中學(xué)物理核心概念的研究綜述

謝娜

摘? ?要：學(xué)科核心概念是組織整合學(xué)科知識體系的少數(shù)關(guān)鍵概念，位于學(xué)科的中心位置，是學(xué)科的主干部分，具有基礎(chǔ)性、輻射力、生命力，是近年來國際科學(xué)教育界關(guān)注的熱點。本文嘗試分析我國的學(xué)術(shù)期刊論文，回顧數(shù)十年來我國中學(xué)物理核心概念研究的發(fā)展，分析研究的不足，鼓勵今后有更多的研究者關(guān)注中學(xué)物理核心概念的研究。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理;核心概念;研究

概念是人類在認識世界的過程中對客觀事物的共同屬性和本質(zhì)特征的高度抽象與概括。學(xué)科核心概念是組織整合學(xué)科知識體系的少數(shù)關(guān)鍵概念，位于學(xué)科的中心位置，是學(xué)科的主干部分，具有基礎(chǔ)性、輻射力、生命力，是近年來國際科學(xué)教育界關(guān)注的熱點。筆者嘗試分析我國的學(xué)術(shù)期刊論文，回顧數(shù)十年來我國中學(xué)物理核心概念研究的發(fā)展。

1? 核心概念研究的歷史回顧

核心概念一詞主要是來自于美國國家課程標準中的中文解讀，最早是由西方科學(xué)教育專家提出的。英文文獻中的核心概念多種說法“key concept”“big idea”“fundamental concept”“core idea” “core concept ”，最常用的是“core idea” “core concept ”和 “big idea”，它與我們通常所理解的狹義的用詞來表達的物理概念不同，它包括了重要概念、原理、理論等的基本理解和解釋，是一種“科學(xué)觀念”， 它位于學(xué)科的中心位置，是學(xué)科的主干部分，具有基礎(chǔ)性、輻射力、生命力。重視學(xué)科核心概念的教育理念近年來已經(jīng)在各國的科學(xué)課程文件中有所體現(xiàn)，美國、澳大利亞、英國等少數(shù)國家和地區(qū)都對科學(xué)課程標準（或大綱）進行了修訂，修訂后的課程標準都有一個共同點，那就是強調(diào)要緊緊圍繞科學(xué)的少數(shù)核心概念進行教學(xué)。2007年英國頒布了《科學(xué)學(xué)習(xí)規(guī)劃和目標---KS3》（Science Program of Study for Key Stage3 and Attainment Targets），這個規(guī)劃提出了學(xué)生對于科學(xué)中基礎(chǔ)核心概念的理解，有助于學(xué)生在頭腦中建構(gòu)正確、科學(xué)的知識框架以及知識的延伸和拓展[1 ]。2008年加拿大安大略省修訂了 9、10 年級的科學(xué)課程標準（The Ontario Curriculum Grade 9 and 10：Science），標準中確定了9、10年級的學(xué)生所要學(xué)習(xí)的核心概念，并且圍繞這些核心概念制定了總體目標和具體目標[2 ]。美國國家研究委員會于2011年7月頒布了《K-12科學(xué)教育框架：實踐、跨領(lǐng)域概念和核心概念》（簡稱《框架》）。新框架建構(gòu)了完整的科學(xué)課程的概念體系。經(jīng)過各學(xué)科領(lǐng)域的專家及負責(zé)科學(xué)教育標準和政策制定的專家近兩年的研制，美國于2013年5月3日正式頒布《新一代K-12科學(xué)教育標準》（簡稱新《標準》），將科學(xué)分成四個學(xué)科領(lǐng)域：物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球和空間科學(xué)以及工程、技術(shù)與科學(xué)應(yīng)用，提出了各學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)科核心概念以及科學(xué)教育要圍繞有限的核心概念來組織課程內(nèi)容，并且建立了每個次級核心概念的學(xué)習(xí)進階。在新《標準》中，物質(zhì)科學(xué)所包含的學(xué)科核心概念及其子概念如表1所示，物理學(xué)中的核心概念主要集中在PS2 、PS3、 PS4中，見表1。自此，國內(nèi)外學(xué)者對核心概念及學(xué)習(xí)進階的研究逐漸開展起來。

2? 我國中學(xué)物理核心概念研究概述

核心概念已經(jīng)成為當(dāng)代國際科學(xué)教育界關(guān)注的熱點，有關(guān)于核心概念的研究成果不時涌入我們的視野，我國也越來越重視核心概念的研究。筆者利用“中國知網(wǎng)”的中文文獻索引，在篇名選項中搜索“核心概念”，1982年至2018年7月22 日共有887篇，從學(xué)科角度來看，涉及建筑科學(xué)與工程、經(jīng)濟、哲學(xué)、教育、新聞與傳媒、政治、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、法理、法史、倫理學(xué)等;從絕對數(shù)量上來看，筆者發(fā)現(xiàn)1982年至2017年核心概念的研究文獻數(shù)量整體呈上升趨勢（見圖1），2014年至2017年文獻數(shù)量均在80篇以上;其中與教育有關(guān)的有240篇，但主要集中在化學(xué)和生物上，物理方向的研究僅有23篇，其中14篇是只針對高中物理核心概念的研究。有關(guān)于高中物理力學(xué)核心概念的研究如：西南師范大學(xué)的博士生范增的畢業(yè)論文《高中物理核心概念及其學(xué)習(xí)進階研究》，通過對高中物理教科書每一章的內(nèi)容進行文本梳理，繪制出每一章的概念圖，概括出每一章的大概念，然后將每一章的大概念匯集到一起進一步概括出高中物理核心概念，然后通過教師問卷調(diào)查，檢驗和調(diào)整概括出的11個核心概念（見表2）。并對每個核心概念的內(nèi)涵進行分析，接著進行高中物理核心概念的學(xué)習(xí)進階研究[4 ];陜西師范大學(xué)楊艷妮的碩士畢業(yè)論文《高中物理力學(xué)核心概念調(diào)查及教學(xué)策略研究》，從高中物理課程標準出發(fā)，對滬科版髙中物理教科書進行內(nèi)容分析，找出高中物理力學(xué)核心概念，然后對60位高中物理教師進行問卷調(diào)查，綜合分析出高中物理力學(xué)的六個核心概念：牛頓第二定律、牛頓第三定律、力、運動的合成與分解、機械能守恒定律、加速度，然后用力學(xué)概念測試卷（FCI）對選取的高中生進行測評，接著對測評結(jié)果進行統(tǒng)計分析，分析出高中生對核心概念的掌握情況，最后提出核心概念的教學(xué)建議[5 ]。有關(guān)于高中物理電磁學(xué)核心概念的研究如：四川師范大學(xué)碩士生李凱麗的畢業(yè)論文《高中物理電磁學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進階研究》，結(jié)合我國現(xiàn)行的高中物理課程標準中對電磁學(xué)部分內(nèi)容的具體要求，對高中物理教科書中“穩(wěn)定的電磁場”中的“靜電場”和“電路”兩個主題的內(nèi)容進行梳理，得出兩個主題的內(nèi)容體系，繪制出概念圖并結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于高中物理電磁學(xué)學(xué)習(xí)的已有研究構(gòu)建出學(xué)習(xí)進階假設(shè)，開發(fā)出驗證假設(shè)的測量工具，對研究對象（兩個平行班）施測，然后進行數(shù)據(jù)分析，修改進階假設(shè)，最終確定“靜電場”和“電路”兩個主題的學(xué)習(xí)進階[6 ];哈爾濱師范大學(xué)碩士齊天悅的《高中物理電學(xué)核心概念及其教學(xué)策略研究》，基于普通高中物理課程標準的要求，對人教版高中物理教材中電學(xué)部分進行內(nèi)容分析，概括出9個核心概念，然后編制教師調(diào)查問卷，通過對一線物理教師的問卷調(diào)查并對近三年物理高考試卷中電學(xué)部分內(nèi)容進行統(tǒng)計分析，最終確定出高中物理電學(xué)核心概念：靜電場、電場強度、電勢、電磁感應(yīng)、電動勢、安培力、交變電流和閉合回路，然后針對核心概念提出教學(xué)策略[7 ]。還有關(guān)于國內(nèi)外高中物理教材核心概念的比較研究，如：天津師范大學(xué)碩士生毛莉瓊的畢業(yè)論文《中法高中物理教材核心概念比較研究》，借鑒范增的梳理方法對法國樺榭版高中物理教材進行梳理，將梳理出的主要內(nèi)容與具體概念與我國高中物理教材逐章進行對比，確定法國樺榭版高中物理教材的核心概念，之后以核心概念“能量”“動量守恒”為例，從四個方面對兩版教材中的同一主題進行對比研究，呈現(xiàn)出兩版教材對同一主題的不同設(shè)計理念[8 ]。只針對初中物理核心概念的研究只有西南大學(xué)的碩士畢業(yè)生張坤的《我國初中物理核心概念調(diào)查研究》，他通過對國內(nèi)外初中物理課程標準中重點知識調(diào)查、我國中考物理試卷進行調(diào)查統(tǒng)計、初中物理重點知識教師調(diào)查，概括出18個初中物理核心概念（見表3）[ 9]。還有少數(shù)關(guān)于中學(xué)物理核心概念研究的期刊論文，如續(xù)佩君、李長軍、王美琴的《確定中學(xué)物理核心概念的方法研究》，探討用一種新的方法來確定中學(xué)物理課程的核心概念;張玉峰、郭玉英的《圍繞學(xué)科核心概念建構(gòu)物理概念的思考》，深入探討了圍繞學(xué)科核心概念建構(gòu)物理概念要達到概念教學(xué)的四個方面（概念的意義、內(nèi)涵、外延、關(guān)聯(lián)）的要求所要建構(gòu)的內(nèi)容，豐富了對物理概念教學(xué)要求的認識。

3? 總結(jié)

從已有文獻可以看出，我國學(xué)者們對于中學(xué)物理核心概念教學(xué)的研究不夠重視，在已有的研究中針對我國中學(xué)生核心概念理解的研究偏少，研究也未涉及相關(guān)學(xué)科（尤其是數(shù)學(xué)）的掌握對學(xué)生理解物理核心概念的影響;對于教學(xué)策略和學(xué)習(xí)進階的研究比較粗糙，大多停留在理論層面，對具體內(nèi)容的實證研究比較少;在選取研究對象時，所選擇的調(diào)查樣本的范圍較小，普適性不大;沒有從系統(tǒng)論觀點、從更大范疇整體性、綜合性分析核心概念，如沒有涉及不同物理分支間概念的相互作用。希望今后有更多的研究者關(guān)注中學(xué)物理核心概念的研究，能集思廣益、致力完善。

參考文獻：

[1]Department for Education and Employment.Science Program of study for key stage3 and attainment targets[EB/OL].http：//curriculum.qcda.gov.uk/uploads/QCA-07-3344-p_Science_KS3_tcm8-413.pdf.

[2]Ontario Ministry of Education.The Ontario Curriculum

Grades9and10：Science[EB/OL].http：//www.edu.gov.on.ca/eng/curriculum/secondary/science910curr.pdf.

[3]National Research Concil. A framewok for K-12 Science Education：Practices ，Crosscutting Concepts，and Core.Ideas[M].Washington，D.D.：The Natonal Academies Press，2011：105—202.

[4]范增.高中物理核心概念及其學(xué)習(xí)進階研究[D].重慶：西南大學(xué)，2013：132.

[5]楊艷妮. 高中物理力學(xué)核心概念調(diào)查及教學(xué)策略研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2015：66.

[6]李凱麗. 高中物理電磁學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進階研究[D]. 成都：四川師范大學(xué)，2017：34.

[7]齊天悅. 高中物理電學(xué)核心概念及其教學(xué)策略研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱師范大學(xué)，2017：32.

[8]毛莉瓊. 中法高中物理教材核心概念比較研究[D]. 天津：天津師范大學(xué)，2017：48.

[9]張坤.我國初中物理核心概念調(diào)查研究[D].重慶：西南大學(xué)，2011： 58--59.