物理概念學(xué)習(xí)進(jìn)階測(cè)量工具現(xiàn)狀的研究

李佳欣

（延邊大學(xué)師范學(xué)院，吉林 延吉 133002）

一、確立依據(jù)

（一）專(zhuān)家及文獻(xiàn)研究

1．知網(wǎng)檢索

在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索，發(fā)現(xiàn)截止于2020年10月23日共有192篇學(xué)術(shù)文章對(duì)“物理學(xué)習(xí)進(jìn)階”進(jìn)行了相關(guān)研究，其中學(xué)術(shù)期刊類(lèi)文章共有42篇，碩博士學(xué)位論文共有52篇，其中碩士論文50篇，博士論文2篇。

2．專(zhuān)家及文獻(xiàn)

在學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究上，郭玉英曾發(fā)表過(guò)12篇期刊，其中作為第一作者有3篇，分別是《基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)階的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)》《圍繞大概念學(xué)習(xí)進(jìn)階促進(jìn)學(xué)生發(fā)展》《整合與發(fā)展——科學(xué)課程中概念體系的建構(gòu)及其學(xué)習(xí)進(jìn)階》。作為第二作者的有8篇，分別是《學(xué)習(xí)進(jìn)階：素養(yǎng)的凝練與范式的演變》《概念學(xué)習(xí)進(jìn)階與科學(xué)論證整合的教學(xué)設(shè)計(jì)研究》《與學(xué)習(xí)進(jìn)階相適宜的科學(xué)探究課程方案述評(píng)》《基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐——以“功”為例》《基于物理建模的學(xué)習(xí)進(jìn)階及其指導(dǎo)策略》《基于建模的學(xué)習(xí)進(jìn)階指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì)——以“帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”為例》《構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階：本質(zhì)問(wèn)題與教學(xué)實(shí)踐策略》《為學(xué)生認(rèn)知發(fā)展建模：學(xué)習(xí)進(jìn)階十年研究回顧與展望》。作為第三作者的有1篇，是《基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)階的“楞次定律”教學(xué)改進(jìn)實(shí)證研究》。

（二）政策性文件

1．2020年物理課程標(biāo)準(zhǔn)

2020年修訂版物理課程標(biāo)準(zhǔn)在必修課程3的教學(xué)揭示中提出將陳述性動(dòng)詞“讓”改為“引導(dǎo)”，體現(xiàn)了以人為本，是以學(xué)生為主體的體現(xiàn)。物理課程標(biāo)準(zhǔn)中多次利用表現(xiàn)性動(dòng)詞以設(shè)定學(xué)生掌握知識(shí)的深度，由此可見(jiàn)表現(xiàn)性動(dòng)詞在中國(guó)課程標(biāo)準(zhǔn)中和美國(guó)教育標(biāo)準(zhǔn)中提出的學(xué)習(xí)進(jìn)階當(dāng)中的階類(lèi)似，都表示學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的深度。課程標(biāo)準(zhǔn)給出了每一個(gè)學(xué)生需要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，并用表現(xiàn)性動(dòng)詞指出了學(xué)習(xí)的深度，例如：了解、知道、應(yīng)用等等，不同的表現(xiàn)性動(dòng)詞則表現(xiàn)的是中國(guó)學(xué)生對(duì)于科學(xué)概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的不同階層。

2．美國(guó)《k-12年級(jí)科學(xué)教育框架》

美國(guó)在2011年推出了《k-12年級(jí)科學(xué)教育框架》，該《框架》將學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容分為三個(gè)維度，分別是科學(xué)與工程實(shí)踐、交叉概念以及學(xué)科觀念。學(xué)科內(nèi)容在此三個(gè)維度上進(jìn)階?！犊蚣堋窙](méi)有給出每個(gè)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)該掌握的深度，但以幼兒園到12年級(jí)為一個(gè)整體性階段，在此階段內(nèi)對(duì)同一主題進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)階。

3．美國(guó)新一代《科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》

美國(guó)新一代的《科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》是在《框架》的基礎(chǔ)上所誕生的，將三個(gè)維度的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)榱宋鍌€(gè)大主題，分別為共通概念、實(shí)踐、學(xué)科核心概念、STSE教育以及科學(xué)本質(zhì)教育。《新標(biāo)準(zhǔn)》給出了學(xué)生在幼兒園到12年級(jí)階段的應(yīng)該學(xué)習(xí)的主題，但每個(gè)年級(jí)階段學(xué)習(xí)的深度和廣度都有所不同。在K-小學(xué)階段《新標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生通過(guò)規(guī)定的主題能夠培養(yǎng)科學(xué)興趣、養(yǎng)成科學(xué)的思維習(xí)慣。在初高中階段，《新標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)所有的主題從而能夠完整、系統(tǒng)地掌握科學(xué)的基本內(nèi)容。學(xué)習(xí)主題在K-12年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中是反復(fù)學(xué)習(xí)并且逐級(jí)進(jìn)階的，由此可見(jiàn)《新標(biāo)準(zhǔn)》也是基于學(xué)習(xí)進(jìn)階而誕生的。

二、理論基礎(chǔ)

（一）皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論

皮亞杰認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)是在頭腦中已有圖式的基礎(chǔ)上，通過(guò)與刺激的同化與順應(yīng)達(dá)到平衡的過(guò)程。其中圖式是指學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，同化是將新刺激整合到已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的過(guò)程，順應(yīng)是將原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)改變以適應(yīng)刺激形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程。

（二）維果茨基最近發(fā)展區(qū)理論

維果茨基認(rèn)為，兒童有兩種發(fā)展水平：一是兒童的現(xiàn)有水平，即由一定的已經(jīng)完成的發(fā)展系統(tǒng)所形成的兒童心理機(jī)能的發(fā)展水平，如兒童已經(jīng)完全掌握了某些概念和規(guī)則；二是即將達(dá)到的發(fā)展水平。這兩種水平之間的差異，就是“最近發(fā)展區(qū)”。

（三）加涅的信息加工理論

加涅認(rèn)為學(xué)習(xí)是一個(gè)有始有終的過(guò)程，這一過(guò)程可分成若干階段，每一階段需進(jìn)行不同的信息加工。在各個(gè)信息加工階段發(fā)生的事件，稱為學(xué)習(xí)事件。學(xué)習(xí)事件是學(xué)生內(nèi)部加工的過(guò)程，它形成了學(xué)習(xí)的信息加工理論的基本結(jié)構(gòu)。與此相應(yīng)，教學(xué)過(guò)程既要根據(jù)學(xué)生的內(nèi)部加工過(guò)程，又要影響這一過(guò)程。因而，教學(xué)階段與學(xué)習(xí)階段是完全對(duì)應(yīng)的。在每一教學(xué)階段發(fā)生的事情，即教學(xué)事件，這是學(xué)習(xí)的外部條件。教學(xué)就是由教師安排和控制這些外部條件構(gòu)成的，而教學(xué)的藝術(shù)就在于學(xué)習(xí)階段與教學(xué)階段的完全吻合。

三、文獻(xiàn)綜述

Alicia C．Alonzo和翟小銘在《學(xué)習(xí)進(jìn)階：描述學(xué)生思維發(fā)展的有效方式》中提出了NRC給予學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義，描述了學(xué)習(xí)進(jìn)階像什么，并且提出了學(xué)習(xí)進(jìn)階的新穎之處，給出了構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階的方法，最后歸納了學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究歷程[1]。姜連國(guó)和郭玉英在《基于物理建模的學(xué)習(xí)進(jìn)階及其指導(dǎo)策略》中提出了基于學(xué)習(xí)進(jìn)階進(jìn)行物理建模的策略，分別論述了建模的可行性、進(jìn)階節(jié)點(diǎn)的劃分、建模指導(dǎo)策略等[2]。弭樂(lè)和郭玉英在《概念學(xué)習(xí)進(jìn)階與科學(xué)論證整合的教學(xué)設(shè)計(jì)研究》中給出了科學(xué)論證能力發(fā)展進(jìn)階表現(xiàn)框架、概念學(xué)習(xí)進(jìn)階與科學(xué)論證整合的教學(xué)理論框架以及基于概念學(xué)習(xí)進(jìn)階與科學(xué)論證整合進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)[3]。何春生和郭玉英在《基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐——以功為例》中提出了“功”教學(xué)的進(jìn)階點(diǎn)、起點(diǎn)和目標(biāo)，并為此做了教學(xué)設(shè)計(jì)[4]。王錒，瑪麗娜 阿西木汗，郭玉英在《基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)階的“楞次定律”教學(xué)改進(jìn)實(shí)證研究》中將原有教學(xué)設(shè)計(jì)基于進(jìn)階模型重新進(jìn)行了修改設(shè)計(jì)并進(jìn)行分析對(duì)比[5]。

經(jīng)過(guò)以上文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究經(jīng)過(guò)了對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階概念的研究再到教學(xué)設(shè)計(jì)的階段，而我們現(xiàn)今需要面臨和研究的前沿問(wèn)題在于如何將學(xué)習(xí)進(jìn)階的設(shè)計(jì)以及工具應(yīng)用于實(shí)際中。郭玉英老師曾利用FCI試卷上的力學(xué)題作為參考，設(shè)計(jì)了測(cè)試學(xué)生所處階級(jí)的力學(xué)選擇題，即將學(xué)生對(duì)于一個(gè)物理題的理解深度分為四個(gè)選項(xiàng)，選擇不同選項(xiàng)的學(xué)生即表示學(xué)生所處的階層。雖此方法可測(cè)量學(xué)生的階層，但題目的答案設(shè)計(jì)卻很難實(shí)施。

四、研究問(wèn)題

2017年的物理課程標(biāo)準(zhǔn)中著重提出了物理核心素養(yǎng)，旨在將學(xué)生原有的生搬硬套的物理學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐耘囵B(yǎng)具有物理思維的學(xué)習(xí)。為了使學(xué)生通過(guò)物理學(xué)科的培養(yǎng)后學(xué)會(huì)用科學(xué)的眼光看待世界，第一步則是讓學(xué)生形成正確的物理概念，只有在正確的物理概念之下學(xué)生才可形成正確的物理規(guī)律，利用物理規(guī)律看待世界正是物理思維的體現(xiàn)。學(xué)生在系統(tǒng)的物理學(xué)習(xí)之前已經(jīng)具備與力學(xué)相關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)，但每位同學(xué)對(duì)于力學(xué)領(lǐng)域的掌握深度卻不同，這就是我們所謂的學(xué)習(xí)進(jìn)階當(dāng)中的階。站在不同階層的學(xué)生，并不意味著掌握的相關(guān)內(nèi)容更多或更少，而是對(duì)同一主題具有更深的理解。例如生活現(xiàn)象：當(dāng)我們站在公交車(chē)?yán)?，?chē)子急剎車(chē)時(shí)我們都會(huì)有前傾感，那導(dǎo)致這種前傾感的原因是什么？部分學(xué)生可能給出的回答是因?yàn)槲覀儧](méi)有扶穩(wěn)把手；還有部分學(xué)生可能給出的回答是因?yàn)槲覀冊(cè)谲?chē)?yán)锔?chē)一起往前運(yùn)動(dòng)了?？梢钥闯?，后者對(duì)于運(yùn)動(dòng)與力的理解比前者更加的深入，雖然沒(méi)有說(shuō)出慣性的概念但卻具有以科學(xué)視角看待事物的思維，而前者則是只具備了生活經(jīng)驗(yàn)。這說(shuō)明后者站在了更高的階上，學(xué)習(xí)慣性的概念會(huì)更加的容易。由此可見(jiàn)，物理概念學(xué)習(xí)進(jìn)階在前沿問(wèn)題中的研究對(duì)于教師因材施教，控制好最近發(fā)展區(qū)以及教資的提升都具有重大意義?，F(xiàn)今，學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究已經(jīng)到了設(shè)計(jì)工具和實(shí)施的階段，目前無(wú)法找到有效測(cè)量出學(xué)習(xí)進(jìn)階中階層的工具，以及設(shè)計(jì)出學(xué)習(xí)進(jìn)階中的階層標(biāo)準(zhǔn)是兩大難題。

五、研究方向

學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究經(jīng)過(guò)了從概念的研究到教學(xué)設(shè)計(jì)的階段，現(xiàn)今教學(xué)設(shè)計(jì)階段已逐漸成熟，而我們當(dāng)下面臨和需要研究的前沿問(wèn)題在于學(xué)習(xí)進(jìn)階測(cè)量工具的設(shè)計(jì)以及如何將其應(yīng)用于實(shí)際中。我將以物理概念作為研究學(xué)習(xí)進(jìn)階測(cè)量工具的方向，以FCI試卷作為基礎(chǔ)進(jìn)行研究。

六、小結(jié)

經(jīng)過(guò)前沿問(wèn)題的確立可得知研究“學(xué)習(xí)進(jìn)階測(cè)量工具”的實(shí)際意義有三。第一，美國(guó)屬于發(fā)展強(qiáng)國(guó)則作為發(fā)展中國(guó)家的中國(guó)可參考其教育模式，取其精華去其糟粕。美國(guó)《框架》以及《新標(biāo)準(zhǔn)》都進(jìn)一步體現(xiàn)了學(xué)習(xí)進(jìn)階的模式，設(shè)定了學(xué)生在一個(gè)完整階段需要學(xué)習(xí)的主題，而中國(guó)關(guān)注的更多的是一個(gè)學(xué)期短期的學(xué)習(xí)成果，以至于小學(xué)、初中及高中的銜接以及學(xué)習(xí)進(jìn)階的體現(xiàn)有待改進(jìn)。第二，學(xué)習(xí)進(jìn)階對(duì)于教師的教學(xué)設(shè)計(jì)、因材施教以及教資的發(fā)展都具有現(xiàn)實(shí)意義。教師通過(guò)了解學(xué)生在學(xué)習(xí)進(jìn)階中所處的階層可知學(xué)生對(duì)某一主題的理解深度，由此因材施教從而影響教師的教學(xué)設(shè)計(jì)，也促進(jìn)了教師個(gè)人的發(fā)展。第三，學(xué)習(xí)進(jìn)階若在小初高的銜接中得以體現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)物理的難度會(huì)減小。很多學(xué)生對(duì)物理望而卻步的原因的剛?cè)雽W(xué)的時(shí)候接觸的物理難度較大，與之前的學(xué)習(xí)內(nèi)容以及生活經(jīng)驗(yàn)毫無(wú)關(guān)聯(lián)，以至于放棄了物理這門(mén)學(xué)科。而學(xué)習(xí)進(jìn)階能夠?qū)⑿〕醺呋梢粋€(gè)整體，給出整個(gè)階段需要學(xué)習(xí)的主題，每個(gè)主題由淺到深進(jìn)階，學(xué)生更易理解，也更加具有學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與興趣。

學(xué)習(xí)進(jìn)階已進(jìn)入測(cè)量工具階段的研究，由此可為前線教師提供教學(xué)設(shè)計(jì)和因材施教的建議以及為出題人提供理論參考。