基于結(jié)構(gòu)中心模型建構(gòu)“力與運動”學(xué)習(xí)進階

楊云霞 祁春春

(山西師范大學(xué)教育科學(xué)研究院，山西 臨汾 041000)

目前關(guān)于學(xué)習(xí)進階的開發(fā)模型有兩種：伯克利評價系統(tǒng)(四基石模型)[1]和結(jié)構(gòu)中心模型[2-3]。兩種開發(fā)模型各有特點，前者注重評價系統(tǒng)構(gòu)建的完整性，但忽視了對進階變量的解構(gòu)，后者詳細說明了如何對進階變量進行拆解，但對實證檢驗部分介紹較少。本文基于結(jié)構(gòu)中心設(shè)計模型，從選擇并界定“結(jié)構(gòu)”、評價項目的設(shè)計兩個方面建構(gòu)了“力與運動”的進階假設(shè)。

一、選擇并界定“結(jié)構(gòu)”

首先，要識別出不同年級在某個領(lǐng)域影響學(xué)生學(xué)習(xí)的知識和經(jīng)驗，即區(qū)分出每個階段相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標。參考《小學(xué)科學(xué)課程標準》[4]、《義務(wù)教育物理課程標準》[5]、《高中物理新課程標準》[6]確定了各學(xué)段關(guān)于“力與運動”核心概念的學(xué)習(xí)目標：小學(xué)階段，學(xué)生可以根據(jù)直觀經(jīng)驗描述運動，形容力的作用效果；初中階段，學(xué)生理解力的概念、認識力的作用效果，知道不同種類的力的產(chǎn)生條件以及計算方法，認識機械運動，理解勻速直線運動規(guī)律；高中階段，理解不同機械運動的運動規(guī)律，能對多個物體組成的系統(tǒng)進行受力分析，理解力與運動的關(guān)系，解決實際問題。

其次，要基于學(xué)科本體邏輯和相關(guān)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的已有研究將核心概念拆解為多個結(jié)構(gòu)。加速度是連接力與運動的橋梁，以“加速度”為中心，可以將“力與運動”核心概念解構(gòu)為5個結(jié)：結(jié)構(gòu)A，力是物體間的相互作用；結(jié)構(gòu)B，力是產(chǎn)生加速度的原因；結(jié)構(gòu)C，加速度和速度決定了機械運動的形式；結(jié)構(gòu)D，描述機械運動的各物理量的理解。

最后，劃分每個結(jié)構(gòu)的理解層次。學(xué)生對“力與運動”的迷思概念和先驗知識的研究是層次劃分的基礎(chǔ)。通過對“力與運動”前概念的分析可以看出，學(xué)生的前概念主要集中在力學(xué)和動力學(xué)部分。所以在劃分進階層次時，分為兩種：以概念修正為主，如結(jié)構(gòu)A、B、E或以概念的積累為主，如結(jié)構(gòu)C、D?；诖?，提出“力與運動”的進階假設(shè)(見表1)。

二、將證據(jù)與任務(wù)進行匹配—評價項目的設(shè)計

評價項目采用Briggs等介紹的有序的多層選擇項目[7-8]，可以根據(jù)學(xué)生的選擇確定學(xué)生當(dāng)前處于哪個水平。

根據(jù)“力與運動”的進階假設(shè)，結(jié)構(gòu)A、B、E與結(jié)構(gòu)C、D的評價項目的設(shè)計有所不同，下面分別介紹各類型評價項目的設(shè)計情況：

(一)結(jié)構(gòu)A、B、E的評價項目的設(shè)計

結(jié)構(gòu)A、B、E是以學(xué)生的迷思概念為進階起點，以科學(xué)概念為進階終點。以結(jié)構(gòu)A為例：

結(jié)構(gòu)A是力學(xué)概念，處于水平1的學(xué)生認為力是由有機體產(chǎn)生；處于水平2的學(xué)生知道了力是兩個物體之間的作用；處于水平3的學(xué)生認識到物體間的力是相互的，并與物體的重量等有關(guān)；處于水平4的學(xué)生能對牛頓第三定律達到正確理解，開發(fā)的評價項目以第1題為例：

1、不考慮空氣阻力的情況下，下列說法正確的是( )

A.剛拋出去的籃球受到手所施加的力，隨著時間推移力慢慢消失。

B.籃球在空中不受到重力，只有與地面接觸才受到重力。

C.拋出去的籃球受到重力，同時地球也受到籃球施加的力，籃球受到的力大，地球受到力小。

D.拋出去的籃球受到重力，同時地球也受到籃球施加的力，二者受到的力大小相等，方向相反，同種性質(zhì)。

該題中選項A、B、C、D分別對應(yīng)進階假設(shè)結(jié)構(gòu)A的水平1、2、3、4，如果學(xué)生選擇A，那么就表示學(xué)生認為力是由有機體產(chǎn)生的，處于水平1；如果學(xué)生選擇AB，防止過高估計學(xué)生的水平，判斷學(xué)生處于水平1，以此類推。

(二)結(jié)構(gòu)C的評價項目的設(shè)計

結(jié)構(gòu)C是運動學(xué)概念，進階過程從簡單概念進階到復(fù)雜概念的過程，該結(jié)構(gòu)共劃分了5個進階水平，處于水平1的學(xué)生能正確區(qū)分機械運動和非機械運動；處于水平2的學(xué)生，了解勻速直線運動的規(guī)律；處于水平3的學(xué)生，了解勻變速直線運動的規(guī)律；處于水平4的學(xué)生，了解曲線運動的規(guī)律；處于水平5的學(xué)生，能利用加速度和速度區(qū)分不同的機械運動，以第7題為例：

2、下列說法正確的是( )

A.煤燃燒的過程不是機械運動，神州5號繞地球運轉(zhuǎn)是機械運動。

B.勻速直線運動是速度不變的運動。

C.勻變速直線運動是加速度恒定(不為零)的直線運動。

D.做曲線運動的物體加速度和速度一定不在同一條直線上。

E.加速度是否為零是判斷物體做勻速運動還是變速運動的依據(jù)。

該題的選項分別對應(yīng)結(jié)構(gòu)C的水平1、2、3、4、5，與結(jié)構(gòu)A不同，由于概念累加的進階過程。如果學(xué)生選擇A，表示學(xué)生認為只有A是正確的，其他選項都是錯誤的，可以判斷能正確區(qū)分機械運動和非機械運動，但對其他的運動規(guī)律并不理解，判定學(xué)生處于進階的第1水平；如果學(xué)生選擇AC，表示學(xué)生能區(qū)分機械運動和非機械運動，知道勻變速直線運動的規(guī)律，但學(xué)生認為選項B是錯誤的，為了防止過高估計學(xué)生的水平，判定學(xué)生處于第1水平；以此類推。

(三)結(jié)構(gòu)D評價項目的設(shè)計

結(jié)構(gòu)D屬于運動學(xué)概念，進階過程是概念累加的過。與結(jié)構(gòu)C不同，結(jié)構(gòu)D是學(xué)生關(guān)于5組描述機械運動的物理量的辨析：時間與時刻、路程與位移、速度與速率、平均速度和瞬時速度、速度與加速度。劃分了5個進階水平，處于水平1的學(xué)生，只能區(qū)分其中的1對概念；以此類推，學(xué)生對5對概念的理解都正確，學(xué)生才能處于進階終點，以12題為例：

3、下列說法錯誤的是( )

A.質(zhì)點位移的大小可能大于路程。

B.若物體在一段時間的瞬時速度為零，那么它在這段時間的平均速度一定為零。

C.物體有恒定的速度時，速率一定不變。

D.時間在時間軸上指一條線段，時刻在時間軸上指一個點。

E.圖6中20秒時，物體的速度和加速度都為零。

“力與運動”進階假設(shè)和評價項目的開發(fā)是后期進行實證檢驗的基礎(chǔ)。正如Shea & Duncan(2013)所說，學(xué)習(xí)進階必須通過迭代循環(huán)驗證才能應(yīng)用于教學(xué)，否則其一直是一個假設(shè)模型。所以文章中所建構(gòu)的進階假設(shè)以及設(shè)計的評價項目僅是結(jié)構(gòu)中心設(shè)計模型的一個應(yīng)用案例，是進行“力與運動”學(xué)習(xí)進階研究的基礎(chǔ)階段，后期必須通過教學(xué)實驗的驗證、修訂才能應(yīng)用于教學(xué)。

表1 “力與運動”進階假設(shè)

[1]Mark Wilson，Kathryn Sloane.From Principles to Practice：An Embedded Assessment System[J].Applied Measurement in Education，2000，13(2).

[2]StevensS Y，Shin N，Krajcik J S.Towards a model for the development of an empirically tested learning progression[J].2009.

[3]王磊，黃鳴春.科學(xué)教育的新興研究領(lǐng)域：學(xué)習(xí)進階研究[J].課程.教材.教法，2014(1)：112-118.

[4]冀思琪，劉軍.2017版小學(xué)科學(xué)課程標準解讀[J].教育實踐與研究，2017(13)：4-6.

[5]中華人民共和國教育部制定.中國.義務(wù)教育物理課程標準[M].北京師范大學(xué)出版社，2012.

[6]廖伯琴，張大昌.普通高中物理課程標準(實驗)解讀[M].湖北教育出版社，2004.

[7]Derek C.Briggs，Alicia C.Alonzo，Cheryl Schwab，Mark Wilson.Diagnostic Assessment With Ordered Multiple-Choice Items[J].Educational Assessment，2006，11(1).

[8]Shea，N.A.，& Duncan，R.G.(2013).From Theory to Data：The Process of Refining Learning Progressions.Journal of the Learning Sciences，22(1)：7-32.Doi：10.1080/10508406.2012.691924.