Введение

Единый государственный экзамен по физике призван оценить подготовку выпускников XI (XII) классов общеобразовательных учреждений с целью государственной (итоговой) аттестации и отбора выпускников для поступления в средние специальные и высшие учебные заведения.

С введением единого экзамена появилась возможность получать объективные данные о качестве  знаний и умений выпускников средней школы. ЕГЭ по физике проводится уже в течение пяти лет, начиная с 2001 года, и за это время накоплен обширный экспериментальный материал, позволяющий говорить:

ü       о возможности объективной оценки подготовленности выпускников и абитуриентов при использовании контрольно-измерительных материалов ЕГЭ по физике;

ü       о необходимости корректировки требований федерального компонента государственного стандарта по физике к уровню подготовки выпускников;

ü       о путях совершенствования методики преподавания физики по результатам ЕГЭ.

Модель экзамена по физике в форме ЕГЭ

Контрольно-измерительные материалы (КИМы) для проведения ЕГЭ по физике представляют собой письменную работу, в которой используются задания, различающиеся как по форме, так и по уровню сложности. Содержание экзаменационной работы определяется следующими документами:

·         Обязательный минимум содержания среднего (полного) общего образования по физике (Приказ Минобразования России от 30 июня 1999 г. N 56);

·         Обязательный минимум содержания основного общего образования по физике (Приказ Минобразования России от 19 мая 1998 г. N 1236);

·          Федеральный компонент государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования по физике (Приказ Минобразования России от 5 марта 2004 г. №1089).

На основе этих документов разрабатываются кодификатор элементов содержания по физике и спецификация экзаменационной работы. Поскольку введение Федерального компонента государственного стандарта осуществляется постепенно, по мере готовности образовательных учреждений, то в настоящее время из кодификатора ЕГЭ исключены те элементы содержания, которые были представлены в Обязательном минимуме, но не вошли в новый стандарт. С другой стороны, новые по сравнению с Обязательным минимумом 1999 г. элементы стандарта предполагается вводить в кодификатор ЕГЭ постепенно, начиная с 2007 г.

Кодификатор элементов содержания и спецификация экзаменационной работы ежегодно составляются федеральной предметной комиссией по физике, согласуются с научно-методическим советом Федерального института педагогических измерений и утверждаются Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки. Познакомиться с новыми документами ЕГЭ 2006 года учителя, учащиеся и их родители могут на портале информационной поддержки проекта «Единый государственный экзамен» http://ege.edu.ru, а также на сайте Федерального института педагогических измерений  http://www.fipi.ru.

В экзаменационной работе по физике проверяются знания и умения из всех разделов школьного курса:

·         «Механика» (кинематика, динамика, статика, законы сохранения в механике, механические колебания и волны);

·         «Молекулярная физика. Термодинамика»;

·         «Электродинамика» и «Основы специальной теории относительности» (электростатика, постоянный ток, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны, оптика, элементы СТО);

·         «Квантовая физика» (корпускулярно-волновой дуализм, физика атома, физика атомного ядра).

Экзаменационный вариант состоит из трех частей. В каждую часть включены задания, проверяющие элементы знаний из всех перечисленных выше разделов. Общее количество заданий по каждому из разделов примерно пропорционально его содержательному наполнению и учебному времени, отводимому на изучение данного раздела в школьном курсе физики.

Первая часть экзаменационной работы содержит задания с выбором ответа. К каждому заданию приводится четыре варианта ответа, из которых верен только один. Вторая часть содержит расчетные задачи, после решения которых требуется дать краткий ответ в виде числа. В третью часть включены задачи, к которым необходимо на специальном бланке привести полное развернутое решение.

В экзаменационной работе представлены задания разного уровня сложности: базового, повышенного и высокого. Задания базового уровня ориентированы на проверку понимания одного-двух физических понятий или простых умений. Задания повышенного уровня  проверяют умение использовать различные физические понятия и законы для анализа достаточно сложных процессов или применять законы физики при решении расчетных задач. Задания высокого уровня требуют от выпускников умения использовать законы и теории физики в измененной или новой ситуации и применения знаний сразу из двух – трех разделов физики.

Важным аспектом подготовки контрольно-измерительных материалов по физике является обеспечение равной трудности всех предлагаемых вариантов экзаменационных работ. Как правило, для проведения ЕГЭ разрабатывается несколько серий по 8-10 параллельных вариантов). Содержание всех вариантов определяется обобщенным планом экзаменационной работы.

В разных сериях задания, стоящие на одинаковых местах, могут отличаться друг от друга кодами проверяемых элементов содержания, а также умениями, которые необходимо продемонстрировать при выполнении этих заданий. Например, в обобщенном плане экзаменационной работы для некоторого задания первой части определены элементы содержания 1.2.9 – 1.2.13 (закон всемирного тяготения, сила тяжести, невесомость, сила упругости, сила трения) и перечень умений 2, 4, 5 (объяснять физические явления, применять законы физики для анализа процессов на качественном уровне, применять законы физики для анализа процессов на расчетном уровне). Следовательно, в одной серии вариантов на этом месте могут стоять задания, в которых необходимо, например, определить коэффициент трения скольжения, а в другой — рассчитать, как изменяется сила тяготения между двумя телами при изменении расстояния между ними и т.д. Параллельность различных серий обеспечивается как общим балансом видов проверяемых умений, так и одинаковым уровнем сложности всех вариантов в целом.

Все задания первой и второй частей экзаменационной работы оцениваются в 1 первичный балл. Задание с выбором ответа считается выполненным, если выбранный экзаменуемым код ответа совпадает с верным кодом. Задание с кратким ответом считается выполненным, если численный ответ совпадает с верным ответом. Эти части работы проверяются при помощи компьютера.

Задания третьей части представляют собой расчетные задачи, за выполнение которых присваивается до 3 баллов. Решения этих задач оцениваются двумя экспертами с учетом правильности и полноты ответа. В инструкции по проверке и оценке работ учащихся к каждому заданию третьей части приводится возможное решение задачи и критерии оценки выполнения задания, которые определяют, за что выставляются баллы.

В тех вариантах, которые получают на экзамене учащиеся, в инструкции к третьей части работы перечислены все элементы, которые должны содержаться в полном правильном решении таких задач. Именно эти элементы перечислены в критериях выполнения задания на максимальный балл в инструкции для экспертов:

1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

2) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение "по частям" (с промежуточными вычислениями).

Если экзаменующийся представил правильное решение только в общем виде, без каких-либо числовых расчетов, или не представил преобразования, приводящие к правильному ответу, либо допустил ошибку в математических преобразованиях и вычислениях, то такое решение оценивается в два балла. Одним баллов оцениваются ответы, в которых допущена ошибка в необходимых математических преобразованиях и отсутствуют числовые расчеты или записаны не все исходные формулы, необходимые для решения задачи.

Оценка результатов выполнения работы с целью аттестации выпускников школы и определение готовности экзаменуемого к продолжению обучения в вузах проводятся раздельно. Оценка, которая фиксируется в сертификате для поступления в вузы, подсчитывается по 100-балльной шкале на основе первичных баллов, выставленных за выполнение всех заданий работы. Аттестационная отметка выпускника школы определяется по 5-балльной шкале, которая  также определяется в соответствии с первичным баллом.

Основные итоги ЕГЭ по физике 2005 года

1. Структура экзаменационной работы. Экзаменационная работа в 2005 г. состояла из трех частей и включала 40 заданий:

-        часть 1: 30 заданий с выбором ответа (25 заданий базового уровня и 5 заданий повышенного уровня);

-        часть 2: 4 задания с кратким ответом (повышенного уровня сложности);

-        часть 3: 6 заданий с развернутым ответом (высокого уровня сложности).

Максимальный первичный балл за все задания любого варианта КИМ в 2005 г. равнялся 52.

Распределение заданий по основным содержательным разделам (темам) курса физики было следующим:

1. «Механика» — 11 заданий (25% от максимального первичного балла);

2. «Молекулярная физика. Термодинамика» — 9 заданий (21 % от максимального первичного балла);

3. «Электродинамика. Оптика» — 14 заданий (35% от максимального первичного балла);

4. «Квантовая и ядерная физика. Основы специальной теории относительности» — 6 заданий (19% от максимального первичного балла).

При разработке содержания экзаменационной работы учитывалась необходимость проверки не только усвоения элементов знаний, представленных в кодификаторе, но и овладения выпускниками основными умениями:

1)       приводить примеры опытов, обосновывающих научные представления и законы, или примеры опытов, позволяющих проверить законы и их следствия;

2)       применять содержательный смысл физических понятий, величин, законов для анализа физических явлений и процессов;

3)       объяснять физические явления;

4)       делать выводы на основе экспериментальных данных, представленных таблицей, графиком, диаграммой, схемой, фотографией и т.п.;

5)       применять законы физики для анализа процессов на качественном уровне;

6)       применять законы физики для анализа процессов на расчетном уровне;

7)       описывать преобразования энергии в физических явлениях и технических устройствах;

8)       иллюстрировать роль физики в создании и совершенствовании технических объектов;

9)       владеть понятиями и представлениями, связанными с жизнедеятельностью человека;

10)   указывать границы (область, условия) применимости научных моделей, законов и теорий;

11)   выдвигать гипотезы о связи физических величин;

12)   проводить расчеты, используя сведения, получаемые из графиков, таблиц, схем, фотографии;

13)   проводить измерения физических величин, используя рисунки, фотографии экспериментальных установок.

2. Основные результаты ЕГЭ -2005. В июне 2005 г. в экзамене по физике приняли участие 68 916 выпускников средней школы из 54 регионов России. (В 2004 г. число выпускников, сдававших ЕГЭ, было равно 70 147). Число тестируемых в разных регионах варьируется в весьма широких пределах: от 6 885 человек в Самарской области до 15 человек  в Таймырском АО и 4 человек в Чукотском АО.

Экзамен по физике писали выпускники самых разных типов средних учебных заведений России, при этом 96,8 % сдававших экзамен являются выпускниками общеобразовательных школ, и лишь 3,2 % тестируемых были выпускниками других типов образовательных учреждений. Экзамен по физике выбрали преимущественно юноши: 50 910 человек или 76% от общего числа тестируемых.

Система пересчета набранных выпускниками первичных баллов  и «тестовых» баллов по 100-балльной шкале в оценки по пятибалльной шкале отражена в таблице 1.

Таблица 1

Число выпускников, набравших 100 баллов, повысилось по сравнению с 2004 г. с 6 до 23 человек, что составляет 0,03 % от общего числа сдававших экзамен по физике.

По сравнению с 2004 г. несколько изменилось распределение тестируемых и по полученным оценкам за экзаменационную работу: на 4 % уменьшилось количество неудовлетворительных отметок и на 2 % уменьшилось количество выпускников, сдавших физику на «отлично». В таблице 2 приведено это распределение выпускников по полученным отметкам.

Таблица 2

Доля (в %) выпускников, получивших указанную оценку

Анализ выполнения КИМов учащимися различных групп показывает, что при переходе от группы с оценкой «2» к группе с отметкой «3», а затем к группе с отметкой «4» наблюдается простое повышение процента выполнения заданий. Повышение отметки в пределах от 2 до 4 баллов связано с усвоением все большего объема материала школьного курса физики. Группа выпускников, получивших отметку «4», хотя бы на простейшем уровне усвоили практически все предусмотренные образовательным стандартом вопросы физики. Выпускники, получившие отметку «5», отличаются от выпускников с отметкой «4» главным образом умением применять знания по физике при выполнении сложных заданий и анализе новых ситуаций. Именно эта группа выпускников успешно выполнила большинство заданий типа В и С.

Анализ результатов выполнения заданий с выбором ответа показал, что с целым рядом из них плохо справились даже выпускники, получившие отметку «5». Среди трудных даже для отличников заданий оказались и простые задания на проверку элементов знаний, изучение которых предусмотрено образовательным стандартом (так называемые задания базового уровня). Ниже перечислены элементы содержания, проверяемые этими заданиями:

-        относительность скорости (для случая взаимно перпендикулярных скоростей);

-        равенство нулю работы равнодействующей силы при равномерном движении тела;

-        определение преобладающего в различных физических процессах вида теплопередачи;

-        измерение влажности воздуха психрометром (изменение влажности при изменении разности показаний сухого и влажного термометра при постоянной температуре);

-        преобразование энергии при изменении агрегатных состояний вещества (в частности, уменьшение потенциальной энергии взаимодействия молекул при конденсации вещества);

-        определение изменения кинетической энергии заряженной частицы при ее перемещении в электростатическом поле;

-        равенство нулю напряженности электростатического поля внутри заряженного металлического проводника;

-        изменение амплитуды силы тока при резонансе в колебательном контуре;

-        объяснение опыта по электромагнитной индукции (падение металлического кольца на постоянный магнит);

-        проявление в повседневной жизни оптических явлений (дифракция, дисперсия);

-        определение скорости частицы по заданным соотношениям между полной энергией и энергией покоя частицы;

-        условия наблюдения фотоэффекта;

-        определение энергии поглощаемых или испускаемых атомом фотонов по заданной схеме энергетических уровней атома.

На эти вопросы следует обратить особое внимание при изучении соответствующих тем курса физики и организации обобщающего повторения.

Рекомендации по совершенствованию методики преподавания

физики

Анализ результатов ЕГЭ 2005г. позволяет сформулировать ряд предложений по совершенствованию методики преподавания школьного курса физики и рекомендаций по подготовке учащихся к успешной сдаче единого экзамена.

В разделе «Требования к уровню подготовки выпускников» Федерального компонента стандарта среднего (общего) полного образования по физике перечислены (кроме элементов содержания) умения и способы деятельности, которые должен освоить выпускник: знать/понимать смысл понятий, физических величин, физических законов; уметь описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов; уметь определять характер физического процесса по графику, таблице, формуле; уметь измерять физические величины и т.д. Понятно, что для того, чтобы выпускник продемонстрировал умение «понимать смысл физической величины», он должен представлять себе все содержательные особенности этого элемента знаний. Например, если необходимо проверить понимание учащимися какого-либо физического закона, то задания могут быть направлены на проверку следующих способов деятельности:

1)       узнавать словесную формулировку физического закона и его математическое выражение;

2)       выделять причинно-следственные связи между величинами, входящими в закон;

3)       различать графическую интерпретацию зависимости величин, входящих в закон;

4)       определять физический смысл постоянной, входящей в формулировку закона;

5)       применять закон для анализа процессов на качественном уровне;

6)       применять закон для анализа процессов на расчетном уровне;

7)       различать примеры опытов, иллюстрирующих справедливость закона;

8)       использовать знание границ применимости закона для анализа физических процессов.

Следуя традиционной методике изучения законов физики, учителя зачастую непосредственно после знакомства с формулировкой и математическим выражением закона переходят к закреплению нового материала при решении расчетных задач. При этом из поля зрения выпадают, например, пункты 2, 3, 5 и7 из перечисленные выше. К сожалению, использующиеся в настоящее время учебники и стандартные задачники по физике не предлагают необходимого спектра методических приемов, необходимых для освоения всех перечисленных способов деятельности.

Существенную помощь в решении этих задач могут оказать публикуемые в печати материалы ЕГЭ. На этапе планирования образовательного процесса эти материалы необходимо использовать для уточнения планируемых результатов обучения по отдельным темам. При этом необходимо ориентироваться не только на образцы контрольно-измерительных материалов, но и на анализ результатов экзаменов прошлых лет, выявленные типичные ошибки, недочеты и пробелы в знаниях и умениях выпускников по отдельным вопросам школьного курса физики. На этапе диагностики и проверки знаний учащихся целесообразно использовать контрольные работы в формате ЕГЭ, комбинируя различные типы заданий (с выбором ответа, с кратким или развернутым ответом) в зависимости от перечня проверяемых умений и способов деятельности.

При составлении тематических контрольных работ желательно обратить внимание на перечисленные ниже типы заданий, которые традиционно вызывают затруднения даже у сильных учащихся.

1. При повторении законов и формул для расчета различных физических величин следует обратить внимание на причинно-следственные связи между входящими в них величинами. Например, учащиеся должны понимать, что емкость конденсатора или сопротивление проводника определяются геометрическими размерами и материалами и не зависят от заряда и напряжения между обкладками конденсатора и, соответственно, силы тока и напряжения в цепи.

2. Следует существенно увеличить удельный вес заданий с использованием графиков. В стандартных задачниках они встречаются достаточно редко, поэтому необходимо для каждой вновь водимой формулы изучать ее графическую интерпретацию. В заданиях такого типа необходимо предусмотреть возможность проверки умения читать графики функций (находить значения по оси абсцисс или ординат, коэффициент пропорциональности для линейных функций и т.п.), соотносить символическую запись закона (формулы) с соответствующим графиком, преобразовывать графики из одной системы координат в другую и т.д.

3. Следующим типом заданий являются «качественные вопросы», в которых проверяется понимание экзаменующимися сути различных явлений. Они являются «камнем преткновения» как для слабых учеников, так и для сильных учащихся, а их удельный вес в КИМах год от года растет. При подготовке к экзаменам, повторяя различные физические явления, желательно обратить внимание на следующие моменты: узнавание явления, т.е. определение его названия по описанию физического процесса; определение условий протекания различных опытов, иллюстрирующих те или иные явления; примеры проявления различных явлений в природе и повседневной жизни и применение их в технике.

4. Сложными для учащихся оказываются задания на границы применения основных законов и теорий. Хотя в методике преподавания физики указывается на необходимость изучения для каждого закона (или теории) границ применения, в реальной практике этому вопросу уделяется недостаточно внимания. Этот момент необходимо учитывать при составлении тематических контрольных работ, а во время обобщающего повторения целесообразно сделать отдельный тест только из заданий такого типа в применении, по возможности, ко всем основным законам и теориям.

5. Большую обеспокоенность вызывает реализация практической части школьного курса физики: обучение учащихся проведению наблюдений, опытов и измерений физических величин. В ЕГЭ по физике в настоящее время не предусмотрено проверки экспериментальных умений выпускников при выполнении заданий на реальном оборудовании, однако широко используются задания по фотографиям экспериментальных установок. Они включаются в первую или в третью часть экзаменационной работы и основываются на предъявлении школьникам фотодокументов: фотографий измерительных приборов, экспериментальных установок по проведению измерений различных физических величин, опытов, демонстрирующих протекание физических явлений и т.п.

В заданиях с выбором ответа фотографии могут использоваться, например, при формулировке вопросов на узнавание какого-либо физического явления; на определение тех или иных свойств этих явлений; применение тех или иных формул или законов и т.д. В третьей части — это расчетная задача на основе приведенной на фотографии экспериментальной установки и показаний измерительных приборов.

В отличие от схематичных рисунков, которые понятны всем и примерно одинаково выполняются в различных учебных пособиях, реальные фотографии могут вызывать у учащихся серьезные затруднения, если при преподавании физики экспериментальной части уделялось недостаточное внимание. При выполнении заданий по фотографиям учащиеся должны узнавать изображенные на фотографии измерительные приборы и оборудование, уметь снимать показания измерительных приборов (линейка, транспортир, динамометр, весы, мензурка, термометр, секундомер электронный, амперметр, вольтметр, манометр, барометр бытовой и др.), представлять себе протекание зафиксированных на фотографиях явлений и опытов.

Успех учащихся при решении заданий такого типа возможен лишь при условии, что в процессе обучения им была предоставлена возможность выполнить все предусмотренные программой лабораторные и практические работы.

6. Анализ работ выпускников по решению ими третьей части экзаменационной работы ЕГЭ позволяет говорить о некоторой тенденции «заучивания типовых формулировок задач». В третью часть экзаменационной работы включаются задачи по всем разделам школьного курса физики, и как правило, некоторые из них многоходовые, но «привычные», т.е. в формулировке стандартных школьных задачников, другие же — предлагают незнакомую физическую модель. Хотя подчас эти «непривычные» задачи имеют достаточно простое решение и не требуют сложных математических выкладок, их выполняет гораздо меньшее количество выпускников, чем задачи сложные с точки зрения математики, но привычные с точки зрения физической модели.

Задачи третьей части решаются в развернутом виде в привычном для школьников формате: запись условия задачи — «Дано:» (хотя при проверке этой записи не требуется); выполнение рисунка, если это помогает при решении задачи; запись всех необходимых уравнений; решение полученной системы уравнений в общем виде (если только для задачи решение «по действиям» не является оптимальным); подстановка численных значений; получение ответа и запись его в виде числа с наименованием. Выполнение «проверки размерностей» и записи каких-либо поясняющих комментариев не требуется. Таким образом, при решении задач в формате ЕГЭ в настоящее время не требуется каких-либо поясняющих записей, а следовательно, и анализа условий задачи, объяснения описанных физических явлений или процессов и выбранной физической модели.  Такой подход вполне объясним в рамках ЕГЭ, однако в процессе преподавания физики при решении расчетных задач следует обращать особое внимание на анализ условий задачи и условия выбора той или иной физической модели.

Непосредственная подготовка учащихся к ЕГЭ может быть организована в различных формах в зависимости от вида образовательного учреждения или профиля класса. Для классов, в которых физика является профильным предметом и подавляющее число учащихся собирается сдавать ЕГЭ по этому предмету, изучение программного материала желательно закончить к четвертой четверти, а затем провести обобщающее повторение и подготовку к экзамену в рамках существующего учебного времени. Для учащихся, которые изучают физику в общеобразовательных классах и изъявили желание попробовать свои силы в ЕГЭ, подготовка к экзамену может быть организована в рамках специального элективного курса.

При планировании подготовки к экзаменам следует обратить внимание на объем материала по каждой теме в КИМах и в соответствии с этим распределять отведенное время. При отработке каждой из тем целесообразно выделить следующие этапы:

1)       повторение теоретического материала и тренировка в выполнении тестовых заданий;

2)       самостоятельное выполнение теста из заданий с выбором ответа по каждой из выделенных подтем (в механике – это кинематика, динамика, элементы статики и т.п.);

3)       решение типичных задач (с учетом рекомендаций по оформлению ответов заданий В и С)

4)       тренировочная контрольная работа по решению задач;

5)       обобщающее повторении всей темы с разбором основных ошибок;

6)       самостоятельное выполнение тренировочного тематического теста в формате ЕГЭ. (Например, 24 задания, из которых 18-22 с выбором ответа, 1-2 с кратким ответом и 2-3 с развернутым ответом).

В конце всего повторения желательно провести не менее двух репетиционных экзаменов по тренировочным материалам, которые публикуются издательством «Просвещение».

Важной частью подготовки к ЕГЭ является выработка каждым выпускником собственной тактики выполнения экзаменационной работы в соответствии с поставленными целями и реальным уровнем его подготовки. При проведении репетиционных экзаменов каждый выпускник должен провести собственный хронометраж выполнения отдельных частей работы. На основании затрачиваемых промежутков времени на решение заданий различной сложности (Б, П, В) и исходя из поставленных целей, выпускнику необходимо определить оптимальный для себя порядок и временные ограничения для выполнения заданий различных частей работы.

При выполнении экзаменационной работы не рекомендуется, например, пренебрегать заданиями базового уровня в первой части и сразу переходить к решению сложных задач третьей части, поскольку вопросы  с выбором ответа обеспечивает почти 60 % успеха выполнения варианта. Не стоит забывать о том, что каждая задача С1-С6 оценивается в 3 первичных балла и даже при неполном решении или допущенной ошибке есть возможность получить за задание 1-2 балла. Поэтому, если решение задачи не выполняется до конца в силу недостатка времени или возникших трудностей, его все равно желательно записать в бланк ответа. Задачи В1 — В4 подчас очень похожи (по сложности и темам) на задания повышенного уровня первой части А25 — А30. Поэтому желательно помочь учащимся научиться при просмотровом чтении сравнивать эти задания и выбирать для выполнения те из них, которые будут оптимальными с учетом его уровня подготовки и лимита времени.

В условиях введения итоговой аттестации в форме Единого государственного экзамена вполне понятно стремление учителей как можно лучше подготовить школьников именно к этой форме контроля. Однако не следует забывать, что наиболее эффективная подготовка осуществляется не в процессе «натаскивания» учащихся при решении заданий ЕГЭ прошлых лет, а в систематической работе, направленной на достижение всего спектра задач школьного курса физики.

Письмо подготовлено членами

федеральной предметной комиссии

разработчиков КИМ для ЕГЭ по физике

 к.п.н. М.Ю. Демидовой и

 д.п.н. И.И. Нурминским.