基于PISA2018科学素...固原市中考物理试题分析研究_周倩.pdf

科技视界Science&Technology Vision0引言中考是一项重要的考试制度，既是毕业考试，又是升学考试，影响着学生初中阶段的发展。中考除了选拔与甄别外，同样肩负着评价学生科学素养的重任，然而，由于我国传统考试形式的影响及升学压力的现实，考试的多种功能得不到发挥，考试分数成了评价考生的标准，对考试结果的过度关注，对学生学习过程的评价不足，考试内容更倾向于对知识的记忆，而缺少对于学生物理知识整合能力、分析和解决问题能力、探究能力等其他能力的考查，对学生的科学素养水平的评价关注不足1。PISA 是具有影响力的评价项目，每隔三年进行一次评估，评估内容为阅读素养、数学素养和科学素养，其先进的评价理念、精细的评价框架、独特的试题设计受到许多国家的关注。其中对于科学素养的评价，框架设计精细严谨，注重对学生学习过程的评价，能够较全面地考查学生的科学素养2。因此，PISA 科学测评体系对固原市的中考测试具有借鉴性的意义，利用 PISA 科学测评体系能够发现固原市中考试题命制的不足之处，对其进行优化，促使宁夏固原市中考试题能够更加全面的考查学生的科学素养。本研究从科学素养的角度出发，基于 PISA 科学测评框架来分析 20172021 年固原市中考物理试题，并对固原市中考物理试题的命制提出有效的建议。2固原市近五年中考物理试题分析研究2.1研究框架本研究使用的研究框架为最新的 2018 PISA 科学素养测评框架（如图 1）。图12018 PISA科学素养测评框架从图 1 可以看出 PISA 科学测评主要内容涵盖了情境、知识、能力、态度四个维度。情境不局限于学校作 者 简介：周 倩，研 究生，研 究 方 向为 学科教 学（物理）。*通 信 作者：马艳，博士，教授，研究方 向 为 超声 工 程。DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2022.30.43基于 PISA2018 科学素养下的固原市中考物理试题分析研究周倩马艳*（宁夏师范学院物理与电子信息工程学院，宁夏 固原756000）【摘要】本 文 从 科 学 素 养 的 角 度，基 于PISA2018科 学 测 评 框 架，从 情 境、能 力、知 识 和 认 知 要 求4个 维 度 来 分 析了20172021年 宁夏 固原市 中考 物 理试 题。研 究 结 果 表 明：固 原 市近 五 年的 中 考 物 理 试 题 情境类 试题数 量不 多，在 情境 的 分 配 方 面 不 均 匀；在 知 识 的 分 配 广 度 上 较 为 单 一；在 能 力 的 广 度 方 面 均 衡 性 不 高，试 题 主 要 集 中 在 低 等 和 中 等 水平。经 过分析，为优 化固 原市中 考 物理 命题 提 出相 关 建 议。【关 键词】PISA2018；科学素 养；中考物 理 题；命 题科学课堂144Science&Technology Vision科技视界表1研究框架表220172021年固原市中考物理试题汇总表的科学情境，更倾向于社会生活中涉及的科学和技术，主要包括与学生的爱好、家庭和兴趣群体相关的、与社会生产生活相关的、与世界的生产生活相关的情境。能力即在与学生相关的情境中考查学生运用科学知识的能力，其最重要的是科学能力。包括科学地解释现象、评价和设计科学探究、科学地解读数据和证据能力。知识包含三方面知识：学科内容性知识、程序性知识与认知性知识，这些知识主要涉及物理、生物、化学、地理等学科。态度：对科学的态度能使个体对科技的关注、兴趣等产生影响3。本文的研究框架如表 1所示。2.2维度分析从情境、知识、能力、认知要求四个维度出发，对近五年中考试题中四个维度的占比、所涉及的具体内容进行逐年分析，从横向和纵向两个角度分析其趋势。2.2.1情境维度分析由图 2 及表 2 直观地看到，从 2017 年到 2021 年在固原市中考物理试题中情境维度每年占的比重都不一样。从横向角度看，比重最大的是 2018 年，占了72.9%，最低的是 2021 年，有 60%，平均在 68.5%左右。在具体情境的试题中，“个人的”情境和“当地的/国家的”情境所占比例最多，其中“个人的”情境所占的比例最大，涉及全球的情境试题很少，只有 2021 年有出现。从纵向角度看，近两年试题中的当地的、全国的情境占比明显增加，个人情境占比减少。PISA 测评强调试题情境，主要是在特定情境下的知识和能力。因此，固原市物理中考试题应增加地区及全球方面的情境，将物理知识与生产生活实际、科技前沿、社会热点等情境有机结合，使学生感受到物理就在身边，提升学生观察与思考能力。图220172021年中考物理试题情境维度分析统计在了解了近五年固原市中考物理试题情境维度的情况后，为了更加深入地对情境维度的研究，对题目中所涉及的关于情境的具体内容进行分析发现个人情境主要集中于科学技术前沿（科学方面兴趣爱好），平均每年出现的次数为 5 次以上；在当地的/国维度情境能力知识认知要求个人的当地的/国家的全球的科学地解释现象评价和设计科学探究科学地解释数据和证据学科内容性知识程序性知识认知性知识低中高维度情境知识能力认知要求内容个人的当地的/国家的全球的学科内容性知识程序性知识认知性知识科学地解释现象评价和设计科学探究科学地解读数据和证据低中高2017481306215852132044338201854805919746192046336201940160571414402124363613202042190561118302035313123202130132511410251238233616总计21469228573571938513718016966百分比75%24.2%0.8%68.7%17.6%13.7%46.5%20.5%33%43.4%40.7%15.9%科学课堂145科技视界Science&Technology Vision家的情境方面主要是科学技术前沿这一类别，在科学技术前沿中，以交通运输以及体育运动的情境居多；在全球情境方面几乎没有涉及。而 PISA 科学试题的情境分布上较为多元，涉及真实生活中的方方面面。通过分析可看出固原市的中考物理试题在情境的分配设置方面较为单一。2.2.2知识维度分析通过观察图 3 及表 2 数据可知，从横向角度分析，从 2017 年到 2021 年在固原市中考物理试题中知识维度每年占的比重最大的是“学科内容性知识”，五年中“学科内容性知识”平均为 68.7%。程序性知识占比和认知性知识占比相对来说很少。从纵向角度分析，内容性知识占比在前四年逐年减少，每一年对于程序性知识和认知性知识的考查都是很少的，总体来说集中于内容性知识，但在信息时代，如何分析与甄别知识是非常重要的，应适度加大对程序性知识以及认识性知识的考查力度。图320172021年中考物理试题知识维度分析统计在了解了近五年固原市中考物理试题知识维度的情况后，为更加了解知识维度的具体情况，对题目中所涉及的关于知识的具体内容进行分析可得：内容性知识方面主要是物质系统，在物质系统中，主要以物质的特性、运动和力、能量及其转化、能量和物质间的相互作用等知识点为主，每年考查次数 7 次以上；程序性知识方面主要体现在对给定科学问题的适当设计、测量的概念、控制变量策略的使用以及说明对照实验避免误差等方面，考查的范围体现在实验探究题中；认知性知识方面主要是科学中的数据和推理是如何支持科学言论的、误差如何影响科学知识的可信度、科学事实及理论的本质上，试题中对认知性知识的考查主要集中在对一些理论、原理之类的考查中，利用这些理论和原理去解释现象，推理结论和对数据进行计算。而在 PISA 试题中，对各类知识的考查较为全面，对 PISA 测评中对知识内容设置的各方面都有涉及。固原市的中考物理试题在考查知识的广度方面较局限。2.2.3能力维度分析PISA 科学能力比例大致是：科学地解释现象约占40%50%；评估与设计科学探究约占 20%30%；科学地解读数据和证据约占 30%40%4。由图 4 及表 2 可知，三种能力平均占比分别为 46.2%、20.4%、33.4%，可以看出固原中考物理试题在能力考查占比和 PISA大致一样。但从横向角度分析，“评价并设计科学探究的能力”占比最少。从纵向角度分析，“科学地解释现象”占比逐渐减少，“科学地解释数据和证据的能力”五年占比逐渐增加，“评估与设计科学探究”考查较少，这反映对物理实验考查的不足。图420172021年中考物理试题能力维度分析统计为更加了解能力维度的具体情况，对题目中所涉及的关于能力的具体内容进行分析可得：“科学地解释现象”方面较多地体现在回忆并合理运用科学知识上，试题中考查运用所学物理知识解释生活中的现象；“评价并设计科学探究的能力”方面主要体现在识别科学研究中探究的问题、科学地评估和探究给定问题的解决方式等方面，主要是在实验探究中判断某个实验装置要用来研究什么以及怎样研究；“科学地解释数据和证据的能力”方面主要体现在分析并解读数据以及得出合理结论上，试题中考查根据一系列的数据进行分析总结规律。在 PISA 试题中，全面考查各类能力，PISA 测评中对能力维度的具体内容都有涉及。固原市的中考物理试题在能力的广度方面均衡性不高。2.2.4认知要求水平分析引入认知要求意味着对学生的考查不再是局限于对知识的简单记忆，而是考查学生在不同的真实情境下的问题解决的能力5。从横向分析，固原市近五年的中考物理试题的认知要求主要集中在中低等水平，科学课堂146Science&Technology Vision科技视界平均比重为 80%；高等认知水平考查较少，仅占 20%。但从纵向来看，高认知要求占比大体逐年增加，而低等认知要求占比则是逐年减少，这说明近年来，命题者正逐渐提高高等水平认知知识的比例。图520172021年中考物理试题认知要求维度分析统计3结论与建议3.1结论通过分析 20172021 年固原市的中考物理试题得出，在横向角度，20172021 年宁夏中考物理试题情境以个人情境为主，在情境的分配方面不均匀；在知识考查方面以内容性知识为主，对其他知识的考查不均衡；在能力的考查方面以科学地解释现象为主，对其他能力的考查不足；在试题的认知要求水平方面考查比例不均匀。在纵向角度：对知识的考查方面，“程序性知识”和“认知性知识”的比例呈增加趋势；对能力的考查方面，“科学地解释数据与证据”能力的比例在逐年增加，但在实验探究方面考查不足，有待改善；对认知要求水平的考查，高等水平认知要求的占比在逐年增加。3.2建议在试题情境方面：建议命题从学生现实生活入手设置真实的情境，把情境和学生现实中可能会遇到的问题联系起来，通过生动形象的情境，使学生去观察日常生活中的现象，同时在实践中运用物理知识，提高学生分析思考和解决问题的能力，从而更好地落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念6。试题考查能力方面：建议命题应注重考查学生的科学探究能力，利用实验设计考查科学探究能力，对于实验题目的设置不只是让学生分析实验数据，得出实验结论，应从实验设计的原理和对实验方案评价的角度来设置试题，让学生不仅知道这样进行实验的目的，还要知道怎样进行实验以及评价实验方案是否合理7。试题的认知要求方面：在不同类型的题目设置不同水平的认知要求，有利于反映不同的学生的能力水平。高认知要求水平的试题应该注重考查学生对物理原理和规律的运用、对知识的深入理解和对问题的分析、比较、推理，这样能引发学生思考，提高思维的发散性，从而提高学生的科学素养水平。【参考文献】1代洁.基于PISA2015科学素养下的试题分析研究D.贵州师范大学，2020.2安珍.基于PISA2015科学框架的中考物理试题分析D.曲阜师范大学，2017.3OECD.PISA2018AssessmentandAnalyticalFramework M.Paris：OECD Publishing，2019.4黄鸣春，杨洁，魏昕，等.20002018年PISA科学素养测评体系及其启示J.教