2021年武漢市高中學業水平考試數學試卷以教育部出臺的《義務教育數學課程標準（2011年版）》、《加強高中學業水平考試指導意見》及2020年上海市科委出臺的《北京市高中數學學科教學指導意見》為根據，面向不同類型的中學生，關注9年積累，廣泛選定試卷素材，靈活設置考查角度，彰顯了數學學科特點和首都特色。具體特征如下：
一、注重融入社會主義核心價值觀和中華優秀傳統文化，落實立德樹人的根本任務
試卷注重發揮考試的育人功能，在試卷中融入對社會主義核心價值觀和中華優秀傳統文化的內容，彰顯勞動教育、健康教育、安全教育等全面發展的育人理念，落實立德樹人的根本任務。
第24題科普閱讀題以“華夏之光——圭表”為主題，以唐代天文觀測儀器——圭表的發明、改進與創新為主線，彰顯了我國勞動人民研究自然并用于惠及人類的文明與智慧，提高中學生的民族自豪感，同時也滲透了社會主義核心價值觀的教育；在第6、7、8、9、12、18等題中設計了勞動、體育鍛練、科技活動等多種場景，有利于引導中學生感受科技創新的重要意義，漸漸產生珍愛生命、健康生活、熱愛勞動、崇尚科學的價值取向，促使中學生德智體美勞全面發展。
二、注重基礎和核心主干內容的考查，為中學生的終生發展奠定基礎
試卷適當兼具廣州市現行不同版本教材的內容和教學實際情況，悉心設計，精益求精。
1.試卷素材多處始于教材，彰顯教學考一致性
試題中使用教材的圖文達20余處，引導教學要用好教材。諸如第3、5、6、8、10、12、13、14、16、17、21、24、26題分別始于上海市現行不同版本教材。
2.試卷重視對基礎知識和基本技能的考查，彰顯基礎性
試卷大量考查中學生的基礎知識、基本技能和基本技巧，借以引導教學以中學生為本，著眼于中學生終生學習、生活所必需的基礎知識。基礎知識包括化學現象、物理事實、物理概念和數學規律。諸如第2、3、4、5、6題分別針對電壓的熱效應、材料的導電性、摩擦、壓強、杠桿等基礎知識，借以考查中學生的基礎知識是否扎實、寬厚。
基本技能和基本方式包括檢測、讀數、作圖、實驗操作等方面的技能。諸如第16、17、19、25、26題多方面考查中學生的基本技能和基本技巧。
3.試卷重視聯系中學生的生活實際，彰顯以中學生為本的理念
聯系實際既是數學教學的重要內容，是中學生建構概念，認識規律的重要基礎，又是擴寬中學生視野、體會數學學技巧的教學手段。試卷素材多處始于生活，緊貼中學生的生活實際，全卷中學生熟悉的素材選定共30余項，涉及衣、食、住、行、科技等生活、生產領域的實際問題。全卷設有圖片38張，以圖文并茂的方式豐富了文字描述，給中學生的思索提供支撐，迸發中學生答題興趣，讓中學生體會所學的知識的應用價值。
4.試卷重視對核心主干內容的考查初中物理試卷，著眼于中學生的終生發展
在學業水平考試時間以及分值調整的背景下，考查核心主干內容是實現以點帶面、兼顧全面考查與重點考查的有效策略。化學學科的核心主干內容內涵豐富、思想深刻，對中學生的終生發展有著不可替代的價值和意義。
比如第9、11、12、14、15、25題分別考查了力和運動的關系、密度、壓強、歐姆定理、電功率等核心主干知識。另外在8道實驗探究題中，有6道題目始于《課標》要求的中學生必做實驗，從實驗的角度對核心主干內容進行了多層次的考查。
三、注重對科學探究和思維能力的考查，發揮引導教育教學的作用
強化科學探究和思維能力的考查，借以引導教學克服教學方法單一、教學內容封閉、機械訓練等不良習慣，引導班主任積極探求基于情景、問題導向、深度思維、高度參與的教育教學模式，引導中學生自主、合作、探究學習。這樣除了才能讓中學生學得輕松愉快，減少中學生學習負擔，還有利于學生在實際情境中理解具象的概念、規律，又為中學生的思維發展奠定良好的基礎。試題從核心概念的理解、重要規律的應用、重點實驗的探究、實際問題的解決等方面設計考題18道，考查中學生思維過程。試卷情境新穎、體現學科思想力量、培養中學生發散的、批判性思索問題的習慣。
1.試卷重視創設真實、適切的問題情景，引導教學注重中學生的自主建構
試卷創設了源自生活、學習的實際情景，借以引起中學生的思索和探究，防止中學生僅靠簡單記憶來解答問題，引導教學要充分借助多種教學資源，采用多種教學方法初中物理試卷，豐富中學生的感性經驗，推動中學生深度思維、科學探究。
如第10題，通過重現探究通電螺線管實驗的真實情景，為中學生運用磁感線模型記錄實驗現象提供根據。第26題鉛柱實驗，創設了中學生在學習過程中的交流、討論、質疑的問題情景，為考查科學推理及科學論證的思維過程奠定了基礎。
2.試卷重視思維過程和學習過程的考查，引導教學關注核心概念和規律的產生過程
本試題關注數學概念和規律的完善、形成過程，引導中學生在學習中注重課堂、重視學習過程，而不能只關注推論。
如第20題探究水沸騰過程中氣溫隨加熱時間變化的特性實驗，考查對實驗目的的理解，是否明晰實驗過程中應觀察、記錄與歸納的內容；第26題鉛柱實驗，考查科學推理及科學論證的思維過程，引導教學注重批判指責意識和科學論證能力的培養。
3.試卷重視實驗探究能力的考查，引導教學注重科學探究過程
試卷展現科學精神，強化科學探究，注重彰顯探究的系統性。提倡中學生主動獲取數學知識，感悟科學探究方式，發展科學探究能力。本試題有34分的題目（滿分70分）以數學《課標》規定的“科學探究要素”為考查視角，對實驗探究能力進行了細致、全面的考查。全卷考查科學探究的試卷共10道，涉及提出問題、猜想與假定、設計實驗與制定計劃、進行實驗與搜集證據、分析與論證、評估、交流與合作7個要素，將科學探究的要素考查靈活滲透在試卷的多個方面。
如第22題探究電壓與阻值的關系實驗，考查中學生“明確探究目的和已有條件，有控制變量的意識”“有從評估中關注出現的新問題，嘗試改進探究方案”的能力；第23題吸收熱量熱與下降體溫的關系，考查中學生“設計實驗”、“準確敘述設計方案”的能力。
4.試卷重視考查中學生運用所學知識解決實際問題的能力，引導教學注重知行合一
試卷注重運用數學概念與規律解釋化學現象、解決數學問題能力的綜合考查，引導中學生體驗學科的應用價值。試卷通過考查中學生運用所學知識解決實際問題的能力，綜合考查中學生對概念規律理解的深淺度和對知識應用的靈活度。
比如第12題制做簡易密度計考查中學生運用二力平衡、阿基米德原理、浮沉條件等相關知識剖析解決實際問題的能力，制做過程中滲透動手與動腦相結合的方式，在搜集實驗數據的基礎上，再運用所學推斷密度與漏出距離的定量關系；第15題通過鐵塊的運動，考查了對磨擦力的概念的理解，運動和力的關系以及有用能量轉化與守恒的觀點剖析問題的意識。