АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ КИМ ЕГЭ ПО УЧЕБНОМУ ПРЕДМЕТУ «ФИЗИКА» в 2024 году

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ КИМ ЕГЭ ПО УЧЕБНОМУ ПРЕДМЕТУ «ФИЗИКА» в 2024 году

       В контрольные измерительные материалы ЕГЭ 2024 г. по физике было включено 26 заданий, оценивающих уровень освоения основных предметных результатов и элементов содержания школьного курса физики в соответствии со ФГОС среднего общего образования. В КИМ были представлены задания, проверяющие следующие группы предметных результатов:

- владение понятийным аппаратом курса физики;

- анализ физических процессов и явлений с использованием изученных теоретических положений, законов и физических величин;

- методологические умения;

- умение решать качественные и расчетные задачи различных типов.

       Каждый вариант экзаменационной работы состоял из двух частей и включал в себя задания, различающиеся формой и уровнем сложности.

       Часть 1 содержала 20 заданий с кратким ответом (в виде числа, на множественный выбор и на соответствие).

       Часть 2 содержала 6 заданий с развернутым ответом. 

        Количество заданий, проверяющих каждый из предметных результатов, определялось вкладом этого результата в реализацию требований стандарта и количеством содержательных элементов в курсе физики средней школы, на базе которых разрабатывались задания для оценки данного предметного результата. В части 1 работы содержалось 10 заданий, проверяющих владение основным понятийным аппаратом школьного курса физики. Эти задания предполагали применение законов и формул в стандартных учебных ситуациях, интерпретацию физических зависимостей, представленных в виде различных графиков, анализ электрических или оптических схем. В первой части 8 заданий были направлены на анализ физических процессов и явлений с использованием изученных теоретических положений, законов и физических величин. Владение методологическими умениями (снятие показаний, использование метода рядов и выбор оборудования по предложенной гипотезе опыта) оценивалось 2 заданиями в конце части 1. Часть 2 работы была полностью посвящена решению задач: одно из заданий представляло собой качественную задачу, а остальные – расчетные задачи.

          В экзаменационной работе были представлены задания разных уровней сложности: 17 заданий базового, 6 заданий повышенного и 3 задания высокого уровня. Задания базового уровня проверяли овладение предметными результатами на наиболее значимых элементах содержания курса физики, входящих в содержание курса физики базового уровня. Все задания базового уровня были включены в часть 1 работы. Задания повышенного уровня сложности были распределены между частями 1 и 2 работы и оценивали умения анализировать различные физические процессы и решать несложные задачи. В части 1 к заданиям повышенного уровня относились задания на комплексный анализ физических процессов в механике, молекулярной физике и электродинамике. Задания высокого уровня сложности предлагались в конце части 2 варианта, представляли собой расчетные задачи и проверяли умение конструировать способ решения, комбинируя известные учащемуся способы. Максимальный балл за выполнение заданий базового уровня составлял 49 % максимального балла за всю работу, повышенного уровня – 29 %, высокого уровня – 22 %.

        Экзаменационная работа проверяла элементы содержания четырех разделов (тем) курса физики: «Механика» (кинематика, динамика, статика, законы сохранения в механике, механические колебания и волны); «Молекулярная физика» (молекулярно-кинетическая теория, термодинамика); «Электродинамика» (электростатика, постоянный ток, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны, оптика); «Квантовая физика» (корпускулярно-волновой дуализм, физика атома, физика атомного ядра). 

        В структуру и содержание КИМ ЕГЭ по физике в 2024 г. были внесены изменения по сравнению с предыдущим годом. Был введен новый кодификатор, в который вошли не все элементы содержания, представленные в перечне дидактических единиц, входящих в новую программу по физике для 10–11 классов с углубленным изучением физики. Кроме того, отдельные элементы содержания были удалены из кодификатора. Так, из раздела «Механика» удалены пункты «Твердое тело. Поступательное и вращательное движение твердых тел», «Первая космическая скорость», «Вторая космическая скорость»; полностью удален раздел «Основы СТО»; из раздела «Квантовая физика» удалены пункты «Волновые свойства частиц. Волны Де Бройля», «Дифракция электронов на кристаллах»; «Лазер»; «Энергия связи нуклонов в ядре. Ядерные силы»; «Дефект масс ядра». Для заданий базового уровня с кратким ответом в виде числа был сокращен спектр проверяемых элементов содержания, для каждой линии заданий осталось от трех до шести проверяемых элементов. Например, в линии 2 по динамике проверялись только следующие элементы: второй закон Ньютона, сила трения и сила упругости.

       Общее количество заданий было сокращено с 30 до 26. При этом в части 1 работы удалены 3 задания: интегрированное задание на распознавание графических зависимостей и 2 задания на определение соответствия формул и физических величин по механике и электродинамике. Одно из заданий с кратким ответом в виде числа в части 1 работы было перенесено из раздела «МКТ и термодинамика» в раздел «Механика». По механике общее количество заданий в части 1 осталось неизменным, а по молекулярной физике сократилось до 4 заданий. Таким образом, в каждом тематическом блоке части 1 осталось по 2 задания, рассчитанных на 2 балла: задание повышенного уровня сложности на множественный выбор и задание на соответствие (либо на изменение величин в каком-либо физическом процессе, либо на определение вида графиков, характеризующих изменения величин в каком-либо процессе). 

        В части 2 работы удалено одно из заданий высокого уровня сложности (расчетная задача). Произошло и изменение тематического распределения задач: были исключены задания по квантовой физике, по остальным разделам в части 2 было представлено по 2 задания.

       Максимальный балл за выполнение всех заданий работы уменьшился с 54 до 45 баллов по сравнению с предыдущим годом. Общее время выполнения работы осталось прежним – 235 мин.

       Число участников основного периода ЕГЭ по физике в 2024 г. составило около 91 тыс. человек.

       Средний балл ЕГЭ по физике (63) в 2024 г. оказался существенно выше прошлых лет. Соответственно, изменилось распределение участников экзамена по тестовым баллам и по уровням подготовки: уменьшилась доля участников, получивших результаты  в диапазоне низких баллов, и значительно возросли доли выпускников с повышенным уровнем (61–80 баллов) и высоким уровнем (81–100 баллов) подготовки.

     Слайд 2.  Минимальный балл ЕГЭ по физике в 2024 г. составил 8 первичных / 36 тестовых баллов. В 2024 г. доля участников экзамена, не преодолевших минимального балла, составила около 3 %, что вдвое ниже показателей прошлых лет.

       На слайде 3 представлено распределение результатов участников ЕГЭ по физике  по первичным баллам.

Таблица 1 

 В таблице 1 приведены результаты выполнения групп заданий, направленных  на оценку различных способов действий, формируемых в процессе обучения физике.

На уровне прошлого года продемонстрированы результаты выполнения заданий на анализ физических процессов, включая комплексный анализ процессов, анализ изменения физических величин и определение вида графиков, характеризующих изменение физических величин в различных процессах. Значительный рост результатов выполнения, как уже было отмечено выше, наблюдается для заданий на применение законов и формул в типовых учебных ситуациях по всем разделам школьного курса физики. Впервые зафиксированы столь высокие результаты решения задач. Наиболее вероятной причиной стало уменьшение количества задач в части 2 работы при сохранении общего времени выполнения экзамена; это позволило участникам экзамена более детально отнестись к оформлению решений и выбрать оптимальные пути решений, что уменьшило количество математических ошибок.

В таблице 2 приведены результаты выполнения заданий экзаменационной работы по содержательным разделам школьного курса физики.

              Результаты по квантовой физике сравнивать, к сожалению, нельзя, так как в предыдущем периоде в этом разделе были представлены задания базового и высокого уровней сложности, а в текущем году – только задания базового уровня. Но можно утверждать, что на базовом уровне для этого раздела результаты повысились. По механике, молекулярной физике и электродинамике наблюдается незначительный рост результатов. Положительная динамика прослеживается прежде всего для заданий с кратким ответом базового уровня сложности. Скорее всего, здесь сказалось изменение структуры работы (исключение заданий на распознавание формул) и уменьшение перечня элементов содержания, проверяемых этими заданиями. Обучающиеся со слабой подготовкой смогли сосредоточиться на изучении наиболее важных элементов содержания курса физики средней школы.

Таблица   (слайд 4)

         В таблице 3 представлены результаты выполнения работы по группам заданий различного уровня сложности, а также результаты для групп экзаменуемых с различным уровнем подготовки в 2023 и 2024 гг.

       По сравнению с прошлым годом на прежнем уровне зафиксированы результаты выполнения заданий повышенного уровня. При этом наблюдается значительный рост средних процентов выполнения заданий базового и высокого уровней сложности. Для заданий базового уровня сложности положительная динамика отмечена прежде всего за счет повышения показателей групп со слабой учебной подготовкой, а для заданий  

высокого уровня сложности – за счет групп участников с повышенным уровнем подготовки.

        Анализ результатов выполнения заданий участниками с различным уровнем подготовки показывает четкую дифференциацию групп участников экзамена  по успешности выполнения заданий разных уровней сложности. Для группы 2 участников характерно освоение курса физики только на базовом уровне; группа 3 показывает освоение предметных результатов и элементов содержания как на базовом, так и на повышенном уровнях сложности. Высокобалльники демонстрируют успешное выполнение заданий всех уровней сложности.

        На слайде 5 приведена диаграмма средних процентов выполнения по каждой линии заданий для экзаменационной работы 2024 г.   

       Исходя из общепринятых норм, содержательный элемент или умение считается усвоенным, если средний результат выполнения соответствующей им группы заданий с кратким и развернутым ответами превышает 50 %.

Применение законов и формул в типовых учебных ситуациях

         В экзаменационные варианты было включено 10 заданий базового уровня сложности с кратким ответом в виде числа, которые проверяли понимание основных законов и формул курса физики средней школы. Для всех линий этих заданий в среднем продемонстрировано освоение умения

        Средний процент выполнения заданий на применение формул в стандартных ситуациях по механике составил 83, что существенно выше, чем в прошлом году (71). С результатами выше 80 % выполнены задания: на применение второго закона Ньютона, формулы для силы трения и закона Гука при представлении условий в виде таблицы данных опытов; на сравнение импульсов тел; условий равновесия рычага, на применение закона сохранения энергии для свободно падающего тела.

        Существенно ниже (в среднем на уровне 60 %) оказались результаты для групп заданий на сравнение периодов колебаний математических маятников и пружинных маятников. Пример одного из таких заданий приведен ниже (слайд 6).

Пример 1 (средний процент выполнения – 58)

Груз, подвешенный на лёгкой пружине жёсткостью 50 Н/м, совершает свободные вертикальные гармонические колебания. Пружину какой жёсткости надо взять вместо этой пружины, чтобы период свободных вертикальных колебаний этого груза стал в 2 раза меньше?                   Ответ: _______200_______ Н/м. 

Для этого задания очень велика разница между результатами выполнения сильной группой (94 %) и группой со слабой подготовкой (13 %). При этом анализ веера ответов показывает, что проблема не в математике, как это было ранее, а именно в незнании формулы для периода колебаний пружинного маятника. Так, 21 % участников экзамена указали ответ 100, т.е. помнят, что при увеличении жесткости пружины период уменьшается, но забыли про квадратный корень. Еще 17 % участников указали ответы 25 и 12,5, считая, что уменьшение жесткости приведет к уменьшению периода колебаний. Во всех случаях прослеживаются ошибки в знании исходной формулы.

        Еще одной группой заданий, выполненных «на грани» освоения, стали задания на определение силы Архимеда (слайд 7). 

        Пример 2. (средний процент выполнения – 52)                                  Медный кубик, подвешенный на нити, полностью погружён в воду  и не касается дна сосуда. Ребро кубика равно 3 см. Определите силу Архимеда, действующую на кубик.                                                                                         Ответ: ________0,27________ Н.

     Здесь анализ веера ответов говорит о проблемах с математикой, а не с формулой для выталкивающей силы. 13 % участников указали всевозможные неверные ответы с цифрами 2 и 7, т.е. они верно записали формулу, но не справились с вычислением степеней. Почти 16 % не смогли определить объем кубика.

      Для заданий по электродинамике средний процент выполнения составил 77, что также выше показателя прошлого года – 66 (слайд 8). 

      Как и в прошлом году, затруднения вызывали задания на сравнение периода колебаний в колебательном контуре при изменении индуктивности катушки или электроемкости конденсатора (см. пример 4). 

Пример 4 (средний процент выполнения – 53)

При переводе ключа К из положения 1 в положение 2 (см. рисунок) период собственных электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре увеличился в 1,5 раза. Во сколько раз индуктивность Lx катушки в колебательном контуре больше L?  Ответ: в ________2,25__________ раз(а). 

Понимание графиков зависимостей физических величин

          В каждом экзаменационном варианте было представлено не менее 4 заданий с использованием различных графиков. В этом году традиционно в линии 1 предлагались только задания с использованием графиков равномерного и равноускоренного движения по расчету пути и ускорения тела ( средний - 75%) . В большинстве вариантов в линии 6 были задания на определение вида графиков зависимости от времени различных величин, характеризующих равноускоренное движение (85%). В других линиях использовались отдельные модели заданий, в которых для расчета величин или объяснения процессов необходимо было интерпретировать вид предложенных графических зависимостей.

       Более сложными стали задания, в которых словесно и при помощи рисунка описывались условия равноускоренного движения тел: движение тела, брошенного вертикально вверх; движение тела, брошенного под углом к горизонту; движение тела вверх по гладкой наклонной плоскости после толчка. Для таких заданий средний результат выполнения составил 61 % (см. слайд 9)

Анализ и объяснение явлений и процессов, проверка понимания основополагающих теоретических положений

        Одна из линий экзаменационного варианта проверяла понимание основных теоретических положений школьного курса физики при помощи заданий интегрированного характера, содержащих утверждения из разных разделов курса физики: по одному из механики, молекулярной физики и квантовой физики и два из электродинамики. Средний результат выполнения этих заданий в текущем году составил 55%, что сопоставимо с аналогичными результатами 2023 и 2022 гг.

       Затруднения, как в предыдущие периоды, вызывали различные   утверждения, описывающие свойства явлений и процессов. Приведем пример одного из заданий, при выполнении которого явно прослеживается эта тенденция (слайд 10).  

Пример 7 (средний процент выполнения – 49)

Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны. 

1) Модуль сил гравитационного взаимодействия двух материальных точек обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

2) Давление насыщенного пара увеличивается с ростом абсолютной температуры пара и не зависит от его объёма.

3) В однородном электростатическом поле работа силы электростатического поля по перемещению заряда между двумя точками прямо пропорциональна длине траектории.

4) При переходе электромагнитной волны из оптически менее плотной в оптически более плотную среду частота волны остаётся неизменной.

5) При распространении света проявляются только его корпускулярные свойства, а при взаимодействии с веществом – только волновые.  Ответ: __________124__________. 

     Проблемными оказались задания на анализ изменения величин, характеризующих протекание постоянного тока в различных схемах при изменении внешнего сопротивления или закорачивании одного из проводников. Для таких заданий уровень освоения, к сожалению, не достигнут. Пример одного из заданий (слайд 11).

      Умение проводить комплексный анализ физических процессов оценивалось в КИМ при помощи 3 заданий на множественный выбор: по механике, молекулярной физике и электродинамике. (слайд 12)

Средний результат выполнения заданий на комплексный анализ физических процессов по механике и молекулярной физике оказался в этом году одинаковым – 63 %, а по электродинамике, как и в прошлые годы, эти задания оказались более трудными: средний результат выполнения – 47 %.

Решение задач

       В части 2 экзаменационной работы предлагалось 6 задач различного типа, уровня сложности по всем разделам школьного курса физики, кроме квантовой физики.

      Наиболее высокие результаты продемонстрированы для задач по молекулярной физике на изменение параметров в изопроцессах: 43 % участников экзамена получили 3 балла.

     26 % экзаменуемых успешно справились с задачами на перестроение графиков изопроцессов из одних координат в другие с соответствующими объяснениями этих построений. Примерно с таким же результатом выполнены и задачи на движение поршня с пружиной в сосуде при изменении давления газа в одной из его частей.

       По электродинамике 28 % экзаменуемых смогли определить изменение показаний амперметра и вольтметра в цепи постоянного тока при изменении внешнего сопротивления.

       Самой сложной оказалась типовая задача на движение рамки с током в поле постоянного магнита; средний результат выполнения – 20 %, при этом представить полностью верное решение и ответ и получить максимальный балл смогли лишь 10 % участников

      На позициях 22 и 23 предлагались расчетные задачи повышенного уровня сложности: на позиции 22 все задачи были по механике, а на позиции 23 – по молекулярной физике или электродинамике. Средние результаты выполнения заданий по каждой из этих линий очень близки: 40 % и 38 % соответственно.

     По молекулярной физике в КИМы были включены стандартные задачи, результаты решения которых в целом оказались выше, чем в прошлом году: 12% в 2023 г., 21% в 2024 г. Самые высокие результаты продемонстрированы для задач на определение относительной влажности воздуха в сосуде после удаления перегородки, если первоначально в двух частях сосуда была различная относительная влажность воздуха – 31 %. Труднее оказались задачи на применение первого закона термодинамики и законов для изопроцессов для двух различных изопроцессов, представленных в виде графика, – 22 %, и задачи на определение КПД цикла – в среднем 19%.

    На позиции 25 в экзаменационных вариантах встречались задачи либо по электростатике на соединение конденсаторов, либо по теме «Постоянный электрический ток». С задачами на анализ цепей постоянного тока участники экзамена в целом справились лучше, чем с заданиями по электростатике. (28% - 10%)

    На позиции 26 предлагались преимущественно задачи по динамике на связанные тела, а группа задания на применение законов сохранения в механике. Следует отметить, что вырос с 11% в 2023 г. до 18% в 2024 г. средний результат по критерию К1 (Обоснование используемых законов).»Й