胡振欢 许桂清

（1.中山市桂山中学，广东中山 528463；2.华南师范大学物理与电信工程学院，广东广州 510631）

2017年教育部发布了《普通高中物理课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》），在课程目标的阐述中指出，高中物理课程应在义务教育的基础上，进一步促进学生物理学科核心素养的养成和发展.2020年教育部发布了《中国高考评价体系》，提出要立足全面发展育人目标，构建包括“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”在内的考查体系，扭转不符合时代要求的教育评价导向，最终完成立德树人的根本目标.因应教育评价发展的需求，我们有必要对如何评价学生物理学科核心素养水平进行进一步的研究，目前基于纸笔测试的核心素养评价成为考试主流，对实验操作的考查也只停留在纸笔测试层面，可以说试题里面的物理实验没有“物”，也是当今高中物理考试中的一大遗憾，以评价促进育人的功能有所缺失.

在2022年3月广东某地级市高考备考研讨会中的摸底调查显示，由于目前高考中实验测试不考查实验操作，各普通高中开设实验热情不足，即使学生到达实验室开展活动，但进行实验时缺乏有效的评价标准，学生只是进行简单的操作体验，不利于判断和提升学生核心素养水平，许多物理教师更是表示找不到合适的实验操作试题素材对学生进行考核，因此笔者探索建立科学探究评价框架，探讨开发实验操作试题的模式并进行了实践研究.

1 科学探究评价框架建立依据

1.1 普通高中物理课程标准中的科学探究素养

《课程标准》相比于旧版课程标准的一个重要变化是凝聚了物理学科的核心素养，并制定了从水平1到水平5 的学业质量水平标准.学业质量水平2是高中毕业生应达到的合格要求，是学业水平合格性考试的命题依据，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.［1］容易发现，水平1到水平5是层层递进的关系，对学生的要求指向明确.但是课程标准中的素养层级只是以学生表现为主的描述，从试题命制和试题分析的角度看来，这样的描述显得抽象和笼统，难以按照素养水平命制试题，也难以直观判断一道试题对应具体考查的素养水平.因此操作试题中涉及的科学探究评价应进一步具体细化，使得命题时有据可依.

1.2 SOLO 理论

SOLO 分类理论是由澳大利亚著名教育心理学教授比格斯在1982年首先提出的.其对于教育领域产生深刻影响的是对每种发展阶段下不同的层级水平进行划分，这些层级水平主要包括：前结构层次，单点结构层次，多点结构层次，关联结构层次和抽象拓展层次.对于每一层级，比格斯又主要是通过能力、思维、一致性与收敛性，以及回答结构4个维度来进行描述和界定的，［2］结合思维导图可以直观理解，如图1所示.

图1 SOLO 分类理论思维导图

笔者借鉴SOLO 理论，在试题命制的角度对科学探究素养水平进一步细化、具体化，形成评价框架，力求在实验操作试题命题和试题分析中更加具有操作性.

2 构建科学探究评价框架和操作试题开发流程

2.1 构建科学探究评价框架

SOLO分类理论与学业质量的分层评价具有内涵一致性，用该理论指导学业质量的分层评价具有积极的实践意义.［3］但SOLO 理论提到的5个等级水平和科学探究的5个水平并不是很严格的一一对应关系，如前结构水平认为“学生基本上无法理解问题和解决问题，只提供了一些逻辑混乱、没有论据支撑的答案”，这和科学探究的水平1要求是不一致的，科学探究水平1是要求学生已经达到简单认知而非逻辑混乱的水平，由于科学探究水平1和水平2的具体描述都偏向单一认知描述，因此在框架建立时可把水平1和水平2都看作有水平差异的单点结构，并进行细化划分，如看作较低难度的单点结构水平和较高难度的单点结构水平，以此类推.虽然两者并没有严格一一对应，但是可以形成以学业质量水平为主，SOLO理论为辅的科学探究评价框架.

参考SOLO 理论中对于不同思维水平具体明确的操作性鉴定，结合《课程标准》中对于科学探究不同水平的经验型抽象描述，对实验操作试题中所包含的核心素养科学探究不同水平进行判别和断定，并按照高中物理实验的四个基本要素：方案与原理、器材与操作、现象与操作和结论与分析进行细分.以原理与方案这个实验操作要素为例，水平2 的题目应当对应单点结构水平，结合探究要素里面的描述“根据已有探究方案”，因此题目对学生的要求较低，不单只是教材常规实验，更是学生能稍微一回想就能做出来的简单实验.而水平4 的题目应该具有关联结构水平，也就是达到这个水平的学生应当可以对几个常规的实验内容进行迁移整合，以此类推，逐一按照实验操作要素对科学探究水平进行重新解构，可以得出更具有操作性的科学探究评价框架，如表1所示.

表1 科学探究评价框架

续表

在评价框架实际应用中对具体考查水平应科学判定，如结论与分析的水平4 在评价框架描述分为3点，用分号隔开：“题目需要仔细观察拟合数据并做迁移对比才能得出实验结论；题目要求分析造成实验误差的具体原因或者简要提出改进建议；要求能撰写较为完整的实验报告.”实验操作题目只要符合以上描述中的任意一点，就可认为是考查该要素水平5的题目.

2.2 实验操作试题的开发流程

结合评价框架和高中物理实验要求，可进一步细化考试目标和考试内容，制定完善评分细则进行实验操作试题的命制.具体开发流程主要包括框架的构建、试题的命制和试题的实施反馈，在反馈中促进框架的完善，如图2所示.

图2 实验操作试题开发流程图

在开发实验操作试题时，应以评价框架作为中心，既可以用来细化考试内容，也可以用来评价试题和拟定得分点，在考试实施后还可以及时反馈修正评价框架.

3 试题开发案例

按照开发流程，利用实验室的现有器材，笔者设计了“测量未知电阻阻值”的实验操作试题，试题采用实物操作与纸笔测试结合的形式进行，限制时间25min内完成，结合实验室的器材，在高二物理电学实验学习完毕后进行操作考试，开发试题案例如下.

案例.利用所给器材尽量精确测量某未知电阻阻值，实验所给仪器如下：

A.待测电阻Rx；

B.多用电表；

C.电阻箱（0～9999Ω）；

D.电流表A（量程0.6A 和3A，内阻约为10Ω和2Ω）；

E.电压表V（量程3V 和15V，内阻为3kΩ和15kΩ）；

F.滑动变阻器R1：0～10 Ω，额定电流为1A；

G.滑动变阻器R2：0～500 Ω，额定电流为0.3A；

H.学生电源固定为6V，内阻约为1Ω；

I.开关S及导线若干.

仪器的参数都会具体给出，待测电阻实际阻值为10Ω，但是没有在试卷上提示阻值范围，因此在试卷作答区域，主要有4块内容：一是要求粗测未知电阻阻值；二是要求设计画出测量阻值电路图（标出电表采用量程）；三是要求记录数据（不给表格之类的引导内容），并且得出阻值大小；四是要求分析实验误差并提出初步改进建议.其余均是老师直接具体的实验操作或者回看录像给出评分.

评分可以按评价框架从实验4个要素进行拟定，以下举部分评分要点进行分析.

（1）方案与原理（赋分10分）：本题考查学生在粗测出电阻阻值后，为选择电表测量量程以及选择内接法或外接法提供数据依据.对于尽量精确测量电阻的要求和后续处理数据的要求，考虑分压接法，选用合适的滑动变阻器，均是常规实验内容，对应框架中水平3.另外在量程搭配不合适的时候，能迁移电表改装的内容，对电压表进行改装，对应框架中水平4.

（2）器材与操作（赋分20分）：本题的未知电阻准确值为10Ω，但是一开始并没有给出阻值范围，因此应该从多用电表大倍率挡位开始测量，发现指针偏转过大而选择更小的倍率进行测量，对应框架中水平3，在设计出实验后，要对众多器材进行准确组装，对应框架中水平4.

（3）现象与数据（赋分10分）：本题的实验现象反应在两个电表的数据上，要求读数时示数应该超过量程的，对应框架中的水平1，并合理选择6 组以上数据进行图像处理，对应框架中水平4.

（4）结论与分析（赋分10分）：在数据处理中已经得出了电阻阻值，因此本块内容主要考查误差分析，对应框架中水平3，能否提出合理建议改进实验，对应框架中水平5.

最终本实验操作考试的试题考查内容和评分细则可以用表2呈现.

表2 测量未知电阻实验评分细则

续表

考试实施中评分注意事项将进一步细化，如关于多用电表使用的评分，能否一开始观察指针位置是否在0刻度处（2分）；欧姆挡调零步骤和操作是否准确（2分）；调整倍率后是否有重新调零（1分）；用完是否能把挡位调至OFF处（1分）.由于篇幅关系，不一一展示.通过学生做题情况和每个环节得分情况，可以具体判断出学生在该块内容的素养达成情况.

4 开发实验操作试题和实施考试的注意事项

4.1 试题素材应斟酌选择

目前多地的中考进行实验操作考试，实验考查常规实验，操作已经固定化，考试往往只是简单地重复再现经典实验，学生在应考前已经训练机械化，难以考查出学生应有的科学探究水平，大多只能对应本文建构的评价框架水平3 以下，所以高中阶段的实验考查建议进行变式考查，可以在经典实验中选择素材进行整合创新命制，达到考查评价框架水平4 以上.如本文中的测量未知电阻实验，实质上也是几个经典实验的综合：多用电表的使用、电表的改装和伏安法测电阻.这样可以考查到学生是否具备较高的素养水平.另外考试需要用到的实物如电表的取材不能想当然提供，要结合实验室已有仪器命制操作试题.

4.2 试题命制应有侧重点

命题的重要依据是《课程标准》，和纯书面测试一样，命制一个实验操作题目时，不可能全方面考查，因此制定考核目标和考查内容时便要有所取舍和侧重，本文中的例题重点考查的是方案设计和仪器操作.如果本实验要重点考查仪器的选择，则可以多准备几个不同量程的电表，增加迷惑性；如果要降低本试题中要求实验分析的水平5的要求，则可在最后一部分多提供一到两个仪器，引导学生进行电路设计，使解题方向不至于过于发散.

4.3 试题实施和流程设置应符合操作实验特点

在器材准备上操作考试会比纯粹的书面考试要求更高，操作考试涉及更多实物，因此考试前要多次检查相关器材确保给学生公平的实验条件.在实施实验操作考试时，应让学生在有录像的情况下相互“隔离”进行实验.由于操作考试的评分更具有主观性，观看录像时可进行“二改”，两位老师各自观看录像评分，由于组织此类考试比书面测试需要更多的人力物力，所以要注意考试流程安排的合理性，如笔者在设置考场和实施考试时候，把实物操作、记录数据的地点和完善实验报告、处理数据的地点隔离开，不需要实物操作的地方采用一人监考多人的方式，采用操作与数据处理时间连贯但地点不同的考查模式，提高考核效率.