物理试题难度分析与启示——以2021-2022年高考河北卷为例

王 刚

(邯郸市教育科学研究所 河北 邯郸 056002)

李 峰 郭春利

(邯郸市第四中学 河北 邯郸 056002)

试题难度是试题对学生知识和能力水平的适合程度进行衡量的指标,是教学评价的一个重要内容[1].我们在衡量命题质量时,需要考虑多方面因素,而试题难度占据主要地位.随着高考改革的进行,2021年,河北省高考物理试题开始采用自主命题模式.目前,教育工作者对有关2021年全国甲卷、乙卷物理试题的难度以及试题难度的量化分析等进行了定量研究并都取得了一定的成果.但是,在河北省高考制度改革以来,对2021-2022年河北卷物理试题难度的研究相对匮乏.因此,我们结合《普通高中物理课程标准(2017年版)》(以下简称《课程标准》),依据物理试题难度模型对2021-2022年河北卷进行试题难度分析,希望对学生的学法以及教师的教法能够有所助益.

1 试题难度模型

文献[2]中认为,分析考查的知识点数量、物理背景情境、物理过程、解答试题的方法以及利用的数学知识是影响试题难度主要因素,从而利用各权重系数计算试题难度.文献[3]中,根据物理情境、深度水平、知识综合、数学思维、科学推理以及物理建模创建物理试题综合难度量化工具.文献[4]中,界定了物理试题难度水平,并对各影响试题难度的因素进行赋值,通过各权重系数计算试题难度.

根据《课程标准》的要求,在设计试卷时,应该多方面、多角度综合考虑物理学科核心素养,物理知识的深度广度,设置问题情境的合理性、针对性等,科学合理地设计试题难度[5].结合高中物理学科特点以及学科核心素养[6],我们综合考虑采用文献[4]中所建立的物理试题难度模型,对2021-2022年河北卷进行试题难度分析.

在该物理试题难度模型中,对物理情境、知识点、运算难度、推理难度、实验难度和物理过程6个物理试题难度的影响因素难易程度进行了明确区分(表1)[5],难度值从低到高以1、2、3、4、5赋值.而6个影响因素对试题难度高低的影响是不统一的,故在该难度模型中通过对偶分析法分别确定了试题难度的影响因素的权重系数(表2)[5].因此,一道试题的难度赋值为

(1)

表1 物理试题难度水平的界定

表2 物理试题难度影响因素的权重值

其中,i是试题序号,j代表6个影响因素,Dij是影响因素的难度值赋值,αj是影响因素的权重系数,试卷的总难度(D) 是整套试卷难度的总和,从而我们可以计算该试卷的平均试题难度.

2 2021-2022年河北物理卷的综合难度分析

2.1 试卷内容分析

2021-2022年河北卷的内容均包括力学、电磁学、近代物理、热学和光学5个知识模块,并且两年的试卷各题型以及对应分值均相同(表3).

表3 2021-2022年河北卷题型分布与分值表

我们按照题型与知识模块,对2021-2022年河北卷所包含的相同知识点和不同知识点进行梳理统计以及归类整理(表4).2021-2022年试卷的考查知识点区别不大,共同知识点共 29 个,占试卷整体知识点的半数以上.其中,涉及力学与电磁学部分的知识点相对较多,侧重对力学和电磁学知识的相关考查,与《课程标准》相符;计算题的考点均集中在力学与电磁学部分;近代物理部分的考查均只出现在选择题;选做题中均只注重考查光学以及热学相关知识.

表4 各类题型模块知识点分布对比

2.2 试卷整体难度分析

根据试题难度模型,对2021-2022年河北卷进行综合分析并进行难度水平赋值,统计两套试卷各知识模块的广度,计算每一道题的试题难度;从而计算各知识模块总试题难度、试卷的总试题难度,进一步计算各知识模块的平均试题难度以及试卷总体的平均试题难度(表5).

表5 各模块试题总难度及平均难度

从表5中不难看出,2021-2022年河北卷平均试题难度相差无几.在两套试卷中,力学与电磁学部分总试题难度最高,符合《课程标准》对力学以及电磁学相关知识内容的考查要求,同时充分体现了物理学科的核心素养.在《课程标准》中,力学与电磁学模块知识点较多,涉及的试题广度较大,因此总难度偏高.各模块的平均试题难度中,电磁学微难于力学,但相差甚微;但是,热学及光学部分平均试题难度高于力学及电磁学部分,这是因为力学、电磁学在选择题、实验题、计算题均有考查,内容的覆盖面更广,并且简单、适中、较难的试题均会考查到.另外,选考题中热学与光学部分平均试题难度几乎持平,既给学生提供了自主选择的空间,又保证了试题难度的均衡性,充分展现出选做题的特点;近代物理部分只在选择题中出现,涉及物理概念、物理规律等内容,难度较低.

2.3 各影响因素难度分析

根据以上分析结果,统计出2021-2022年河北卷6个试题难度影响因素在不同水平上的试题个数及占比(图1和图2).

图1 不同水平上影响因素的试题数目比例(2021年)

图2 不同水平上影响因素的试题数目比例(2022年)

从图1与图2的对比中,可以看出:河北卷在物理情境方面主要集中在水平3,占比均为37.5%,学生对两卷中涉及的物理情境较为熟悉,模型建构比较顺畅,而2021年试卷在水平4上略高于2022年,因此2021年的试卷情境难度略高于2022年.2022年河北卷在知识点方面主要集中在水平4,而2021年水平4与水平5占比相同,整体难度适中,2021年的试卷知识点难度略高于2022年.河北卷在运算难度方面主要集中在水平2,在水平5上占比均为零,试卷整体运算难度适中,而2022年的试卷运算难度与2021年相比,相对较难一些.河北卷在推理难度方面主要集中在水平2,2022年的试卷推理难度高于2021年.河北卷在实验难度方面主要集中在水平1,占比均为87.5%,难度较低,并且两卷的实验难度相当.河北卷在物理过程方面主要集中在水平3,虽然2021年试卷在水平5略高于2022年,但是2022年试卷在水平4上高出2021年18.75%,整体来看,2022年的试卷物理过程难度高于2021年.

利用某一影响因素的试题难度(N)计算公式

(2)

计算得到2021-2022年河北卷各影响因素的试题难度对比(表6).其中,ηi是不同水平上影响因素的试题数目比例.从表6中可以看出,在2021-2022年河北物理卷中,知识点对试卷整体难度影响最高,而实验难度最低.知识点的考查在两卷中较为均衡,差别不大;实验的考查集中在力学和电学,试卷中涉及的实验原理较为常规,但是2022年电学实验存在创新点,以利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲为素材创设生活实践情境,需要经过简单计算、逻辑推理才能得到物理图景.

表6 2021-2022年河北卷各影响因素的试题难度对比

2021年物理试卷在物理情境方面略高于2022年,虽然选择题均考查到了平抛运动,但是2022年河北卷中以自动旋转喷水器喷水浇花为素材创设生活实践情境,对学生模型建构能力要求较高.2022年物理试卷在运算难度、推理难度、物理过程方面均略高于2021年,考查电磁学相关知识的计算题中,2022年河北卷以带电粒子在周期性变化的组合场中运动为素材创设学习探索情境,试题综合性较强,涉及物理过程较复杂,推理难度大.另外,该难度数据为计算所得,目前与河北卷的试题难度吻合程度未知.

3 对学生和教师的启示

通过对2021-2022年河北物理卷试题难度的综合分析比较,我们对河北物理卷的试题难度有了更直观、深刻的了解.结合《课程标准》的要求,对学生和教师提出以下几点启示,希望能够帮助学生提高自身学习的时效性以及教师提高课堂教学的有效性.

对学生的启示:可找到适合自己的学习方式,在自我认知基础上学习物理知识,增强自己学习物理的信心,提升自己的学习兴趣;可针对性地查漏补缺,提高学习的时效性,适当加强综合性习题的训练,熟悉各种物理情境,提高建模能力;可养成良好的审题习惯,规避干扰信息,提高结合物理知识解决问题情境的能力,逐渐养成规范的解题习惯,提高试题的正确率;可利用思维导图总结知识点,培养科学的思维习惯,建立物理概念、规律等之间的联系,形成完整放射性逻辑结构的知识系统.

对教师的启示:设计能够使学生乐于参与、积极思考的课堂情境,培养学生自主学习能力;采用丰富有趣的教学方式,引导学生自发探索物理规律,发展核心素养,增强逻辑推理能力和解决物理问题情境的能力;帮助学生建立完整放射性逻辑结构的知识系统,使其形成直观、明了的物理知识逻辑,增强学生的系统学习能力;对力学、电学实验的相关创新实验进行归纳整理,注重实验探究,提高学生的实验推理能力和实验探究能力;增强综合性试题的训练,通过不断变化的试题情境,举一反三,提高学生的建模能力.