物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)研究

王煥霞

(1. 曲阜師范大學(xué)教師教育學(xué)院,山東 曲阜 273165; 2. 中國教育大數(shù)據(jù)研究院,山東 曲阜 273165)

·教育理論研究·

物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)研究

王煥霞1,2

(1. 曲阜師范大學(xué)教師教育學(xué)院,山東 曲阜 273165; 2. 中國教育大數(shù)據(jù)研究院,山東 曲阜 273165)

物理學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的研究可有效指導(dǎo)一線教師的課堂教學(xué)與評價(jià),并為大規(guī)模學(xué)業(yè)評價(jià)提供參考．思維能力的培養(yǎng)在物理學(xué)習(xí)和教學(xué)中處于重要地位,開發(fā)物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義．本文結(jié)合物理思維能力的基本要素和分類,分別對知識(shí)再現(xiàn)和辨認(rèn)能力、知識(shí)運(yùn)用能力、建立數(shù)學(xué)模型解決物理問題能力、理解能力、選擇解決問題最佳方案能力開發(fā)了相應(yīng)的能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)．而物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)包括“表現(xiàn)描述”、“表現(xiàn)水平”與“作業(yè)實(shí)例及評注”．

中學(xué)物理;學(xué)科能力;思維能力;表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

1 問題的提出

新一輪基礎(chǔ)教育課程改革積極推進(jìn)素質(zhì)教育,重視培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力發(fā)展．而物理課程著眼于提高21世紀(jì)公民的科學(xué)素養(yǎng),構(gòu)建了“知識(shí)與技能”、“過程與方法”、“情感態(tài)度與價(jià)值觀”3個(gè)維度的物理課程與教學(xué)目標(biāo)體系．與新課程在教學(xué)目標(biāo)上突出學(xué)科能力培養(yǎng)相吻合,廣大一線中學(xué)物理教師在教學(xué)中積極探索培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科能力．而物理學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)作為評價(jià)中學(xué)生物理學(xué)科能力發(fā)展程度的依據(jù),為全面實(shí)現(xiàn)物理課程與教學(xué)目標(biāo)提供了保障．思維能力的培養(yǎng)在物理學(xué)習(xí)和教學(xué)中處于重要地位,開發(fā)物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值．

2 物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)概念內(nèi)涵

由美國國家教育和經(jīng)濟(jì)中心、匹茲堡大學(xué)合作研制的《英語、數(shù)學(xué)、科學(xué)、應(yīng)用學(xué)習(xí)能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)》在美國基礎(chǔ)教育課程改革中發(fā)揮了引領(lǐng)作用．其能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)包括能力表現(xiàn)說明、作業(yè)實(shí)例和對作業(yè)實(shí)例的評注．“能力表現(xiàn)說明”闡釋學(xué)生在中學(xué)階段的學(xué)習(xí)中應(yīng)該掌握什么;應(yīng)如何顯示他們學(xué)得的知識(shí)和技能．“作業(yè)實(shí)例”展示出設(shè)定的能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容．“評注”解釋闡明“能力表現(xiàn)說明”是如何在這個(gè)作業(yè)實(shí)例中得以反映的,為什么根據(jù)一個(gè)或多個(gè)相關(guān)能力表現(xiàn)說明就可證明該作業(yè)是符合標(biāo)準(zhǔn)的．[1]

以美國開發(fā)的能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),國內(nèi)外的相關(guān)研究者對學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)開展了較為深入的研究．學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)明確指出學(xué)生在某一階段應(yīng)達(dá)到的學(xué)習(xí)表現(xiàn),它以清晰的文本形式呈現(xiàn)出來,給一線教師的教學(xué)評價(jià)帶來便利,同時(shí)也為基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測工程提供基石．

學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)主要包括“表現(xiàn)描述”、“表現(xiàn)水平”與“作業(yè)實(shí)例及評注”等．“表現(xiàn)描述”是指根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的總目標(biāo)出發(fā)逐步分解的層級體系,最低一級為表現(xiàn)指標(biāo),描述學(xué)生學(xué)習(xí)的表現(xiàn)行為,要具備可觀察和可測量的特征;“表現(xiàn)水平”一般劃分為若干等級,如優(yōu)秀、比較優(yōu)秀、一般(或表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高)等;“作業(yè)實(shí)例及評注”是指選取適合的學(xué)生作業(yè)樣例并對其加以評注,作業(yè)樣例應(yīng)來自真實(shí)的教學(xué)場景,作業(yè)樣例應(yīng)盡可能豐富以使其反應(yīng)各個(gè)表現(xiàn)水平,評注指的是根據(jù)表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)水平來描述說明該作品達(dá)到了哪一級水平．[1]

物理學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)是指,學(xué)生經(jīng)過物理學(xué)習(xí)之后應(yīng)達(dá)成的物理學(xué)科能力、關(guān)鍵技能的目標(biāo)規(guī)定,是衡量學(xué)生物理學(xué)習(xí)結(jié)果的準(zhǔn)則,一般包括“表現(xiàn)描述”、“表現(xiàn)水平”與“作業(yè)實(shí)例及評注”等．[2]而物理思維就是將物理觀察和物理實(shí)驗(yàn)所得到的感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí),并從已有的理性認(rèn)識(shí)獲得新的理性認(rèn)識(shí)的過程．物理學(xué)的概念、規(guī)律、理論體系體現(xiàn)了科學(xué)思維的嚴(yán)密性、精確性和邏輯性．中學(xué)生通過物理學(xué)習(xí),不但能形成嚴(yán)密的邏輯思維習(xí)慣,掌握物理思維的特點(diǎn)和科學(xué)的思維方法,而且能改善思維的品質(zhì),思維能力會(huì)得到極大提高．

物理思維能力包括知識(shí)再現(xiàn)和辨認(rèn)能力、知識(shí)運(yùn)用能力、建立數(shù)學(xué)模型解決物理問題能力、理解能力、選擇解決問題的最佳方案的能力等．[3]與學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵相對應(yīng),本研究開發(fā)的物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)包括“表現(xiàn)描述”、“表現(xiàn)水平”與“作業(yè)實(shí)例及評注”．

3 物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)

結(jié)合物理思維能力的基本要素和分類,本研究分別對知識(shí)再現(xiàn)和辨認(rèn)能力、知識(shí)運(yùn)用能力、建立數(shù)學(xué)模型解決物理問題能力、理解能力、選擇解決問題最佳方案能力開發(fā)了相應(yīng)的能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)．這里展示了物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成要素“表現(xiàn)描述”和“表現(xiàn)水平”．

3.1 知識(shí)再現(xiàn)和辨認(rèn)能力的表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

表現(xiàn)描述:遇到問題時(shí),能迅速辨認(rèn)知識(shí)所屬類型,并且通過對原有知識(shí)的回憶,再現(xiàn)知識(shí)及相關(guān)內(nèi)容．融會(huì)貫通中學(xué)物理的知識(shí)內(nèi)容,根據(jù)題目信息,再現(xiàn)學(xué)生頭腦中已有的知識(shí),將知識(shí)點(diǎn)統(tǒng)攝整理使之網(wǎng)絡(luò)化,從而有序地存儲(chǔ)在學(xué)生頭腦中．

表現(xiàn)水平:表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高．具體見表1所示．

表1 知識(shí)再現(xiàn)和辨認(rèn)能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 知識(shí)運(yùn)用能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

表現(xiàn)描述:看懂題目,明白題目所要考察的物理規(guī)律、原理,通過分析與綜合、抽象與概括等,能夠靈活地運(yùn)用所學(xué)知識(shí),把物理規(guī)律、原理準(zhǔn)確地運(yùn)用到題目中,使物理問題得到解決．

表現(xiàn)水平:表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高，具體見表2所示．

表2 知識(shí)運(yùn)用能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

3.3 建立數(shù)學(xué)模型解決物理問題能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

表現(xiàn)描述:能將遇到的物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,利用數(shù)學(xué)工具,通過計(jì)算和推理(結(jié)合物理知識(shí)),解決物理問題．

表現(xiàn)水平:表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高，具體見表3所示.

表3 建立數(shù)學(xué)模型解決物理問題能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

3.4 理解能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

表現(xiàn)描述:理解物理概念和物理規(guī)律的確切含義,理解規(guī)律的成立條件和適用范圍;能清楚地認(rèn)識(shí)概念和規(guī)律的各種表達(dá)方式,并從不同的側(cè)面或不同的角度進(jìn)行解釋和說明;能鑒別概念和規(guī)律的各種說法,理解相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系與區(qū)別;能建立相關(guān)概念之間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò);善于將物理公式靈活地變形,并弄清含義;善于概括各種物理問題的類型,并能正確地做出判斷．

表現(xiàn)水平:表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高，具體見表4所示．

表4 理解能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

3.5 選擇解決問題最佳方案能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

表現(xiàn)描述:對一個(gè)具體物理問題的解決包含多種可行性方案,通過分析和綜合、比較和論證,在眾多方案中選擇出一種或幾種最有利于實(shí)際操作或解決問題的方案．

表現(xiàn)水平:表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高，具體見表5所示．

表5 選擇解決問題最佳方案能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

4 物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的案例研究

這里展示物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成要素“作業(yè)實(shí)例及評注”(學(xué)生的一份作業(yè)案例，見表6所示)．

4.1 作業(yè)要求

在空間某點(diǎn)以同樣的速率v在鉛直平面內(nèi)沿各個(gè)不同的方向同時(shí)拋出幾個(gè)物體,證明這些物體在同一時(shí)刻總是散落在同一圓周上．

4.2 完成條件

課堂作業(yè)、獨(dú)立完成、有教師反饋、有時(shí)間限制、有修改機(jī)會(huì)．

4.3 對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)

建立數(shù)學(xué)模型解決物理問題的能力:能將遇到的物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,利用數(shù)學(xué)工具,通過計(jì)算和推理(結(jié)合物理知識(shí)),解決物理問題．

4.4 學(xué)生作業(yè)

學(xué)生作業(yè)見表6.

表6 學(xué)生作業(yè)

4.5 教師評注

從作業(yè)可以看出,學(xué)生善于將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型,能融會(huì)貫通地利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題．由運(yùn)動(dòng)規(guī)律列出方程組,通過數(shù)學(xué)消元法,得出一個(gè)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,從而證明了這些物體在同一時(shí)刻總是散落在同一圓周上．對照“表3建立數(shù)學(xué)模型解決物理問題能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)”,可以判斷學(xué)生表現(xiàn)水平為“表現(xiàn)優(yōu)異”．

上述展示了“建立數(shù)學(xué)模型解決物理問題能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)”的構(gòu)成要素和“作業(yè)實(shí)例及評注”．由于表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)提供了學(xué)生作業(yè)樣本來顯示學(xué)生已經(jīng)達(dá)到表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的“表現(xiàn)水平”的等級,作業(yè)實(shí)例展示后,不僅教師可以方便地指導(dǎo)和檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果,學(xué)生也可參照作業(yè)實(shí)例判斷自己達(dá)到何種程度水平．

需要說明的是,由于解決一道相對復(fù)雜的物理問題時(shí)可能需要學(xué)生綜合運(yùn)用多種物理能力才能實(shí)現(xiàn),例如一道試題既考查了物理思維能力又考查了物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?我們以試題最核心考查的能力指標(biāo)為準(zhǔn)．

5 研究結(jié)論

物理學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)可有效指導(dǎo)一線教師的課堂教學(xué)與評價(jià),并為大規(guī)模學(xué)業(yè)評價(jià)提供參考．思維能力的培養(yǎng)在物理學(xué)習(xí)和教學(xué)中處于重要地位,開發(fā)物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義．結(jié)合物理思維能力的基本要素和分類,分別對知識(shí)再現(xiàn)和辨認(rèn)能力、知識(shí)運(yùn)用能力、建立數(shù)學(xué)模型解決物理問題能力、理解能力、選擇解決問題最佳方案能力開發(fā)了相應(yīng)的能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)．物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)包括“表現(xiàn)描述”、“表現(xiàn)水平”與“作業(yè)實(shí)例及評注”．本研究開發(fā)的物理思維能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)具有現(xiàn)實(shí)的借鑒價(jià)值．

1 美國國家教育和經(jīng)濟(jì)中心,匹茲堡大學(xué).上海市教育科學(xué)研究院譯.美國高中學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:人民教育出版社,2004:1-18.

2 王煥霞.物理學(xué)科能力表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)研究[J].湖南中學(xué)物理,2015(6):1-3.

3 王煥霞.物理學(xué)科能力評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建研究[J].湖南中學(xué)物理,2015(5):1-3.

本文系全國教育科學(xué)規(guī)劃教育部青年課題“教學(xué)與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及實(shí)踐研究”(項(xiàng)目編號(hào):EHA140392)的階段性研究成果．

2016-10-23)