基于AHP的高中物理跨學科項目化學習評價研究

摘 要：隨著項目化學習在初中和大學中推動跨學科學習的廣泛應用，學生在解決復雜實際問題方面的跨學科能力得到提升。然而，在高中階段項目化學習過程中，存在著一些問題，包括組織形式單一、教學方式傳統(tǒng)以及缺乏有效的評估研究等。為了應對這些問題，提出了以下策略：使用德爾菲法確定評價指標體系，運用層次分析法（AHP）計算指標權重，并由多位教師的協(xié)同指導來支持項目實踐。

關鍵詞：跨學科；項目化學習；AHP；指標體系

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）10-0077-5

收稿日期：2024-03-12

基金項目：江蘇省教育科學“十四五”規(guī)劃重點課題“學科育人視閾下基于高中物理大概念的‘教學評’模式研究”（B/2022/03/84）。

作者簡介：朱健（1977-），男，中學高級教師，揚州大學兼職碩士生導師，主要從事教師發(fā)展、中學物理教學、課程與教學論的研究。

2018年8月，教育部等三部委印發(fā)《關于高等學校加快“雙一流”建設的指導意見》，要求“探索跨學科培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才機制”，以促進哲學社會科學、自然科學和工程技術之間交叉融合”［1］。2022年4月，教育部發(fā)布了《義務教育科學課程標準（2022年版）》，首次提出了4個跨學科概念［2］。目前，在初中和大學教育中，項目被廣泛應用以推動跨學科學習。然而，高中作為承上啟下的階段，應積極參與跨學科項目化學習教學改革。新的高中物理課程強調(diào)，將與生產(chǎn)生活、現(xiàn)代社會以及科技發(fā)展相關的物理學內(nèi)容和研究方法納入課程中。它重視物理學技術應用所帶來的社會問題，培養(yǎng)學生的社會參與意識和社會責任感［3］。因此，高中物理課程蘊含了大量跨學科內(nèi)容，需要一線教師將其有機融入到項目化學習中，以提升學生整合跨學科知識、設計制作和迭代產(chǎn)品的能力。

1 研究方向確定

謝麗教授團隊利用中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫，在中學物理教育研究領域選擇了五本深耕的學術期刊，包括《物理教師》《物理教學》《物理教學探討》《中學物理》和《中學物理教學參考》［4］。他們以“STEM”或“STEAM”為主題詞，并以“2016—2021”為時間范圍進行檢索，從中選取了143篇有效文獻作為研究對象。研究結(jié)果顯示，這些文獻主要集中在設計（45.5%）和應用（46.2%）兩個主題上，具體研究內(nèi)容主要涉及教學設計（35%）和應用案例（41.3%）。令人意外的是，實踐效果評價研究僅占總體研究量的4%，表明跨學科項目化學習的評價仍值得深入研究。

2 學習方式分析

當前存在四種主要的學習方式，包括項目化學習、跨學科學習、工程教育和“STEM”教育。這么多學習方式給一線教師帶來了選擇、實施和評價的困難。因此，從學習目標、核心概念、研究特征、學習成果以及主要評價方式等角度進行了分析，具體內(nèi)容如表1所示，為一線教師的研究提供參考。

基于上述分析，試圖建構一個適用于高中物理跨學科項目化學習的評價指標體系。本文采用課堂觀察和視頻切片分析法描述學生在項目實踐中的表現(xiàn)，并把評估的重點放在項目實踐效果上，以便進行評估與優(yōu)化。

3 評價指標體系建構

為了建構高中物理跨學科項目化學習的評價指標體系，課題組開展了研讀郭華教授專著《跨學科項目化學習》活動，以探索跨學科項目化學習的屬性，并為評價指標的設計提供理論指導。郭教授指出，許多跨學科項目化學習注重活動的開放性和真實性，但忽視了其應具備的教育性。這種教育性的缺失體現(xiàn)在通過活動使學生在課堂教學過程中無法獲得的發(fā)展方面取得進展。主體性強調(diào)學生在真實而開放的活動中如何自主決策和推動后續(xù)活動。整體性體現(xiàn)在跨學科和長時段兩個方面，長時段指完成項目學習所需的課時多且單個課時的時長不一致。開放性強調(diào)學習過程和結(jié)果的生成性和不確定性。真實性強調(diào)情境創(chuàng)設必須與社會生活和學生經(jīng)驗相關聯(lián)。

李艷燕教授團隊在建構STEM教育質(zhì)量評價指標體系時，選擇了20位STEM教育研究專家，并采用德爾菲法確定了4個一級指標以及28個二級指標［5］。借鑒李教授團隊的研究方法，組織課題組的11名成員和7名外聘專家進行了兩輪研討。第一輪研討中，確定了“知識內(nèi)容”“操作技能”和“情感態(tài)度”3個一級指標，從跨學科項目化的“發(fā)展學科核心素養(yǎng)”學習目標出發(fā)，將“理解項目原理、解釋器件功能、掌握知識、設計項目方案”確定為“知識內(nèi)容”的4個二級指標。從跨學科項目化的“持續(xù)探究創(chuàng)造作品”學習目標出發(fā)，將“制作產(chǎn)品模型”“測試與評價”和“迭代設計”確定為“操作技能”的3個二級指標。從項目化學習過程中學生的情感投入程度出發(fā)，將“交流方式”“合作意識”確定為“情感態(tài)度”的2個二級指標。第二輪研討中，采用德爾菲法進一步優(yōu)化指標體系，并組織了課題組成員討論如何觀察和評估指標，形成了具體的評估內(nèi)容（表2）。

4 指標權重計算

層次分析法（AHP）用于分析指標之間的重要程度。將指標重要性分為9個級別，并進行比較，然后使用比較結(jié)果建立判斷矩陣來計算指標的權重。具體而言，對于指標Di相對于指標Dj的重要性，將其記為以下數(shù)值：如果Di與Dj同等重要，則記為1；如果Di稍微重要于Dj，則記為3；如果Di明顯重要于Dj，則記為5；如果Di強烈重要于Dj，則記為7；如果Di極端重要于Dj，則記為9。如果認為重要程度介于上述數(shù)值之間，則可以記為2、4、6、8。反之，如果Di稍微不重要于Dj，則記為1/3。按照這樣的規(guī)律，對指標進行重要性比較和評分。

在實踐過程中，將11名成員和7名專家根據(jù)重要性評分的結(jié)果進行求和并排序，然后建立判斷矩陣進行權重計算。一級指標按照重要性從高到低的順序排列為：操作技能、知識內(nèi)容、情感態(tài)度。接下來建立相應的判斷矩陣：

AHP層次分析結(jié)果如表3所示；對二級指標求和后，按重要性從高到低進行了排序。排序結(jié)果如下：理解項目原理、掌握知識、解釋器件功能、設計項目方案、制作產(chǎn)品模型、合作意識、測試與評價、迭代設計、交流方式。接下來，建立了相應的判斷矩陣：

AHP層次分析結(jié)果如表4所示。

根據(jù)表3中的判斷矩陣，計算得到的CI值為0.005，對應的RI值為0.520，計算得到的CR值為0.009<0.1，這表明判斷矩陣滿足一致性檢驗，計算所得的權重具有一致性。同樣，在表4中的判斷矩陣計算得到的CI值為0.051，對應的RI值為1.460，計算得到的CR值為0.035<0.1，這表明判斷矩陣滿足一致性檢驗，計算所得的權重具有一致性。將一級指標權重值與二級指標權重值相乘，得到綜合權重值，以實現(xiàn)對跨學科項目式學習的整體評價。具體結(jié)果如表5所示。

5 評價操作

在實踐開始之前，首先召集課題組成員學習評價指標體系，明確課堂觀察的要點。其次，根據(jù)觀察要點并考慮到教師的興趣和專長，將課題組成員分成若干觀察小組。最后，每個小組根據(jù)課堂觀察和教學視頻切片，對相應的評價指標進行打分。完全符合指標的分數(shù)區(qū)間為91～100分，符合為81～90分，較為符合為71～80分，一般符合為51～70分，不太符合為1～50分，完全不符合賦予0分。將每個指標項的平均得分與綜合權重值相乘，以評估該指標的實際效果。

6 評價案例

制作電磁炮項目是多個課時和多門學科內(nèi)容的實踐過程，需要多位教師協(xié)同指導。例如，在介紹電磁炮的發(fā)展歷程時，可以從歷史、政治、經(jīng)濟和科技的角度分析其研究價值。這涉及到多門學科的內(nèi)容，需要多位教師進行融合教學。設計電磁炮項目方案時，還需要邀請校外工程設計人員合作，指導學生進行電路圖的設計和改進。組織學生制作、測試與評價模型時，除了邀請數(shù)學和通用技術教師一起參與指導外，也需要邀請校外技術人員參與。電磁炮制作跨學科項目式學習片段的內(nèi)容如表6所示。

從表6可以看出，b1的得分（80）遠低于b3的迭代設計得分（95），而根據(jù)綜合權重分可推斷，學生前期模型制作（1.00）的經(jīng)驗對后續(xù)模型迭代設計（0.41）起到支撐作用。在模型迭代過程中，學生使用了部分成品器件，降低了制作難度，但也減弱了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。根據(jù)綜合權重分可推斷，學生在知識掌握（11.17）、解釋器件功能（7.90）和合作意識（1.50）方面表現(xiàn)更好。但是，也存在跨學科不突出的問題。

7 總結(jié)與思考

對項目化學習實踐進行評估的方法，可形成一種實踐教育的質(zhì)量評價工具，為后續(xù)研究提供參考。然而，由于參與建構評價指標體系的一線教師多于理論專家，實踐樣本數(shù)量較少，評價指標體系主要依賴參與者的主觀經(jīng)驗形成。因此，需要融入更多客觀評價方法，以提高評價的精確度。

參考文獻：

［1］鄭石明. 世界一流大學跨學科人才培養(yǎng)模式比較及其啟示［J］.教育研究，2019，40（5）：113-122.

［2］中華人民共和國教育部. 義務教育課程方案（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［3］中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

［4］李治，謝麗.STEM教育融入我國中學物理教育研究的現(xiàn)狀——基于5種中學物理教育專業(yè)期刊的分析［J］. 物理教師，2023，44（3）：2-5.

［5］李艷燕，董笑男，李新，等.STEM教育質(zhì)量評價指標體系構建［J］.現(xiàn)代遠程教育研究，2020，32（2）：48-55，72.

（欄目編輯 賈偉堯）