高中物理试题难度的影响因素研究

西南大学博士学位论文高中物理试题难度的影响因素研究姓名：杜明荣申请学位级别：博士专业：课程与教学论指导教师：廖伯琴 20080401 摘要高中物理试题难度的影响因素研究课程与教学论专业博士研究生杜明荣指导教师廖伯琴教授（摘要）考试作为教育评价的一种极为重要的方式。

尽管在其发展过程中几经兴衰存废，但其存在与发展的事实却是不容置疑的。

目前，我国高等学校入学考试的年参试人数已近ｌＯｏｏ万。

如此大规模的考试牵涉到千家万户，牵动着社会的每一根神经，显然，提高其质量的重要性是不言而喻的。

在评价试题质量的诸多指标中，难度是其中极为重要的指标，命题过程中对试题难度的准确把握是提高命题质量的重要保证。

然而，实践中对试题难度的估计和调控往往不能尽如人意，究其根本原因还在于对试题难度的影响因素没有充分的把握，在于缺乏对这方面的深入研究，例如物理学科方面，目前还没有针对物理试题难度的影响因素而做的系统研究。

因此，从理论到实证系统地研究物理试题难度的影响因素，将对实践中的命题与教学工作提供理论指导，具有重要的理论意义和实践价值。

本研究首先以问卷调查的方式，利用开放式问卷调查了师生心目中对于物理试题难易的看法，探讨了在师生心目中有哪些因素在影响着物理试题的难易程度。

在问卷调查与文献研究的基础上，提出了影响高中物理试题难度的１５条因素假设，它们分别是：阅读量、条件的非充要性、考查知识点的多少、涉及的内容模块个数、物理过程的复杂性、数学过程的复杂性、问题目标的开放性、情境特征的物理建模难度、可猜答得分的概率、提示度、问题情境的新颖性、问题的表达方式、知识点在教学中的地位、分步设问的情况以及背景知识的熟悉性。

借鉴美国教育考试服务处（ＥＴＳ）的研究者在研究试题难度时所使用的量化分析与统计检验的研究方法，本研究根据高中物理试题的具体特点，建立了本研究中提出的１５条假设因素的量化赋值标准，并根据此标准对各个因素进行了量化分析与统计检验，从统计规律上探讨了这些因素对试题难度的影响趋势。

主要研究结论如下：统计上显著影响高中物理试题难度的因素有４个，分别是考查知识点的多少、物理过程的复杂性、情境特征的物理建模难度以及数学过程的复杂性。

这些因素普遍存在于物理试题中，其中对物理试题难度影响程度最大的是情境特征的物理建模难度，接下来依次是西南大学博士学位论文物理过科的复杂性、数学过程的复杂性和考奄知识点的多少。

它们对试题难度的影响趋势是：情境特征的物理建模难度越大，试题的难度也就越大；试题所涉及的物理推理（或物理方程）个数越多，试题越难：试题涉及复杂的数学运算或推理有使试题难度增加的趋势；试题考查的知识点越多，试题的难度通常越大。

在量化统计研究的基础上，本研究又借鉴英国剑桥大学考试委员会（ＵＣＬＥＳ）的研究者在研究试题的情境化效度时所使用的对比测试研究方法，对部分影响因素作了进一步的补充研究，以探讨利用统计方法不能得到的一些规律。

主要研究结论如下：在试题的情境特征方面：如果试题呈现给考生的是一个真实的、未经加工或抽象的复杂情境，则由于真实情境中包含的无关信息较多，蕴含的物理模型较为隐蔽，试题的物理建模难度就会增加。

多数情况下，情境的熟悉性能够降低物理建模的难度，但从另～方面来说，对丁熟悉的情境，考生容易受思维定势的影响。

直接套用熟悉的模型解题，而忽略了对新情境的冷静分析，最终导致对试题的错误解答。

因此，对于那些情境的表面特征与学生所熟悉的情境相似，而本质特征却悄悄起了变化的试题，情境的表面特征熟悉度越高，对物理建模的误导越大，导致试题的难度越大。

考查同一知识点的试题由于情境设置的不同，雉度上可能存在很人的差异。

在试题的表达方式方面：文字表达的习惯以及文字措辞的选择都可能影响试题的难度。

辅助示意图的配置对考生解题可能产生正面影响、负面影响或没有影响。

对丁情境复杂，时空关系抽象的问题来说，有无辅助示意图对中等水平的考生会产生显著的影响；对于情境清晰，时空关系简单的试题来说，有无辅助示意图对考生不会产生显著的影响；示意图的细节问题处理不当，可能会误导考生选择错误的解题策略，从而影响试题的难度。

以准确、简洁、清晰地表达题意为宗旨，命题者可以根据表达需要选择文字的、图表的、或图文并茂的表达方式，此时，不同的表达方式对试题难度没有显著的影响。

个别试题中的题设条件多于或少于解题所需要的条件，即题设条件为非充要条件。

本研究的对比测试结果表明，物理试题中含有非充要条件时有使试题难度增加的趋势。

当题目中含有较多的冗余信息时，考生需要排除众多冗余信息的干扰而提取有用信息，这显然提高了对考生信息提取能力的要求，从而使试题难度增加；当试题中所给信息不足，即试题中没有明确给出解题所需要的全部信息时，要求考生自己根据解题需要补充必要的信息，而这些需要补充的信息可能淹没在考生头脑中储存的大量信息之中，因此，这种情况本质上也是提高了对考生信息提取能力的要求，从而使试题难度增加。

个别试题采用开放式的设问方式，使得问题的正确答案不是唯一确定的。

本研究的对比测试结果表明，采用开放式的设问方式有使物理试题难度增加的趋势。

在题目的设问方面，设置阶梯问题和分步设问是两个概念。

如果分步设问的几个小问题之间是互不相关的，本质上只是几个小问题的集合，则与一步设问没有本质上的区别，在统计上对难度没有显著影响。

如果分步设问的各个小问题之间相互联系，前面问题的解决能够为后面问题的解决搭建阶梯，即分步设问的各个小问题之间是循序渐进的、阶梯式ＩＩ捅要的，则可以有效帮助考生理清解题思路，从而使试题难度降低。

本研究的对比测试结果表明设置阶梯问题有使物理试题难度降低的趋势。

最后，针对本研究的结论对专家／教师进行了认同度调查，结果表明，本研究的研究结论得到了绝大多数专家／教师的认同。

利用本研究中得到的４个统计显著因素对试题进行量化赋值与统计分析，结果表明，由这４个因素所决定的试题难度等级顺序与教师对试题的估计难度以及试题的实测难度之间的斯皮尔曼等级相关系数非常显著，说明本研究中提出的４个统计显著因素及其量化标准在试题难度预测中有着极高的参考价值。

关键词：高中物理试题难度影响因素西南大学博士学位论文ＩＶ独创性声明本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了特别标注。

对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。

学位论文作者．。

和以营）签字日期：加。

孑年牛月胭日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。

本人授权西南大学研究生院（筹）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印ｉ缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。

（保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：日不保密，口保密期限至年月止）。

学位论支作者张缸以节勒张签字日期：洳９酽年月／８日签字日期：第１章绪论第１章绪论１．１问题的提出当前我国的考试规模、参试人数、考试种类以及公众的重视程度是世界上没有哪个国家能与之相比的。

目前，由教育部考试中心承担的国家教育考试，年参试人数已达到了４０００万，其中，仅参加高等学校入学考试的人数每年已近ｌｏｏＯ万（新华社，２００６）。

如此大规模的考试牵涉到千家万户，牵动着社会的每一根神经，显然，提高其质量的重要性是不言而喻的。

在评价试题质量的诸多指标中，难度是其中极为重要的指标，命题过程中对试题难度的准确把握是提高命题质量的重要保证。

首先，从教育测量学的角度看，在大规模常模参照考试和标准参照考试的命题中，难度设置的恰当与否都会直接影响测量目的能否顺利达成。

常模参照考试命题设计的主要原则是使试题的区分能力最大化，使对考生进行的教育决策误差尽可能地小。

这一原则决定了常模参照考试中试题必须达到一定的区分度，而试题的区分度与难度有密切的关系（雷新勇，２００６）。

试题难度过大或过小，其区分度都较低。

所以，调整试题难度是改变考生的成绩分布、提高试题区分度的重要方法。

标准参照考试的主要目的是确定考生是否达到了学校的培养目标以及达到什么等第水平，这一目的决定了考试结果在不同类型分界处应该具有最高精度，即划界分数的误差应该最小，为此，对试题难度的准确把握也是必不可少的。

第二，新课程强调课程内容的可选择性，而课程内容的可选择性在评价与测试中必然体现在测试试题的可选择性上。

在近年的上海高考试卷中，已经出现了一期课改和二期课改的考生选做分值相同的不同题目。

２００７年第一次实施新课程高考的山东、广东、海南和宁夏四省的高考试题也必然涉及试题的可选择性。

试卷中存在可选作的试题时，命题者必须保证分值相同的可选作试题之间的难度相当，只有如此，测试结果才是可靠有效的（ＬＥＯＮＧＳｅｅＣｈｅｎｇ，２００６），才能保证选作不同题目的考生所得分值的可比性。

显然，要达到这一目标，命题者在命题过程中必须对可选作的试题难度有准确地把握。

第三，对试题难度的把握是合理安排试题顺序的重要保证。

从试题的编排顺序来看，如果试题按照从易到难的顺序排列则更有利于考生真实水平的发挥，这一点已经得到普遍的认同（Ｌｅｅ，ＦＬ．ｅｔａｌ，１９９９）。

其中的原冈我们可以从心理学的角度来加以说明，考生在首先解决了前面的容易题之后，会产生掌握感和成就感，因此获得更强的动机去继续解决后面的难题。

相反，如果考生首先面对的是自己无法解决的难题，自信心就会受到打击而在心理上产生挫折感，这必然会影响到对后面问题的解答。

教育测量的目的是要测量学生会什么和能做什么，而不是不会什么和不能做什么。

因此，试题的编排顺序应该尽可能地有利丁．学生展示他们的实际水平，这就要求命题者必须准确把握每一道试题的难易水平，以便西南大学博士学位论文合理安排它们在试卷中的早现顺序。

可见，试题的难度是试题质量的重要指标，是科学化命题的重要组成部分。

正如教育测量学家Ｓｔｅｎｎｅｒ（Ｓｔｅｎｎｅｒ，Ａ．Ｊ．ｅｔａｌ，１９８３）所说：如果命题者不能说出这道试题为什么比那道试题难，那么他就根本不知道他在测量什么（Ｉｆｙｏｕｃａｎ’ｔｔｅｌｌｍｅｗｈｙｔｈｉｓｑｕｅｓｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｄｉｍｃｕｌｔｔｈａｎｔｈａｔｏｎｅｔｈｅｎｙｏｕｄｏｎ’ｔｋｎｏｗｗｈａｔｙｏｕ’ｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇ）。

可见，对试题难度的把握在命题过程中是多么重要的环节。

在大规模教育考试中，试题的难度问题不仅是一个科学性的问题，而且还是一个社会性的问题。

特别是在我国的大规模教育考试中，试题的难度问题更是一个非常敏感的问题。

社会调查表明，社会各界（学校、家长、考生和教育主管部门等）对高考试卷难度都非常关注。