动手柄，发现标尺上的等分格显示格数之比为4∶1，则连接挡板A和挡板C的两个变速塔轮的半径之比为_____。

2.3  加工与调整

从试题文本看，初稿对实验目的说明、实验原理介绍和实验装置特点进行表述，内容较为详细但文字叙述太多。命题团队经过讨论建议不再复述教材中的实验目的、原理和装置，理由是本实验是教材的一个重要知识点，且是课程标准里要求的必做实验，学生必须掌握实验目的、原理和装置。于是，题干最终被简化为“向心力演示器如图所示。”原题的配图太复杂，不够美观，为了体现回归教材，最终将图换为新鲁科版教材中的原图。

从问题设置看，设问（1）因题干压缩，在设问中要进一步交代情境，于是设问（1）调整为“（1）若将传动皮带套在半径相同的两塔轮上，质量相同的两钢球分别放在图示挡板处，转动手柄。可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与_______（选填“质量m”“角速度ω”或“半径r”）的关系。”

在设计试题时，很多教师习惯从学科内容领域出发，而不是从测量目标的行为目标出发，这对于根据考试结果推测考生的心理结构 ——能力是非常不利的[ 3 ]。试题的设问（2）立意要求学生通过观察到的实验结果，能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论。这样的立意是从学生的认知出发，对实验进行探究的过程的考查。但初稿设问（2）的设问方式不能达到试题的立意目标，不能考查学生对实验结果的评价，并得出结论，更像是戴着实验帽子的计算题，不能体现科学探究的素养目标。这样的设问是建立在学生对向心力规律已认知的情况下的一种应用，而不是探究向心力规律，与试题的立意目标不符。所以命题组的教师对试题再进行研磨后，将设问（2）改造为“将皮带套在两轮塔最下面圆盘上（两塔轮半径之比为3∶1，质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处，转动手柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格，则可以得出的实验结论为：__________________。”这样的设问，考查学生对皮带传动问题的应用，观察记录和处理实验数据能力，总结实验规律的方法，达到了试题的立意目标。

2.4  审查与复核

命题，特别是大规模考试的命题是一项严谨的工作，历经讨论打磨后的试题还要经历审查与复核。此阶段的基本工作是对试题的科学性、严密性、简洁性、明晰性、导向性进行审查，包括字、词、句、物理符号、标点符号和附图都一一推敲和细察，如本题中附图的调整，有利于教师和学生对教材附图的重视，具有很好的导向性。再如审查时发现设问（2）中“质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处，”能否保证这时两个球圆周运动的半径是相同的呢？这个条件在题干中没有说明，学生会不会提出质疑呢？后经命题组教师讨论，结合附图中刻度的明确标识，以及学生的分组实验操作，可知图示位置两球做圆周运动的半径是相同的，题干中可以不必在赘述，同时也能检验学生是否认真动手操作实验，体现科学探究的素养目标。

3  数据分析及考后访谈

3.1  实测数据分析

全市的实测数据如表1。

从表可以看出，本题难度值为0.23，不到预设的难度值0.5的一半，区分度也只有0.23.显然，这样的数据与命题前测有较大差距，为什么呢？

3.2  考后访谈

通过教师访谈和学生访谈发现，本题实测与前测存在较大差距的原因有以下几点：一是这个实验是新课标要求的分组实验，本届学生仍使用旧教材，教师都把该实验当做演示实验（有的甚至沒有做过这个实验），学生对实验装置非常陌生，根本不知道仪器的工作原理;二是本题题干部分没有对仪器进行简要介绍，学生读完题目，不知所云，设问（1）中就三个随便选填一个，命中概率■刚好是本题的得分率;三是设问（2）中，关于实验结果的评价，对学生的文字表达要求较高，再加上试题的题干没有把实验的目的说明清楚，导致设问（2）的空答率非常高。

4  反思

试题应该具备三个要素：测量目标、刺激情境和设问[ 3 ]。测量目标的确定依据是课程标准，新高考下，考试中心不再出考纲，如何依据课程标准来命题，需要进一步探索实践。刺激情境来源有生活情境和学习探究情境，而学习探究情境往往来源于教材。命题时，对于取材于教材的刺激情境，不能因为是教材上的内容，就不做必要的介绍，因为考试的测量目标不是学生是否记住教材里的内容。试题的设问方式，如何体现对学生素养的考查，也是命题教师亟需解决的问题。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2] 包雷，胡扬洋.教育测评中试题编制的公平性——由一道“测心脏”的物理题说开去[J].教育测量与评价，2018（2）：12-17，32.

[3] 雷新勇，周群.试题命制的理论和技术（二）[J].考试研究，2008（2）：90-106.

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