初中物理核心素養(yǎng)與關鍵能力的研究

李寶銀

(海安縣紫石中學，江蘇 海安 226600)

為在國家統(tǒng)一的課程標準基礎上,從學科層面探索建立具有江蘇特點的質量標準,為全省的基礎教育質量監(jiān)測提供基本的依據(jù),[1]從2015年開始,啟動實施“學科核心素養(yǎng)與關鍵能力”研究工作.現(xiàn)將研究成果進行簡單介紹.

1 核心素養(yǎng)與關鍵能力的內(nèi)容結構

初中物理核心素養(yǎng)是具有初中物理特征的,適應學生個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力.物理核心素養(yǎng)是物理課程目標的集中體現(xiàn),是在物理學習過程中逐步具備的良好思維品質、掌握的科學探究方法、形成的物理觀念,以及養(yǎng)成的科學態(tài)度與責任.基于這種認識,以及北京師范大學郭玉英等“中小學物理學科能力表現(xiàn)研究”的成果[2],認定初中物理核心素養(yǎng)由“概括理解”、“實驗探究”、“實踐運用”和“求實創(chuàng)新”4個方面構成,每個學科核心素養(yǎng)包括2～3個關鍵能力,框架結構如圖1所示.

圖1 核心素養(yǎng)與關鍵能力的內(nèi)容結構

(1) 概括與理解是學生在進行物理知識學習的過程中表現(xiàn)出來的能力.具體表現(xiàn)為能否完成觀察和回憶、提取、辨識、概括、建模、推理等物理學習理解活動.

(2) 實驗與探究是指學生在觀察、實驗和科學探究過程中表現(xiàn)出來的能力.具體表現(xiàn)為能否根據(jù)實驗目的,選擇適當?shù)钠鞑?應用科學方法設計實驗,正確使用測量工具和器材進行實驗操作.能否在問題驅動下按照科學的規(guī)則進行探究學習活動.

(3) 實踐與應用是指學生綜合運用物理知識解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題中表現(xiàn)出來的能力.具體表現(xiàn)為學生能否完成分析和解釋與物理有關的實際情景問題、進行推測與推理、借助適當?shù)乃枷敕椒▉斫鉀Q實際問題等應用性實踐活動.

(4) 求實與創(chuàng)新是指學生在學習與問題解決中要有證據(jù)意識,能夠合理地進行知識遷移以期有新的思考和發(fā)現(xiàn),具有質疑和實證、知識遷移的能力.具體表現(xiàn)為能否進行較為復雜推理、創(chuàng)意設計、評價反思、知識和方法遷移到新情景等基于物理知識的創(chuàng)新性活動.能否尊重實驗事實和自然規(guī)律,有依據(jù)得出結論,對現(xiàn)有的結論有質疑和求證的意識.

2 核心素養(yǎng)與關鍵能力的行為表現(xiàn)

學科核心素養(yǎng)是一種學科內(nèi)在品質,在應對現(xiàn)實情境問題時,表現(xiàn)為解決處理問題的一種能力——核心素養(yǎng)的關鍵能力.這些關鍵能力在學科發(fā)展過程中經(jīng)過長期的積淀而形成,支撐學科的過去、現(xiàn)在和未來,有著自身的行為表現(xiàn).例如,“設計與操作”、“思想與方法”的行為表現(xiàn)如表1所示.

表1 關鍵能力的行為表現(xiàn)

3 核心素養(yǎng)與關鍵能力表現(xiàn)的水平劃分

在學生樣本的行為表現(xiàn)進行觀測研究的基礎上,對核心素養(yǎng)與關鍵能力表現(xiàn)水平進行科學合理的劃分,是測試學生核心素養(yǎng)與關鍵能力的關鍵步驟.基于江蘇省學業(yè)質量監(jiān)測考試所獲得的數(shù)據(jù),遵循書簽法的主要步驟流程進行水平劃分,將初中物理關鍵能力的表現(xiàn)水平分成了3個層次.例如,幾個關鍵能力的水平描述如表2所示(注:限于篇幅僅對本文所涉及的關鍵能力水平進行描述).

表2 關鍵能力的水平描述

續(xù)表

4 核心素養(yǎng)與關鍵能力的水平測評

核心素養(yǎng)與關鍵能力水平的測量與評價,是根據(jù)考生完成某一學科標準水平的試題(核心素養(yǎng)與關鍵能力測試工具)來解釋考生的知識與技能、方法與能力;參照定義的標準水平(核心素養(yǎng)與關鍵能力表現(xiàn)的水平描述)來解釋考生在考試中的表現(xiàn).關注的是考生學科內(nèi)容的掌握程度,以及學科核心素養(yǎng)與關鍵能力的表現(xiàn)水平,而不是學生在群體中的相對位置.試卷由選擇題和解答題組成,沒有通常的填空題.選擇題用來考查《課標》對學生的基本要求;解答題的開放度較高、難度也較大,用于衡量學生高層次的認知水平和解決問題的能力.選擇題和解答題的比例約為4∶1,也會根據(jù)命題的實際情況有適當?shù)恼{(diào)整.現(xiàn)在結合兩道測試題,對其進行介紹.

圖2

例1.(2016年江蘇質量監(jiān)測題)如圖2所示,小球靜止在彈簧上方(小球和彈簧不相連).如果這時小球所受的重力突然消失,下列關于小球的說法正確的是

(A) 靜止在原位置.

(B) 始終加速上升.

(C) 先加速后勻速.

(D) 始終勻速上升.

本題是“根據(jù)一定的事實和條件,利用力與運動的知識,進行分析判斷”.從“概括與理解”的角度考慮,選擇正確答案的學生,達到“能根據(jù)已有知識進行科學推理,獲取新的結論”的水平層次——“概括與推理”中“水平3”的級別.

假設物體重力消失后的情況,這種現(xiàn)象實際生活中是看不到的,在此實際上是根據(jù)一定情景運用物理知識的科學假設,從“實驗與探究”的角度考慮,選擇正確答案的學生,同時達到“能對他人提出的猜想、推測或假設的合理性做出判斷” 的水平層次——“問題與猜想”中水平3的級別.

例2.(2014年江蘇質量監(jiān)測題)炒菜時打開料酒瓶,會聞到酒精的氣味.某學生想,這樣時間長了會不會使酒的濃度降低呢?于是,他在實驗室用兩個相同的燒杯,分別裝入105 g的料酒和水,每隔一段時間,測出杯中液體的質量,得到的實驗數(shù)據(jù)如表3所示.

表3 實驗數(shù)據(jù)

從表中數(shù)據(jù)你能得出什么結論?請對你的結論作出解釋.

答案1.結論:時間長會使料酒的濃度降低.解釋:第1天到第2天,水的質量減少量(105—101.2)g=3.8 g;料酒的質量減少量(105-94.4)g=10.6 g;料酒中的酒精和水同時在減少,其中水的減少量少于3.8 g,則其中酒精的減小量多于(10.6—3.8)g=6.8 g>3.8 g.同樣的推算第2天到第4天也有這樣的特點.可見相同條件下,酒精的蒸發(fā)比水快,時間長會使料酒中酒精的濃度降低.

從實驗與探究角度考慮,學生需要縱向計算和橫向比較,還需要有對控制變量的正確認識,達到“采用合適的方法對數(shù)據(jù)進行處理,根據(jù)證據(jù)對猜想與假設做出合理的判斷,解決提出的問題并得到實驗結論”的水平層次——“證據(jù)與論證”中水平3的級別.

從實踐與應用角度考慮,實驗結論的解釋,達到“綜合運用物理知識,對比較復雜的物理現(xiàn)象和實際問題進行正確解釋,語言準確、思路清晰、表述完整”的水平層次——“分析與解釋”中水平3的級別.

從求實與創(chuàng)新角度考慮,學生不是根據(jù)文本介紹的過程或生活經(jīng)驗進行判斷的,而是在數(shù)據(jù)的縱向計算和橫向比較中,真正發(fā)現(xiàn)了“酒精的蒸發(fā)確實比水的蒸發(fā)快”.說明其實證意識很濃,達到“能尊重事實,有依據(jù)地做出結論,對未經(jīng)證實的結論主動求證”的水平層次——“求實與質疑”中“水平3”的級別.

答案2.結論:時間長會使料酒的濃度降低.解釋:料酒和水的質量相同,相同時間內(nèi),料酒減少的質量比水多,說明酒精的揮發(fā)比水快,時間長了酒精在料酒中所占的質量比就降小,水在料酒中所占的質量比就變大,因而料酒的濃度有所降低.

從實驗與探究角度考慮,學生雖然也對數(shù)據(jù)進行了縱向和橫向比較,但相對于“答案1”而言,他們對數(shù)據(jù)處理是膚淺的,只能認定其達到“初步對數(shù)據(jù)進行處理,根據(jù)證據(jù)對猜想與假設做出合理的判斷,并得到實驗結論”的水平層次——“證據(jù)與論證”中水平2的級別.

從實踐與應用角度考慮,答案2對結論的解釋運用的是生活經(jīng)驗“揮發(fā)”,不是物理知識“蒸發(fā)”,因而不具有“分析與解釋”的行為表現(xiàn).

答案3.結論:時間長會使料酒的濃度降低.解釋:蒸發(fā)時刻在進行,而酒精蒸發(fā)的速度大于水的蒸發(fā)速度,所以料酒的濃度會降低.

從實踐與應用角度考慮,達到“能應用物理知識,對物理現(xiàn)象和實際問題進行正確的解釋”的水平層次,沒有達到“語言準確、思路清晰、表述完整”的水平層次,對應于“分析與解釋”中水平2的級別.

從實驗與探究角度考慮,雖然結論正確,但沒有對數(shù)據(jù)進行分析求證,沒有“證據(jù)與論證”的行為表現(xiàn),也沒有“求實與質疑”的行為表現(xiàn).

答案4.結論:時間長會使料酒的濃度降低.解釋:因為第4天時候,水的質量比料酒的質量大,說明料酒中酒精會隨時間的變化而蒸發(fā)掉的,所以料酒的濃度會降低.

從實踐與應用角度考慮,這樣的解釋雖然有些道理,但是不完整,也不嚴謹,只能認定達到“能應用物理知識,對物理問題進行初步解釋”,沒有達到“正確的解釋”的水平層次,對應于“分析與解釋”中水平1的級別.

顯然,核心素養(yǎng)與關鍵能力測評時,解答題根據(jù)答案的學科能力表現(xiàn)的水平高低來分層.“高水平的回答”對應的是高級別的學科能力表現(xiàn);“低水平的回答”對應的是低級別的學科能力表現(xiàn).這種以學生的真實反應(答案)作為制定標準(水平層次)的依據(jù),是為了鼓勵學生提出不同的觀點,這也充分體現(xiàn)了核心素養(yǎng)與關鍵能力的測評以學生為本的思想,期望學生發(fā)表自己的個性,提出具有創(chuàng)造性的想法.

另外,核心素養(yǎng)與關鍵能力測評的閱卷,對學生的回答不是直接賦分,而是給出具體的編碼.例如,若把“答案1”的編碼輸入電腦,計算機系統(tǒng)就會自動判定出這個學生的原始分和標準分,并分別歸類到“證據(jù)與論證”、“分析與解釋”以及“求實與質疑”水平三之中. 若把“答案4” 的編碼輸入電腦,計算機系統(tǒng)就會自動生成遠低于“答案1”的原始分和標準分,將其歸類到“分析與解釋”水平1之中.

1 江蘇省基礎教育質量監(jiān)測中心辦公室等.江蘇省義務教育學科核心素養(yǎng)與關鍵能力框架(試行).2017,05.

2 郭玉英等.物理學科能力及其表現(xiàn)研究[J].中學物理教與學,2016(12):3-9.