初中物理学业水平考试命题如何承载对核心素养的考查——以科学思维和科学探究的命题为例

蒋炜波 赵 坚

（1.清华大学附属中学，北京 100084；2.昆明市五华区基础教育发展研究院，云南 昆明 650031）

新课标于2022年4月正式发布，核心素养是初中物理课程育人价值的集中体现，是学生通过课程学习逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的正确价值观、必备品格和关键能力.初中物理核心素养，主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任.［1］核心素养培养的落实需要通过教学来贯彻，需要通过学业水平考试（俗称“中考”）来检验.做好中考命题评价工作，是实现对核心素养达成效果考查的关键.本文试图在高中物理学科核心素养评价策略的基础上，［2－6］结合近几年部分省市的中考试题，以科学思维和科学探究的命题为例，就中考命题如何承载对核心素养水平进行有效考查的问题，作一些初步探讨.

1 科学思维的命题评价策略

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；是建构物理模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用；是基于事实证据和科学推理对不同信息、观点和结论质疑和进行批判，予以检验和修正，进而提出创造性见解的品格与能力.主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素.

1.1 科学思维学业质量要求

新课标针对科学思维提出了明确的学业质量要求.在熟悉的情境中，会用所学模型分析常见的实际问题.在进行简单的物理实验和其他实践活动中，能对活动中的信息进行归纳推理，得到物理结论，在面对日常生活中的实际问题时，能运用所学物理概念、规律进行简单的演绎推理，得到结论，能依照证据形成自己的看法，具有利用证据进行论证的意识.在获取信息时，有判断信息的可靠性和合理性的意识，能从物理学视角对生活中不合理的说法质疑并说出理由，发表自己的见解.

1.2 指向科学思维评价的学业水平考试命题

高中物理课程标准下，科学思维的命题评价可以从模型建构、推理论证、质疑创新3个方面进行，［3］初中物理新课标对科学思维的要求比高中略低，尤其在陌生情境和创造创新方面.鉴于此，初中学业水平考试的命题，也可以从模型建构、推理论证、辨析质疑3方面进行.

（1）从模型建构进行命题.

初中阶段学生更多的是学习基础知识和简单规律，接触到的复杂规律较少，新课标要求学生掌握的物理模型也简单且有限，因此，模型建构的考查应主要从学生熟悉的生活情境和实验情境入手，不应过多涉及物理研究领域和科技前沿领域.具体如例1所示.

例1.（北京2015）若假想地磁场是由地球内部一块大磁铁产生的，图1所示的4个示意图中，能合理描述这块大磁铁的是

图1

答案：B.

例1考查的是学生熟悉的地磁场情境，教学中要求学生认识到地磁场的磁极位置和磁场分布，因此命题考查建构地磁场的“大磁铁”模型，这一类命题指向基础，对学生而言难度不大.

（2）从推理论证进行命题.

推理论证是高中阶段物理思维考查的重要方式，但由于初中物理课程涉及到的计算规律模型偏少，并且受限于数学工具的匮乏，因此鲜有复杂的推理论证计算命题.但这并不意味着弱化推理论证的考查，各省市的中考命题中，推理论证的计算所占比重仍然较大，并且借助实验命题考查学生的推理论证能力，实践操作也已经非常成熟.具体如例2所示.

例2.（北京2022）为研究热敏电阻R2的阻值与温度的关系，小京按图2所示的电路进行实验，其中电源两端电压U不变，R1为定值电阻.实验中，他将已做防水处理的热敏电阻R2先后浸没在温度为t1、t2和t3的水中，闭合开关，分别读出对应电流表A的示数I1、I2和I3，发现I1＜I2＜I3.已知t1＜t2＜t3，请分析并说明热敏电阻R2的阻值与温度的关系.

图2

答案：电源两端电压U不变，R1为定值电阻，依据欧姆定律和串联电路特点，可得R2＝U／IR1，在t1＜t2＜t3的情况下，I1＜I2＜I3，可得出热敏电阻R2的阻值逐渐变小，因此热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小.

例2基于电学实验情境，考查欧姆定律、电阻定律等知识，并通过推理论证命题，既有区分度又衔接高中，尝试探索了一条在初中阶段考查物理科学思维的可行策略.新课标理念下，综合运用文字和公式完成既定情境下的推理论证的命题，是值得借鉴和推广的.［4］

（3）从辨析质疑进行命题.

质疑创新是科学思维的重要部分，但受限于初中阶段学生的认知水平，各省市的中考命题中也很少出现针对学生创新能力的考查.现有的命题主要包括概念、规律、模型的辨析以及对结论和得到结论的过程进行质疑.具体如例3所示.

例3.（北京2021）勤思考、爱交流的小琴对电磁的知识进行了总结，并与小文进行交流，小文认为小琴总结的结论有的正确，有的错误.小琴总结的下列结论中正确的是

（A）导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场.

（B）改变磁场的方向，通电导线在磁场中的受力方向就发生改变.

（C）闭合回路的导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流.

（D）指南针在地磁场中静止时，指南针的N极受到地磁场的作用力.

答案：（A）（D）.

例3是各省市中考命题中较为常见的题型，考查学生对物理概念规律的认识辨析，这一类命题通常基于教学过程和学习情境，直接指向科学思维，并且要求学生具备一定的由知识规律提炼升华而来的物理观念，对学生颇有一定的难度，尤其那些针对易错概念的辨析命题.

此外，在一些实验命题中，也要求学生具备一定的实验反思、评估、分析能力，其背后仍然是指向了科学思维，对学生的核心素养考查极为综合.这类以实验为情境载体的命题，能有效地将科学思维与科学探究融合，是值得尝试的命题策略.

2 科学探究的命题评价策略

科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想与假设、设计实验与制订方案、获取与处理信息、基于证据得出结论并作出解释以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力.科学探究主要包括问题、证据、解释、交流等要素.

2.1 科学探究学业质量要求

新课标针对科学探究提出了明确的学业质量要求.能针对一些现象，发现并提出要探究的物理问题，能根据经验和已有知识作出猜想与假设.能针对提出的问题，运用控制变量法等制订比较合理的科学探究方案，会正确使用学生必做实验所涉及的实验器材，并根据实验方案进行规范、安全的实验操作，会正确读取和记录实验数据，能排除简单的实验故障.能根据实验目的整理信息，会用简单的图像或表格描述信息，能通过信息比较或图像分析发现其中的特点，进行初步的因果判断，形成结论并作出解释.能表述物理问题，会用物理学术语、符号、图表等描述探究过程，说明探究结果，撰写简单的科学探究报告.

2.2 指向科学思维评价的学业水平考试命题

高中物理课程标准下，科学探究的命题评价可以从实验方案、信息处理、实验评估3个方面进行，［5］初中物理新课标对科学探究的要求比高中物理课程标准更基础更全面，并降低了探究活动中对数据处理的要求.鉴于此，初中学业水平考试的命题，也可以考虑从实验方案、信息处理、实验评估3方面进行.

（1）从实验方案进行命题.

关于实验方案的命题，一直都存在于历届中考命题中，针对的都是学生较为熟悉的实验情境，最常见的是让学生完成实验步骤的补充.但也有需要学生完全自主进行实验方案设计的命题，颇有难度，具体如例4所示.

例4.（山西2022）六一儿童节前夕，小明妹妹所在的幼儿园将要举办“亲子滑草”比赛，比赛须知如图3所示.为了赢得比赛，他们全家进行了讨论.小明认为：高度一定，越陡的坡用时应越短，要选择最陡的坡.妈妈认为：体重越大，滑行用时越少，应让体重最大的爸爸和妹妹参加.请你选择小明或小明妈妈的观点设计一个实验进行探究，为优化参赛方案提供建议.

图3 比赛须知

（1）实验器材：__________________________；

（2）实验步骤：__________________________；

（3）实验结论：__________________________.

答案：

（1）实验器材：两个木块、木板、停表、金属片；

（2）实验步骤：

① 用一木块和木板设计一个斜面，将金属片固定在斜面底端；

② 用停表测出另一木块从斜面某一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t1；

③ 增大斜面的坡度，用停表测出同一木块从斜面同一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t2；

（3）实验结论：若t1＞t2，选择较陡的滑草坡参赛；若t1＝t2，任选一滑草坡参赛；若t1＜t2，选择较缓的滑草坡参赛.

可以看到，这类命题给学生的有效信息提示有限，给学生留下了广阔的发挥空间，虽然对阅卷工作带来了不小的挑战，但无疑非常有利于对学生素养能力的全面检测.命题还能够引导学生在学习中注重实验的设计，注重操作的规范性、流程的合理性、处理的严密性，对提升学生的探究素养极为有利.

考虑到初中阶段的义务教育性质，结合学生的实际认知水平，此类命题应尽量选择学生熟悉的情境.此外，相比完整的方案设计，针对实验方案步骤进行补充，应该是更加普适的命题方式.

（2）从信息处理进行命题.

实验数据的处理一直都是各省市中考的必考题，诸如实验仪器读数、实验数据运算、实验结论归纳、实验图表、实验数据应用等等.相较高中而言，初中物理实验命题，减少了通过较复杂的数据运算分析选择实验器材的考查，这是符合学生实际情况的.此类命题具体如例5所示.

例5.（北京2021）在探究水沸腾过程中温度随加热时间变化的特点时，小宇应通过观察_________判断水是否沸腾.待水沸腾后，小宇测量并记录的实验数据如表1所示，请你根据表1中的数据归纳出实验结论：____________________.

表1

答案：是否有大量气泡冒出水面；水沸腾过程中，随加热时间增加，温度不变.

例5考查实验数据处理分析.实验数据的获取和处理，是建立在教学实验情境基础之上的，是在新课标要求的学生必做实验中完成考查.另外，初中阶段学生的数学工具也较为有限，因此命题考查应该定位为基础题型，情境不能过于复杂，旨在检测学生的基本数据处理能力，重点引导学生养成基本的实验规范.

（3）从实验评估进行命题.

实验方案的评估，是一种基于分析评价思维的实验命题，常见的包括实验问题的提出和猜想、实验故障的深究和排除、实验方案能否成功地评估、实验存在问题的改进等.相比设计实验需要学生完全自主设计方案解决问题而言，实验评估的命题学生答题文字量较少，实验信息提示较多，答题规范较为明确，学生容易入手作答.具体如例6所示.

例6.（北京2021）小圆想探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系，他利用干电池、电流表、电压表、多个阻值不同且已知的定值电阻、开关及导线，设计了如图4所示的电路.实验中，他将定值电阻R接入电路中，读出相应的电流表的示数并观察电压表的示数，记录实验数据.将R换为不同阻值的另一个电阻后，小圆观察到电压表的示数增大了.小圆意识到自己的实验设计不能实现探究目的.

图4

（1）请你写出小圆的实验设计不能实现探究目的的原因：__________________________；

（2）请你画出能够实现探究目的的电路图（可以添加适当的实验器材）；

（3）依据你设计的电路图，针对小圆不能实现探究目的的原因，写出操作的方法.

答案：

（1）不能控制电阻两端的电压不变；（2）电路图见图5；（3）更换不同阻值的电阻后，调节滑动变阻器滑片P，使电压表的示数与上次示数相等.

图5

例6以探究通过导体的电流与导体的电阻之间关系为载体，考查对经典实验中存在的问题评估，它要求寻找到存在的问题并提出解决的方法，学生答题过程中几乎不需要使用复杂的数学运算，更多的是基于物理实验探究的规范和逻辑进行作答，符合新课标理念要求下的核心素养评价命题.

3 启示与展望

3.1 创设试题情境，承载核心素养

高考评价体系明确提出“一核、四层、四翼”的基本内涵，［7］通过创设试题情境，为学生搭建能力的展示平台，可以有效激发学生的核心素养表现，让学生解决问题的整个过程得以清晰地显现出来，从而完成对核心素养的考查.

中考命题虽然不像高考那样有统一的纲领性文件指导命题，但是从初高中衔接培养的角度出发，既然课程标准已经实现了初高中“一体化”，那么命题评价的统一也理所应当.中考命题可以借鉴高考对试题情境的要求，选取素材创设适合初中学生的试题情境，立足学生的基础全面发展，以核心价值为引领，以核心素养为导向，通过对知识和能力的考查，完成对初中物理核心素养的评价.

但对于高考命题中涉及到的生活实践类情境和学习探索类情境，［8］在中考命题时需要进行弱化，选择学生熟悉的情境进行命题，对一些基础层面的推理论证，多一些处于奠基作用的实验探究考查，多一些实践内容的综合评价，应该是新课标理念下中考命题的大方向.

3.2 丰富试题维度，素养评价全面

每一个中考命题都应该在学科核心素养的多个层面有所反应，从而提高命题的核心素养覆盖维度，提升命题评价的有效性，以高质量的命题完成明确的核心素养评价.

基于素材创设情境命制的试题，在核心素养维度的覆盖方面具有天然的优势，虽然情境会给学生增加一定的信息获取和处理难度，但这正是综合考查素养能力的抓手所在.那些缺少情境支撑的、单一依靠记忆完成的试题，在核心素养评价方面过于狭窄，并不符合新课标的理念要求.

命制素养维度丰富的试题，必然带来初中物理教学的变革，学科教学中需要创设丰富的教学情境，学科育人中需要创设恰当的德育情境，［9］考试评价中需要创设合理的试题情境.依据高中阶段以命题评价核心素养的实践经验来看，只有借由情境承载初中物理核心素养各个维度的培养，才能让学生熟悉在情境中去发现问题、思考问题和解决问题，从而最终在试题情境中游刃有余.

3.3 命题因地制宜，统筹兼顾差异

当前阶段，中考命题多以州市为单位进行，并没有进行统一.义务教育具有基础性、全面性和强制保障性，各地区自主命题，是基于早期教育水平极不均衡的考量，各地区结合自己的教育实际情况开展命题，符合义务教育的性质.但随着社会的发展进步和教育改革的不断深入，国家对义务教育不断投入保障，各地区的义务教育水平已经明显进步.在这一背景下，继续保持各地区自主命题，反而不利于义务教育的全局发展.

2022年3月末，在新课标发布前夕，教育部印发了《关于做好2022年中考命题工作的通知》，要求尚未实行省级统一命题的省份，特别是命题单位存在命题管理不完善、条件保障不到位、命题人员数量不足、命题质量不高等问题的省份，要积极创造条件，力争2022年实现省级统一命题，确保命题质量.不具备条件的省份，要研究提出加快推进省级统一命题的工作方案，明确时间表、路线图，到2024年实现中考省级统一命题.［10］

因此，整合全省的教育资源，开展以省为单位的中考命题已势在必行.然而，做到这一点并不容易，这要求以省为单位切实做好全省的义务教育工作，尽快缩小教育差异，让老百姓充分享受公平、优质的义务教育.这时候，因地制宜做好考试命题的统筹规划，在兼顾省份之间差异的同时力求逐渐缩小差异，通过以考试评价引领规范教育教学水平和质量提升，既是切实落实新课标的有效途径，也是提升义务教育水平的必由之路.