指向科学探究素养考查的高考实验试题研究
摘要：培养学生科学探究素养，不仅是高中物理课程的重要目标之一，更是物理学科育人价值的重要体现。如何开展科学探究素养的测评，不仅是基于核心素养考试评价的关键，还是设计和实施核心素养教学的重要依据。分析２０２３年各省高考物理实验试题考查的核心素养要求，可以发现各省实验试题的考查普遍重视解释要素，同时关注证据要素和交流要素，凸显了“基础性”和“创新性”要求。因此，物理实验教学应更加关注学生基本实验的操作实践，提供足够的机会让学生自行设计及探究。
关键词：科学探究素养；２０２３年高考；物理实验试题
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2024）9-0038-6
《中国高考评价体系》于2020年由教育部考试中心发布，强调了高考在“引导教学”方面的功能和作用。深入分析高考物理试题的特点和要求，能够为高中物理教学提供方向性指引。
《普通高中物理课程标准（２０１７年版２０２０年修订）》（以下简称“课程标准”）对物理核心素养的水平提出了相关要求。本文以此为基础，结合标准化考试试题的规范要求，研制了物理实验试题的分析框架体系，并对２０２３年各地方卷物理实验试题进行了分析，以探索物理实验试题的核心素养考查意图，为进一步改进物理实验教学提供指引。
１物理实验试题分析量表的建构
课程标准将核心素养明确划分成逐级递进的五个水平，并在学业质量中明确指出水平２为合格性水平要求，水平４为学业水平等级性考试要求［１］。为了增强实验试题分析的可操作性，本研究结合标准化考试试题的特点和要求，研制出实验试题分析量表（图1）。
作为标准化考试的高考，为提高评价的客观性和准确性，实验试题中一般都有明确的实验目的，以免学生从不同角度提出问题和猜想，因此试题几乎不考查学生提出问题和猜想等没有客观评价标准的能力［2］；问题意识的考查则体现在交流要素中，要求学生根据实验的过程和现象，分析产生问题的原因，探讨改进方案。因此，本研究主要围绕证据、解释、交流三个要素，分析它们在试题中的表现（表１）。
根据表１的分析结果，我们可以根据证据、解释、交流三个要素在试题中的表现，将它们分成低阶、中阶、高阶逐渐递进的水平，并用编号进行表示，如表２所示。
下面以２０２３年湖南卷第１２题为例，分析该量表在实验试题分析中的应用（表3）。
例题１（２０２３年湖南卷第１２题）（９分）某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图2（ａ）所示，Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３为电阻箱，ＲＦ为半导体薄膜压力传感器，Ｃ、Ｄ间连接电压传感器（内阻无穷大）。
２２０２３年高考物理实验试题统计分析
我们以２０２３年全国卷以及不同省份高考物理实验试题作为研究对象，应用实验试题分析量表（表2）对试题进行分析，结果如表4所示。
2.1科学探究素养不同要素考查情况
从整体上看，科学探究各关键要素的考查比例如图3所示。２０２３年高考实验试题侧重考查解释要素，占比高达６３．８２％，证据要素次之，占比约２６．３1％，而交流要素考查比例最少，仅占９．８７％。
为了深入了解各省试题对科学探究各要素的考查情况，现对各要素的情况进行进一步分析。
（１）证据要素的考查情况
如图4所示，除了全国乙卷和江苏卷，其余省份对证据的考查分值都控制在３分左右，一般考查的是应用常见仪器进行测量的能力。例如，考查欧姆表读数、螺旋测微器读数、红黑表笔接法等基本实验操作问题。
（２）解释要素的考查情况
如图5所示，除江苏卷外，其余省份解释要素均作为考查的主要内容，占比皆超过50%。新高考实验试题突出体现了对解释要素的重视，要求学生能够运用获得的证据对研究的问题进行解释、预测，得出相关结论。
（３）交流要素的考查情况
如图6所示，不同省份对交流要素的考查有高有低，大多数占比在１５％左右，江苏卷占比最多（２０％），湖南卷次之（１８．７５％），而全国卷在这部分几乎不做针对性设问（０％）。
可见，不同试卷对不同要素考查侧重略有不同，证据要素的考查分值虽不高，但各套试卷均有涉及，对解释要素的考查相对较为稳定，而对交流要素的整体考查不多，均未超过２０％。
2.2科学探究素养各要素水平层次考查情况
（１）２０２３年高考物理实验试题各要素水平考查整体情况分析
２０２３年高考物理实验试题的各要素水平考查结果如图7所示。在证据要素中Ａ１考查力度最大，占比１８．６９％；解释要素中Ｂ２、Ｂ３考查力度相对较大，分别为３８．３２％和１９．６３％；交流要素中Ｃ２考查力度最大，占比１１．２１％。可见，各省实验试题普遍重视对应用实验数据分析和解释问题能力的考查，同时关注对实验基本操作和误差分析的考查。
（２）２０２３年各省物理实验试题考查特点
不同省份实验试题证据要素水平的