Единый государственный экзамен по физике в России и SAT-II в США

Трехлетний опыт проведения ЕГЭ в ряде регионов России позволяет подвести некоторые итоги, обсудить возникшие проблемы и предложить способы совершенствования его структуры. Важнейшими стимулами при введении ЕГЭ по физике (и не только по физике), по-видимому, были: 1) необходимость унификации требований к уровню знаний учащихся; 2) возможность последующего использования результатов ЕГЭ в качестве основного критерия при поступлении абитуриентов в вуз.

Ранее содержание материала, предлагаемого на выпускных школьных экзаменах, было унифицировано, однако уровень требований к знаниям учащихся в известной степени оказывался субъективным. Это приводило к значительной неоднородности подготовки выпускников и оценки этой подготовки как в пределах региона, так и страны в целом. Наиболее простым методом получения сравнимых и объективных оценок является тестирование с выбором правильного ответа из пяти предложенных вариантов.

Именно тестирование – метод, разработанный в США с целью оценки знаний и умений авиадиспетчеров, космонавтов, водителей автотранспортных средств и т.д. и показывавший свою эффективность в течение многих лет, использовался в этой стране и для оценки IQ* (intellectual coefficient – коэффициента интеллектуальности) учащихся в возрасте 12 лет для разделения их по уровню способностей (подготовленности) по различным классам. В качестве примера приведем некоторые вопросы одного из тестов IQ.

Четыре примера вопросов из теста IQ: выберите недостающую фигуру из пронумерованных

Тест IQ содержит 36 подобных вопросов и рассчитан на 30 мин, т.е. на скорость выполнения 1–2 вопроса в минуту. Такая скорость представления материала требует активной мобилизации интеллектуального потенциала ученика и обоснована многочисленными исследованиями психологов. Результирующий IQ однозначно связан с числом правильных ответов.

Аналогичная методика используется в США для проведения единого вступительного экзамена в университеты и колледжи. Для поступления в большинство высших учебных заведений достаточно высоких баллов, полученных на едином экзамене первой ступени SAT-I (Scholastic Aptitude Test – тест школьных способностей) по английскому языку и математике. Уровень требований SAT-I примерно соответствует нашему 9-му классу. Однако для поступления во все престижные университеты и колледжи абитуриенты должны сдать экзамен второй ступени SAT-II по одному или нескольким предметам – по усмотрению университета.

Информация для борцов с коррупцией в вузах, видящих в ЕГЭ панацею от этой беды. У вузовских приемных комиссий, не проводящих вступительные экзамены, тем не менее остаются широкие возможности самостоятельного отбора студентов. Во-первых, университет устанавливает нижний проходной балл; во-вторых, абитуриенты, прошедшие по этому показателю, должны написать эссе о выбранной специализации; в-третьих, после его положительной оценки они проходят собеседование; в-четвертых, предъявляют свидетельства об общественной работе – помощь престарелым, инвалидам, дежурства в госпиталях и т.д. Отметим, однако, и важное положение, облегчающее работу приемных комиссий: дети сотрудников университета официально принимаются вне конкурса и имеют значительные льготы при оплате обучения и проживания.

Экзамен SAT-II не совмещен со школьным выпускным экзаменом и проводится независимо три раза в год одновременно по всей стране в центрах тестирования. Абитуриентам даются три попытки сдачи экзамена. Университеты признают баллы, полученные в наиболее удачной попытке, а кроме того, как положительный фактор, учитывают степень прогресса в баллах между самой удачной и менее удачной попытками.

SAT-II продолжается 60 мин и состоит из 75 вопросов. Как видно, темп предъявления вопросов (1,25 вопроса в минуту) близок к темпу, апробированному в методике IQ. В каком-то смысле SAT-II эквивалентен удвоенному по времени и числу вопросов тесту IQ. Вопросы достаточно равномерно перекрывают школьную программу по физике, а их уровень примерно соответствует профильному уровню В российской старшей школы. В качестве примера приведем несколько вопросов из SAT-II-2002.

Пользоваться калькулятором в процессе SAT-II запрещено. При решении задач с числовым ответом задаются относительно простые числовые данные. Для исключения попыток быстрого угадывания значащая цифра в ответе обязательно сочетается с различными порядками.

Маленькие хитрости: для поддержания высокого темпа ключевое слово часто помещают в конец вопроса:

Отметим, что SAT-II не содержит так называемые «творческие» задачи олимпиадного уровня. Предлагаемые вопросы достаточно объективно показывают степень усвоения основного материала курса, на котором будет базироваться последующая подготовка студентов.

Объективности оценки работы абитуриента способствует полная гласность подведения итогов, так что абитуриент может легко и однозначно проконтролировать справедливость полученной оценки (табл. 1).

Таблица 1. Подсчет экзаменационного балла двух абитуриентов в SAT-II (всего вопросов 75)

Абитуриент I правильно ответил на 50 вопросов из 75. На остальные 25 вопросов он предпочел не отвечать вообще, т.к. сомневался в правильности выбора ответа, а простое угадывание посчитал неэтичным. Абитуриент II также правильно ответил на 50 вопросов, ответы на 20 вопросов неудачно угадывал, а на 5 вопросов предпочел не отвечать. Как бы в наказание за представление неправильного ответа (попытку угадывания без твердой уверенности) у абитуриента II снимаются баллы: из числа правильных ответов вычитается четвертая часть неправильных. Полученные таким образом баллы пересчитываются затем практически линейно в окончательную оценку, которая варьируется в пределах 200–800. Подобная 600-балльная система содержит несопоставимо бо1льшие возможности для количественной градации оценок в сравнении с четырехбалльной.

По-видимому, сочетание стремления к международной конвертации образовательных документов и достаточная объективность оценки знаний учащихся в SAT-II cпособствовали введению ЕГЭ в России именно в форме тестирования (в отличие, например, от Великобритании, где даются 5 задач на 150 мин: 30 мин на задачу, см. ниже).

Достаточный опыт в проведении ЕГЭ, имеющийся в настоящее время, позволяет проанализировать организационную структуру и содержание экзаменационных материалов, а главное – предложить варианты их корректировки и разумного совершенствования. При этом необходимо учитывать, что открытость и адаптивность образовательной системы должна сочетаться с глубокими положительными традициями и достижениями отечественной школы преподавания физики.

ЕГЭ-2001 состоял из 50 вопросов (25 вопросов категории А, 18 вопросов категории В и 7 вопросов категории С), на которые учащийся должен был ответить за 180 мин. В сравнении с SAT-II определенное удивление сразу вызывает темп – 0,28 вопроса в минуту, что в 4,5 раза уступает американскому. Учитывая, что средний уровень подготовки школьников по физике в России, по нашему мнению, превосходит уровень их подготовки в США, подобный темп может быть объясним лишь наличием более сложных задач.

Анализ задач категории А показал их аномальную простоту. Например, чтение показаний динамометра (вариант 1-А1, см. рисунок), безусловно, по силам учащимся начальной школы.

Вопрос категории А в ЕГЭ-2001:
Под действием пружины динамометра брусок движется равномерно по поверхности стола. По показаниям динамометра разные ученики могут записать следующие значения действующей силы: 1) 1,5 Н; 2) 1,75 Н; 3) 1,55 Н; 4) 2 Н.
Какая запись наиболее правильная?

С другой стороны, в категории С содержались вопросы олимпиадного уровня и, что, на наш взгляд, совершенно недопустимо, – вопросы философского характера с неопределенным ответом. В частности, в вариант 2-С5 был включен вопрос: «Опишите на примере атомной физики, как связаны теория и эксперимент в процессе познания природы?» Возможно, подобная тематика могла бы стать темой диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук в сталинскую эпоху. Очевидная неоднозначность вопроса приводит к необходимости подготовки специальных развернутых инструкций для эксперта, проверяющего работу, с возможными вариантами ответа и их оценки. Насколько нам известно, подобных вопросов нет в экзаменационных вариантах в других странах.

В ЕГЭ-2002 совершенствовалось качество вопросов при неизменной организационной структуре экзамена.

ЕГЭ-2003 включал 40 вопросов (30 – категории А, 5 – категории В и 5 – категории С). Время, отводимое на проведение экзамена, увеличилось до 210 мин. Соответственно темп упал до 0,19 вопроса в минуту (1 вопрос на 5 мин), уступив темпу SAT-II в 6,6 раза. Зато вопросы категорий А и В стали ближе по уровню и содержанию к SAT-II. Безусловно, положительным изменением стало почти полное исчезновение в категории С вопросов философского характера, однако вопросы олимпиадного уровня в этой категории сохранились.

Чтобы реально оценить уровни экзаменационных требований к учащимся и нагрузки, испытываемые ими в процессе экзамена, автор дважды лично прошел тестирование по системе SAT-II и прорешал в режиме реального времени два варианта ЕГЭ-2003. Работа в темпе SAT-II была очень напряженной. Такой темп трудно выдержать больше часа. Чувствуется, что выбор продолжительности экзамена не случаен и обоснован психологически. В результате удалось получить 780 баллов из 800. В допущенных ошибках частично сказалась небезупречность в понимании вопросов на английском. Допущенные в других случаях случайные просчеты объяснялись высоким темпом. Имея сорокалетний опыт работы со студентами МЭИ (ТУ) и абитуриентами очень многих вузов, можно достаточно обоснованно предположить, что приемные комиссии практически всех вузов России (за исключением пяти «квазиолимпиадных» – МФТИ, МГУ, МИФИ, ЛГУ, НГУ) признали бы подобные экзамены в качестве вступительных.

ЕГЭ-2003 я проходил в темпе SAT-II. В табл. 2 приведен хронометраж времени, затраченного на прохождение каждой категории вопросов.

Категория вопросов	Количество вопросов	Время, мин
А В С	30 5 5	18 15 20
Итого: 40 вопросов за 53 мин; темп: 0,75 вопр./мин.

По получении всех ответов до конца ЕГЭ осталось 157 мин. Остается предположить, что в такой ситуации школьник с самого начала начнет искать в аудитории «братьев по разуму». Конечно, прежде всего он постарается найти ответ на наиболее простые вопросы из оставшихся. Это значит, что будет нарушена основная заповедь тестирования – высокий темп. Значительное время для ответов на простые вопросы – это фактически резкое снижение уровня требований, чем и объясняется негативное отношение к подобной системе вступительных экзаменов со стороны приемных комиссий традиционных технических университетов (МЭИ (ТУ), МГТУ, МАИ и т.д.), пяти названных выше «квазиолимпиадных», да и остальных вузов, требующих наличия экзамена по физике.

Какая же требуется структурная и содержательная корректировка ЕГЭ для признания его в качестве единого вступительного экзамена вузами всей страны?

1. Пять «квазиолимпиадных» вузов должны проводить дополнительно к ЕГЭ (или вместо него) собственный экзамен, при прочих равных условиях учитывая результаты ЕГЭ.

2. Максимальный уровень требований в ЕГЭ должен соответствовать хорошей школьной оценке «5». Именно на этот уровень ориентированы традиционные технические университеты. Соответственно ЕГЭ не должен содержать слишком сложных вопросов (олимпиадного уровня): 90% учащихся просто не понимают постановки таких вопросов даже в том случае, если достаточно хорошо усвоили школьную программу.

3. Необходимо отделить организационно две принципиально различные системы контроля: тестирование с выбором ответа (с помощью полукачественных и простых количественных вопросов) и решение традиционных задач (с кратким условием, чертежом, расчетными формулами, подстановкой числовых данных, проверкой единиц). По аналогии с шахматами: можно отдельно играть блиц или «серьезные» партии, но нельзя играть через ход – то блиц, то всерьез.

Возможная организационная корректировка ЕГЭ могла бы состоять в следующем. ЕГЭ проводится в течение одного дня и состоит из двух частей: первая часть (I) – выпускной школьный экзамен для всех учащихся, вторая часть (II) – вступительный экзамен, в котором участвуют лишь те, кому для поступления в вуз требуется ЕГЭ по физике.

Выпускной школьный экзамен состоит, например, из 40 вопросов категорий А и В и продолжается 45 мин (темп 0,9 вопр./мин), по истечении которых экзамен заканчивается для учащихся, не собирающихся поступать в вуз или собирающихся поступать в такой вуз, где не требуется ЕГЭ по физике. По результатам выпускного школьного экзамена выставляется оценка в аттестат зрелости.

Вторая часть ЕГЭ – вступительный экзамен по физике в вуз – начинается после 20–30-минутного перерыва. Он состоит, например, из трех задач и рассчитан на 90 мин (в среднем 30 мин на задачу). Подобная методика достаточно апробирована многими вузами России, накопившими огромный банк таких задач.

Вступительный экзамен в Великобритании состоит из пяти аналогичных задач, решаемых в том же темпе (30 мин на задачу). Уровень задач соответствует, например, задаче, названной авторами «Daruma-doll» («Кукла Дэрума»).

Авторы тут же объясняют, что игрушка названа в честь основателя дзен-буддизма – Дэрумы, проведшего большую часть жизни в состоянии медитации, сидя на корточках (показаны пунктиром). В результате гиподинамии его нижние конечности атрофировались, поэтому с хорошей степенью точности нижнюю часть туловища Дэрумы можно моделировать полусферой.

Вступительный экзамен, состоящий из аналогичных задач, привычен, хорошо отработан всеми ведущими вузами страны и, несомненно, может быть одобрен ими.

Реальная продолжительность пребывания экзаменующихся в аудитории в этом варианте составит 135 мин (в сравнении с 210 мин ЕГЭ-2003). Вообще отсутствие перерыва при продолжительности экзамена в 210 мин противоречит элементарным физиологическим нормам, а конвоирование в туалет недопустимо. Тем более что этот вопрос легко решается на экзамене SAT-I: серия из 25 контрольных вопросов выдается на 30 мин, затем необратимо собираются ответы и после 5-минутного перерыва (без конвоирования) выдается новая серия вопросов.

Многочисленные обсуждения предлагаемой двухступенчатой методики проведения ЕГЭ с учителями школ, лицеев, гимназий и преподавателями вузов показали полную поддержку ими предлагаемой корректировки. Вероятно, это связано с учетом как зарубежного опыта, так и хорошо зарекомендовавших себя традиций отечественной школы. Нам кажется, что подобное изменение организационной структуры ЕГЭ следует провести уже в 2004 г.

Естественно, необходима специальная дополнительная подготовка учащихся к системе ЕГЭ, к режиму тестирования. Безусловно, ее следует начинать еще в основной школе. В старшей школе такая подготовка становится абсолютно актуальной. С этой целью в двух тематических и поурочных планированиях к учебникам Касьянова В.А. «Физика-10» и «Физика-11» (М.: Дрофа, 2003), рекомендованным Минобразования РФ, включенным в Федеральный перечень и используемым в эксперименте по переходу к 12-летнему образованию, предложена система контрольных работ (10 работ в 10-м классе и 11 работ в 11-м классе на два варианта).

Каждая контрольная работа, рассчитанная на один урок, является как бы тематическим фрагментом ЕГЭ. Уровень сложности пяти заданий дифференцирован. В контрольной – три теста с выбором ответа и две задачи (одна попроще, другая посложнее). Через 3 мин после начала контрольной ответы на тесты собираются учителем, а учащиеся начинают решать задачи. Таким образом, темп решения тестов (1 вопр./мин) оказывается максимально приближенным к условиям ЕГЭ.

Задачи оформляются традиционно: краткое условие, чертеж, расчетные формулы с краткими пояснениями, подстановка числовых данных, проверка единиц физических величин. Полная гласность подведения итогов контрольной работы обеспечивается детальной информированностью учащихся о системе выставления оценки. Правильно решенный тест оценивается в 1 балл, простая 4-я задача – в 2 балла, более сложная 5-я – в 3 балла. Оценка за контрольную работу выставляется в зависимости от суммарного балла, полученного учащимся за правильные ответы на вопросы и задачи:

Подобная структура контрольной работы позволяет объединить текущий контроль усвоения материала (задания 1–3) с проверкой глубины понимания физической теории (задачи 4, 5).

В качестве примера приведем один вариант контрольной работы № 1 «Кинематика материальной точки».

1. На рис. 1 представлен график зависимости ускорения тела от времени t. Какой из графиков зависимости скорости v от времени t, приведенных на рис. 2, может соответствовать этому графику?

2. По графику зависимости модуля скорости велосипедиста v от времени t (рис. 3) определите модуль его ускорения a в течение первых трех секунд движения.

3. По графику зависимости скорости от времени (рис. 3) определите среднюю скорость велосипедиста за время t = 6 с.

4. Теннисный мяч, брошенный горизонтально с высоты 4,9 м, упал на землю на расстоянии 30 м от точки бросания. Каковы начальная скорость мяча и время его полета?

5. Тело свободно падает с высоты 24,8 м. Какой путь оно проходит за 0,5 с до падения на землю?

Известные правильные ответы значительно ускоряют учителю проверку работы. Имея сводные данные, учитель может составить представление о динамике изучения материала любым учащимся класса. Например, если учащийся регулярно правильно отвечает на первые три вопроса, но не справляется с задачами, значит он представляет себе материал курса поверхностно (на репродуктивном уровне). Наоборот, если учащийся регулярно решает 5-ю задачу, но неправильно отвечает на вопросы, то это свидетельствует о достаточно глубоком, но фрагментарном изучении курса. В целом, в контрольных работах учащийся должен ответить на 105 вопросов, т.е. по объему пройти 2,5 ЕГЭ.

Нам кажется, что подобная система контрольных работ, ориентированная прежде всего на контроль, закрепление и углубление уровня усвоения материала, в то же время будет способствовать оптимальной подготовке учащихся к ЕГЭ.

Совершенствование структуры ЕГЭ и методов подготовки к нему несомненно должны отразить повышение уровня знаний по физике учащихся старшей школы в результате модернизации системы образования, использования новых учебников и технологий.

Абитуриент	Правильный ответ	Неправильный ответ	Без ответа	Балл
I	50	0	25	50 * 1 = 50
II	50	20	5	50 * 1 – 20 * 1/4 = 45

Единый государственный экзамен

В.А.Касьянов, МЭИ (ТУ), г. Москва

Единый государственный экзамен по физике в России и SAT-II в США

В.А.Касьянов,
МЭИ (ТУ), г. Москва