Марафон - 2005
Проф. В.А.Орлов, А.И.Нурминский,
ИСМО РАО, г. Москва
Nurm481@yandex.ru
Результаты ЕГЭ-2004
Всего в июне 2004 г. в экзамене по физике приняли участие 71 865 выпускников средней школы из 47 регионов России. Экзамен писали школьники из самых разных мест (от небольшой деревни до Санкт-Петербурга и Москвы) и разных учебных заведений (средних общеобразовательных школ, гимназий, лицеев, центров образования, школ-интернатов и т.п.). Несмотря на большое число испытуемых, эта выборка не является представительной выборкой выпускников средних школ России. Поэтому количественные результаты нельзя распространить с достаточным основанием на всю совокупность выпускников. Тем не менее итоги явно показали как положительные стороны, так и недочёты в подготовке по физике.
Одна из целей экзаменационной работы в форме ЕГЭ — оценка учебных достижений школьников при итоговой аттестации выпускников средних общеобразовательных учреждений. Каждый из вариантов контрольных измерительных материалов (КИМ) содержал 30 заданий с выбором ответа (20 заданий базового уровня подготовки и 10 – повышенного), 5 заданий с кратким ответом (повышенного уровня подготовки) и 5 – с развёрнутым ответом (высокого уровня подготовки). В каждой части работы были представлены все разделы физики, изучающиеся в школе: механика, молекулярно-кинетическая теория вещества и термодинамика, электростатика и электродинамика, волновая и геометрическая оптика, элементы общей теории относительности, физика атома и атомного ядра, элементарные частицы.
Уровень трудности задач части 3 в значительной мере отражал уровень трудности задач, предъявляемых вузами на вступительных экзаменах. В их число были включены как задачи, традиционно отрабатываемые в школе и посильные ученикам, имеющим оценку «5», так и задачи на применение знаний в нестандартной ситуации, которые часто предлагаются вузами с повышенными требованиями к подготовке по физике.
Работа оценивалась по 100-балльной шкале, что позволяло существенно дифференцировать экзаменуемых при отборе их в разные вузы. Распределение учащихся по числу набранных баллов представлено на диаграмме.
Средний уровень выполнения одних и тех же заданий школьниками из населённых пунктов разных типов (региональные центры, большие и малые города, посёлки, деревни и т.п.) оказался примерно одинаковым. Не обнаружено достоверных различий и при выполнения заданий юношами и девушками: одни задания выполняются чуть лучше юношами, другие – девушками. Примечательно, что эти результаты согласуются с результатами международных сравнительных исследований качества образования, проводимых в России на представительных выборках учащихся разного возраста. Различия в результатах обучения определяются по большей части уровнем образования родителей и мотивированностью учащегося на обучение.
Уровень выполнения заданий части 1 выпускниками средних образовательных школ, школ с углублённым изучением физики, гимназий и лицеев оказался примерно одинаковым. Различий в усвоении базовых знаний в «продвинутых» школах по сравнению с «обычными» не обнаружено.
Задания частей 2 и 3 в школах с углублённым изучением физики, лицеях и гимназиях выполнялись существенно лучше. Однако это свидетельствует лишь о том, что на решение подобных задач в «обычных» школах не хватает учебного времени.
Обнаружены и некоторые общие проблемы. Так, представление условия с помощью графиков, диаграмм или таблиц заметно снижает уровень выполнения заданий (для простейших задач примерно на 15%). Если задачи, подобные приведённому ниже заданию 1, правильно выполняют около 75% выпускников, то такие же по сути задачи, аналогичные приведённому ниже заданию 2, выполняют уже около 60% выпускников.
Задание 1. За 5 с скорость тела возросла от 10 до 20 м/с. С каким ускорением двигалось тело в этот промежуток времени?
Задание 2. Тело движется по оси Х. Величина его скорости меняется по закону
(t),
приведённому на графике. Чему равно ускорение
тела?
В заданиях на проверку более трудных элементов содержания введение графиков или таблиц снижает уровень выполнения уже на 20–25%.
Ещё одной проблемой является слабая
теоретическая подготовка выпускников. Задания, в
которых требуется простой подсчёт с
использованием одной-двух формул, выполняются
хорошо. Такие задачи хорошо дифференцируют
выпускников на «сильных» и «слабых». Однако в
случаях, когда требуется проанализировать
описанную в задаче ситуацию и выбрать применимые
в ней законы, «сильные» и «слабые» выпускники
допускают одинаковые ошибки: смело используют
закон сохранения импульса в виде 
в незамкнутых
системах и закон сохранения механической
энергии в случае неупругого столкновения. Так,
задачу в задании 3 правильно выполнили только 20%
выпускников. При этом около 40% получили
неправильный ответ, воспользовавшись законом
сохранения механической энергии в момент
слипания шарика и тележки.
Задание 3. Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, которая прикреплена к пружине, соединённой с неподвижной стенкой, и прилипает к ней. Чему равна полная механическая энергия системы при её дальнейших колебаниях? Трением пренебречь.
Другой пример отсутствия
отрабатываемого анализа описанной в задачах
ситуации представлен в задании 4. При неплохом
уровне выполнения (около 70%) заданий на расчёт
количества теплоты в процессах плавления Q = 
m на
вопросы типа приведённых в задании 4 правильно
ответили только около 20% выпускников.
Задание 4. При кристаллизации олова выделяется тепло, однако температура олова не меняется. Тепло выделяется за счёт:
1) уменьшения энергии взаимодействия атомов олова;
2) увеличения энергии взаимодействия атомов олова;
3) уменьшения энергии теплового движения атомов олова;
4) увеличения энергии теплового движения атомов олова.
Самой примечательной иллюстрацией
увлечения расчётами без достаточной отработки
теоретического материала является следующий
пример. Так, простейшие задачи на использование
формулы Эйнштейна для фотоэффекта 
решают около 75%
выпускников. Задача на использование этой
формулы в части 3 (требующая высокого уровня
подготовки) оказалась наиболее решаемой (до 20%
выпускников решали правильно). И при этом на
вопрос, аналогичный представленному в задании 5,
правильно ответили только около 25%. Все
дистракторы (варианты ответов) в таких заданиях
выбирали примерно одинаковое количество
выпускников.
Задание 5. От чего зависит работа выхода фотоэлектронов с поверхности вещества?
1) От частоты падающего света;
2) от энергии фотоэлектронов;
3) от интенсивности падающего света;
4) от химической природы вещества.
Представленные результаты свидетельствуют о том, что в школе решается большое количество расчётных задач, но совершенно не отрабатываются теоретические представления о рассматриваемом в них явлении. Решив массу задач на нахождение работы выхода по известной частоте излучения и энергии фотоэлектронов, ученик убежден, что от них-то и зависит величина работы выхода.
В связи с этим при составлении вариантов КИМ для ЕГЭ-2005 уделялось особое внимание включению теоретических вопросов. Основные выводы:
1. Задания КИМ были составлены с учётом охвата основных элементов знаний и умений, содержащихся в образовательном стандарте среднего (полного) образования по физике.
2. С базовыми заданиями, в которых проверялось знание формул, применение формул и законов на расчётном уровне, справились более 65% выпускников образовательных учреждений России, что свидетельствует о хорошем усвоении данных умений. Средний процент выполнения заданий повышенного уровня с кратким и развернутым ответом – около 30%. Поскольку эти задания ориентированы на сильных учеников, то данный результат можно также признать удовлетворительным. Процент выполнения этих заданий сильной группой учащихся превышает 50%, что свидетельствует о хорошем усвоении данных умений.
3. Задания КИМ выявили основные недостатки знаний и умений школьников, характерные типичные ошибки:
– формализм: ученик знает формулы, но не всегда понимает их смысл и область применимости;
– недостаточное умение применять имеющиеся знания при выполнении заданий в изменённой, а тем более в новой ситуации;
– слабое понимание сути физических явлений и процессов, неумение объяснять их на основе законов физики (плохо выполняются качественные задачи, расчётные – существенно лучше);
– недостаточная сформированность таких общеучебных умений, как анализ графиков, табличных данных, фотографий физических явлений, процессов, экспериментальных установок. Если информация предъявлялась с использованием графиков, схем, диаграмм, фотографий физических явлений и процессов, то успешность снижалась на 15–25%;
– слабая математическая подготовка: ошибки при решении системы уравнений, неумение производить действия с числами, записанными в стандартной форме. Это часто приводило к тому, что выпускники, правильно записав основные физические законы и получив правильный ответ в общем виде, давали неверный числовой ответ;
– слабое владение важным приёмом,
основанном на идее численного интегрирования:
нахождения пути и перемещения по площади фигуры
под графиком (t), работы силы по площади под графиком
F(s), работы газа по площади под графиком p(V) и др. А
этот приём позволяет в ряде случаев решить
задачу более рационально;
– неумение оценивать реальность полученных результатов – абсурдные ответы не смущают школьников, результаты ими не пересчитываются;
– слабое понимание области применимости физических законов в условиях конкретных задач.
Необходимо обратить особое внимание учеников и учителей на то, что цель заданий с развёрнутым ответом – выявление освоения школьниками основных физических законов и умения их применять при решении задач. Ученики при решении задач часто используют не физические законы, а готовые формулы, которые они должны были сами вывести на основе этих законов.
Следовательно, надо обратить особое внимание учителей, авторов учебников и методических пособий на необходимость учёта недостатков в усвоении знаний и умений выпускников, выявленных при анализе результатов ЕГЭ.
Владимир Алексеевич Орлов – выпусскник (красный диплом) Оренбургского ГПИ, заведующий лабораторией физики и астрономии ИСМО РАО, завлабораторией дифференциации образования ЦЭПД РАО, ведущий научный сотрудник ЛАТ при МИОО, профессор кафедры ЕМО АПК ИПРО, к.п.н., отличник народного просвещения РСФСР и СССР, многократный Соросовский учитель. Лауреат Премии правительства РФ за создание и внедрение психолого-педагогической разработки «Одарённые дети: выявление – обучение – развитие», награждён медалью Ушинского. Автор более пятисот научно методических трудов и статей, среди которых около ста учебных пособий и учебников для учащихся 7–9-х классов и
10–11-х классов с углублённым изучением физики, факультативных занятий и элективных курсов, фундаментальных методических пособий. В 2002–2004 гг. руководил созданием образовательных стандартов по физике, КИМ для ЕГЭ по физике. Основные направления исследований – дифференциация и индивидуализация образования, работа с одарёнными школьниками. С 1965 г. участвует в проведении и подготовке школьников к участию в физических олимпиадах, начиная с районных и заканчивая международными. Многократный руководитель сборных команд СССР и РФ на международных физических олимпиадах школьников. Член редколлегий журналов «Физика в школе», «Естествознание в школе», «Дополнительное образование», «Учебная физика». С женой Евгенией Фёдоровной (учительницей русского языка и литературы) вырастил двоих сыновей, теперь уже есть внук, две внучки, один правнук и две правнучки. Скоро чета отпразднует золотую свадьбу. Хобби – внеплановая работа (уже на протяжении 35 лет) над организацией олимпиад разного уровня (вплоть до международного). Любит также рыбачить и собирать грибы.
Алексей Игоревич Нурминский – выпускник МПГУ 1997 г., педагогический стаж 2 года. Научный сотрудник лаборатории физического образования ИСМО РАО.