“云時代”培養中學生物理核心素養與學習能力的調查與分析

于 海，齊 穎，張 勇，王 濤，徐井華，閆松偉，付沙威

在移動網、互聯網、廣播電視網大力融合的背景下，4G（5G）/LTE移動通信網絡技術、基于云計算為技術核心的互聯網技術、雙向互動式有線電視網技術的應用、推廣和發展正方興未艾［1-2］.說明以這些新技術為核心特征的“云時代”已經到來.

在世界教育領域中，“云時代”也正積極展現著教育云、學習云等新教育形式.通過手機移動學習終端、有（無）線網絡學習終端（PC機、IPAD等）、互聯網電視機等有線電視終端等各種智能終端訪問的新型學習方式——移動學習（M-Learning），迅速受到師生的青睞，其中對多元化APP手機教育軟件的開發和推廣最為如火如荼［3］.與傳統面對面的學習優勢充分融合，學習時間和空間變得更為自由；對課程、授課教師、學習內容、學習方式的選擇變得更為廣泛和個性化；師生互動、生生互動、師師互動的渠道更為暢通［1］；教育模式從“以教師為中心”轉向“以學生為中心［3］”.在大數據教育信息調控下，教學過程中教師的主導、啟發和扶植作用發揮得更加充分.這將是“云時代”鮮明的教育特征.依托“云時代”技術并融合傳統優勢的新型學習方式，基礎教育新一輪課程改革正在升級.

作為新課改升級的重要內容之一，學生核心素養與學習能力的培養一直備受關注.但根據知網數據，篇名包含核心素養和學習能力的研究文章，自2016年始才49篇，而涉及“云時代”培養中學生物理核心素養與學習能力的尚無.另外，由于“云時代”大數據多元信息相關顯性增強，培養中學生核心素養和學習能力的涉及因素的顯性相關也會增強.本文將由此出發，以中學物理學科為例，面向當前國內對培養中學生物理核心素養（物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任［4］）與學習能力（基本能力、拓展能力和創造能力［5］）的認知和行為情況進行了隨機抽樣調研，為各學科核心素養與學習能力的培養提供范式調查參考，為探尋深化新課改的關鍵環節，最終為提出宏觀培養策略和微觀階梯方案提供有益的實踐參考.

1 現狀調查

1.1 調查情況

本文應用互聯網最常用的專業在線問卷調查平臺——問卷星，精心設計并發布定性客觀問卷——“云時代”中學培養學生物理核心素養與學習能力的調查問卷（ID：34534694）［4-7］.在近 2個月的發布時間內，有效問卷215份，符合社會人員抽樣最低數量200份范疇.涉及隨機個案取樣，獲取到18個省市縣鎮中學現狀信息.覆蓋南北東西及各層次城市，代表性較廣，雖抽樣份數少，但在一定程度上能有效反映出當地培養的知行概況，特別是占比較大地區，能從個體中反映出較普遍的認知情況（答題分布如圖1所示）.本文按照新課改物理核心素養與學習能力的基本理論，采用客觀調查問卷方式在問卷星平臺開展調查.總共26題（小于調查情緒極限30題），適合答題者短時間內迅速答出，在一定程度上反映了第一意識認知.題目內容涉及對培養背景、培養主體、核心素養和學習能力等4個方面26個題目的認知情況.其中，答題渠道、教齡、教育階段、教學資源和教學方式共6題，旨在了解培養者對研究主題背景的基本認知.其余20題都圍繞主體展開，目的是了解培養者對“云時代”中學生學習興趣、物理核心素養和學習能力等基本培養內容的認知程度.以便基本弄清在培養認知層面與云時代需求的差距及其可能原因，促進培養策略研究的指向性、專業化和個性化的進一步提升.在數據分析方面，本研究主要運用問卷星平臺進行數據統計和描述性分析，能較好地滿足研究的基本需要，所得的統計結果能較好地反映本研究目的.

圖1 答題分布

1.2 結果與分析

首先，調查“云時代”常用的終端類型和關注者教齡段人數比例，可為本文呈現外部技術環境和培養者優勢因素.

從答題渠道比例看，見圖2（a），使用移動4G網絡的手機終端鏈接及微信平臺提交的百分比以絕對優勢壓倒利用互聯網固定PC終端鏈接答題的百分比.不難看出，在移動終端備受青睞的“云時代”，教師必須依托時代技術環境優勢，培養中學生物理核心素養與學習能力才能事半功倍.在教齡方面，被調查者大部分為從教5～10年的教師；隨后依次是11～15年、21～25年、26～30年；最少的是16～20年，見圖2（b）.由此反映的培養認知大多來自于5～25年教齡的教師，該年齡段應該占各學校物理學科的大多數.其中，占比最大的5～10年教齡的教師是各校傳承使命推進課改的主力，也是“云時代”中學生物理核心素養與學習能力的培養者，主體優勢因素顯著.

圖2 答題渠道和教齡比例

其次，初高中階段是從義務教育到非義務教育過渡，保持培養資源和策略的內在連續性至關重要.調查保持內在連續性的形式和內容情況，可為本文深入內部研究提供整體認知.形式上初高中并存學校具有連續培養優勢，內容上教學資源來源和選擇是各校保持連續培養的專業基礎.

如圖3（a），本項調查數據多數來自于獨立的初中或高中學校，具有形式上連續培養優勢的初高中并存學校占比少于三分之一.可能在形式上需要更多種恰當方式保持連續培養.教學資源來源的多選項數據顯示，見圖3（b），絕大多數教學資源來源于大數據互聯網，部分來自于教材教輔書籍、手機APP軟件，來自網絡電視資源的最少.可見，大多培養者常用大數據互聯網資源的同時，對紙質資源仍有所青睞，對網絡電視資源稍顯陌生.應用最多的教學資源類別顯示，見圖3（c），文字類占一半，視頻類和實驗類居中，圖片類最少.以上數據說明，隨著“云時代”技術迭代，連續培養從形式到內容的整體認知在理性拓寬，但速度和范圍尚有欠缺，有礙提升連續培養的效率.

圖3 教育階段和教學資源

第三，教學方式和教學方法是貫穿連續培養全過程的核心環節.調查應用最多的教學方式和被認為最有效的教學方法，可為本文深入策略層面研究提供有利條件.

應用最多的教學方式前三項（傳統教學、多媒體課件教學和多媒體優化組合教學）比例相近，傳統教學稍高，見圖4（a）.最后一項（網絡教學）占比僅約0.5%.可見，目前應用最多的教學方式與“云時代”網絡使用方式亟需銜接.而被認為最有效的教學方法選項中，探究式教學法占比最高，見圖4（b）和4（c），任務驅動教學法略高于其他方法，講授法最低，說明培養者很期待探究式學習法和任務驅動教學法優勢發揮積極的作用.由上述策略層面呈現的情況可見，若將更多有利于培養中學生物理核心素養與學習能力的優質資源通過網絡教學等具備“云時代”傳播優勢的教學方式呈現于高效課堂上，則有助于探究式學習法和任務驅動教學法發揮優勢，使師生選擇資源、參與評議的能力得到提升.

圖4 教學方式、方法

第四，培養中學生學習能力是通過培養物理核心素養的具體內容體現的.學習興趣是影響學習能力的首要因素.調查核心素養的最關注點、學習興趣、學習能力的主要培養項、培養學生在運用和表達（物理思想、數理知識方法、分析討論實際問題、自主實驗）方面的注重點，可為本文深入具體操作層面研究提供必要數據.

如圖5（a）所示，被動學習的比例幾乎是其他三項的和，很大程度上桎梏了教師培養學生的情緒、層次和期許.積極的教師會調整培養物理核心素養的側重點和關注點的方向和程度.側重培養最基本的物理觀念選項中運動和相互作用觀比例最高，見圖5（b），即教師認知物理動態觀念的重要程度較深；培養物理觀念中最關注方法的比例較平均，見圖5（c），其中歸類知識點和物理過程，拓展概念判斷物理現象的選擇稍高，反映出教師對學生學習能力多方提升有期許.從歸類、體驗到拓展是一個閉環漸進的過程.從拓展到新歸類會形成良性循環.選擇從歸類到體驗的比例卻最低，說明少部分教師認知客觀、行為得當.培養科學思維最關注的選項比例最高（未過半）的是推理清晰證據合理，建立物理模型解決問題，見圖5（d）；培養科學探究最關注的選項比例最高（勉強過半）的是提出問題、作出假設、制訂計劃、搜集證據、解釋問題、表達交流的能力，見圖5（e）；培養科學態度與責任最關注的選項比例較高的兩項依次是與時代接軌，讓學生感受到課本知識在生活中的價值和通過各類科學資源，拓寬學生視野和理解科學的深度，見圖5（f），反映了約1/3教師依托自身良好的專業素養，按照教育規律和實際應用步驟循序漸進地進行培養，但比例堪憂.

圖5 學習興趣和學科核心素養

基本學習能力最主要培養項中選實驗和探索最多，見圖6（a），表明34%教師能依據學科特點著力意識到位.在拓展學習能力最主要培養項中，多數選及時請教解決，見圖6（b），即40%教師以問題為載體培養學生良好學習習慣，不空洞.培養創造性學習能力最主要項，占55%，見圖6（c），選倡導自己發現物理問題（如研究性學習課題、課本上的疑點、習題錯誤等），說明這部分教師注重在質疑過程中培養創造性學習能力.培養運用物理思想、知識和方法分析一些實際問題最注重項，66%選將實際問題轉換成物理問題的合理性，見圖6（d），比培養科學思維調查數據高近20%，見圖5（d），這說明多數教師能從實際認知建模的根本——突出主要矛盾的重要性，但上升到科學思維層面還有距離.培養表達物理思想最注重項，43%選解題步驟嚴謹，見圖6（e）；培養運用數學知識、方法幫助解決物理問題最注重項中，48%教師注重科學探究的邏輯培養選推導和計算能力，見圖6（f），表明近半數教師注重培養過程中提升表達物理思想和科學探究的質量和效率.在學習討論物理問題最注重的培養項中，常討論和研究合作兩項選擇最多并持平，見圖6（g），反映出教師對經常性和研究課題兩種方式分歧集中.顯然前者是常態后者才能有效合作，僅37%能注重常態培養.認識到問題是創新開端的比例剛剛過半.培養學生自主實驗對儀器實驗室有教學和對外開放需要較多，見圖6（h），反映培養動力不足.由上述具體操作層面的數據說明，很大程度上只能依賴教師以自身良好的專業素養，按照教育規律，因材施教，恰當實施培養行為，依據學科規律著力培養學生基本學習能力、拓展學習能力和創造性學習能力.

圖6 學習能力和科學探究能力

最后，調查近年中（高）考題落實核心素養側重項、“云時代”培養物理核心素養側重點、學生管理和使用實驗室情況、教師使用媒體熟練度、線上最需求的教育生態系統，可為本文獲取具體能力考核和線上需求發展層面的研究提供依據.

參考近年中（高）考題編制方式，側重落實物理核心素養項，55%選運用物理原理和方法，分析和解決真實情境的實際問題的能力，見圖7（a），反映出該部分教師善于利用試題實施新課改落實核心素養.40%認為培養物理核心素養最重要的基石是確保學生對基礎知識和基本思維方法的掌握，見圖7（b），這表明教師對基本思想方法的基石地位的共識程度不高.根據“云時代”學生的學習方式特點，47%認為培養物理核心素養側重點是在自主、交互學習中進行科學探究，見圖7（c），表明教師對這種將物理核心素養進行落地操作共識程度不高.43%認為學生對物理儀器實驗室管理、使用情況比較滿意，見圖7（d），說明對學生自主實驗基本認可（一般以上76%）；47%選使用網絡媒體工具比較熟練，見圖7（e），這為培養學習能力和核心素養提供了基本技術保障；50%認為培養學生需要的云時代線上物理教育生態系統，最應該具備系統情景識別服務需求，高效資源調度，見圖7（f），反映出半數教師有能力獲取需求資源時，線上教育水平卻滯后，在一定程度上影響了培養質量提升的時機與速度.

圖7 核心素養考題和線上下教育生態

2 結論和建議

綜上所述，結論如下：“云時代”移動終端的進化為本文提供了強大的外部技術環境優勢；5～10年教齡培養者優勢主體明顯.在此基礎上，本文整體保持培養資源和策略的內在連續性，卻欠缺優勢形式，培養者認知理性拓寬，但其速度和范圍有礙提升培養效率.培養策略層面亟需銜接具備“云時代”傳播優勢的教學方式推進探究式和任務驅動式教學法發揮優勢.具體操作層面上，學生學習興趣的取向大大提升了培養難度，有專業素養的教師按照教育和學科規律恰當著力培養.在具體能力考核和線上需求發展層面上，對照新型學習方式特點，實施新課改、落實核心素養的程度有待提高.雖然學生自主實驗比較滿意，使用網絡工具比較熟練，但“云時代”線上物理教育生態系統水平滯后依然是主體問題.

由以上結論反映出的五部分問題傾向，本課題組提出相應策略性建議.

首先，學校教育是促進“云時代”大數據與紙質資源傳播和普及、擔負教育傳承和時代升級使命的主體.因此，“云時代”培養中學生物理核心素養與學習能力，要通過我國教育行政優勢在形式和內容上保障學校教育有效培養策略的連續性.培養者理性認知的速度、范圍、程度關乎知行完整體系的形成.

其次，在具備“云時代”優勢的網絡教學方式與實際教學方式未恰當優化銜接之時，從培養“云時代”中學生物理核心素養與學習能力的角度上看，缺乏海量優質資源依托，有礙高效課堂資源選擇、參與評議等具體素養與能力的提升.然而，“云時代”教學方式和教學方法的優秀樣本已經出現，并為中學教育一線教師熟知，例如：學而思、小猿、智學網、悅作業、作業幫等等，可以作為與實際教學方式銜接的借鑒.這可能為探索“云時代”培養中學生物理核心素養與學習能力的最優化教學方式和教學方法提供平臺保障.

第三，在教師知行得當、比例與動力不足的背景下，建議主管領導應注意運用“云時代”優勢激活引領和示范效應，為“云時代”培養中學生物理核心素養與學習能力提供的主體動力和水平保障.

第四，借助教師較擅長利用試題實施新課改落實核心素養、基本認可學生自主實驗能力的優勢，建議有能力、有動力地獲取“云時代”資源的教師，在主管部門與大型優秀培訓企業聯合倡導的前提下，結合上述分析觸及的影響培養及相關主要因素（體系完整、優化平臺、主體動力水平等），與“云時代”培養中學生物理核心素養與學習能力的標準對照，深入了解線上水平滯后原因，促進培養策略研究的指向性、專業化和個性化的效率進一步提升.