為了物理學科核心素養發展的學習診斷：概念、路徑與內容框架

摘?要：學習診斷是實現精準教學、促進個性化學習、落實核心素養目標的必要條件.本文從學習診斷的概念、路徑和內容框架三個角度展開討論：探討學習診斷的內涵、特征與分類;基于學習診斷內涵，分析物理學習診斷的一般路徑，包括問題描述、因果解釋、拓展整合與矯正建議四個方面;基于物理學科核心素養的構成和認知過程建構物理學科核心素養學習診斷內容的（3+2）×3框架.

關鍵詞：學習診斷;物理學科核心素養

文章編號：1008-4134（2020）01-0002?中圖分類號：G633.7?文獻標識碼：A

作者簡介：張玉峰（1973-），男，山東泰安人，博士，中學高級教師，北京教育科學研究院基礎教育教學研究中心教研員，研究方向：物理課程與教學論.

教育心理學家奧蘇貝爾指出，如果我不得不把教育心理學的所有內容簡約成一條原理的話，我會說：影響學習的最重要的因素是學生已知的內容.弄清了這一點后，進行相應的教學[1].要弄清楚學生已知的內容就需要對學生學習情況進行精準診斷.中共中央和國務院在2019年頒發的《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》中明確指出，精準分析學情，重視差異化教學和個別化指導[2].只有基于精準的課前學習診斷，才能實現因材施教，避免重復訓練與超出學生能力所及范圍的訓練，對學生學習的困難點施行精準教學，提高教學的針對性，從而提高教學效率，實現學科教學從“大水漫灌”到“滴水滴灌”;由于每個學生的知識基礎、能力水平、興趣愛好、認知路徑等方面各不相同，因此要實現每個學生的充分發展，促進學生個性化發展，需要進行學習診斷;只有在精準診斷的基礎上，抓住學生素養發展的關鍵點，真正有效落實核心素養發展目標.因此，對學生學習情況的診斷是實現精準教學、落實個性化學習理念、落實核心素養目標的必要條件.

在學科教學實踐中，教師進行學習診斷的依據是多方面的，包括教師的教學經驗，以及通過測試、訪談等手段獲取的實證數據.但在學習診斷實踐中往往缺乏明確的診斷內容框架和操作程序;同時，由于教師經驗來源是過去對所教學生的觀察所獲得的，過去的經驗對當前的學生也不一定完全合適.因此，教師對學生學習情況診斷的精準程度不夠高，從而影響教學的有效性，不利于物理學科核心素養目標的達成.

綜上所述，為了提高教學的精準程度并解決教學實踐存在的問題，本文首先基于已有學習診斷的相關研究，探討學習診斷的內涵、特性與分類;然后基于學習診斷的內涵，分析物理學習診斷的一般路徑;最后基于物理學科核心素養的構成和認知過程建構物理學科核心素養學習診斷內容框架.

1?物理學習診斷的概念探討

由于研究目的、內容、手段等各不相同，研究者們對學習診斷的概念界定、特性與類型等方面并未形成共識.下文基于已有研究成果并結合學科教學實際，主要探討從理論層面展開對學習診斷的相關討論.

1.1?學習診斷的內涵

診斷是一個具有普遍意義的詞匯，是通過各種技術、手段和方法來全面深入了解對象，并在發現、分析問題，評價判斷的基礎上做出詳盡的分析報告的過程.僅在教育領域，研究者就從課程、學習、教學等不同角度對學習診斷做出了不同界定，研究者還界定了與學習診斷內涵比較接近的認知診斷測驗、課程學習診斷、課前學習診斷等概念.認知診斷評價主要是通過測驗的形式，來了解個體和群體在測驗上的表現，進而對其認知水平發展狀態進行評價，并在此基礎上提出改善個體認知狀態的輔助方案和針對性建議[3].所謂課程學習診斷是指運用科學的方法，測查出學生在課程學習中的病理現象，分析其形成的原因，并據此提出相應的矯正策略的一種教育實踐活動[4].課前學習診斷是指基于教師經驗與實證數據發現、描述學習者在課前學習的過程與結果中存在的具體問題表現，并且在對具體問題表現產生的根源做出因果解釋的基礎上判定學生的課前學習狀況[5].

綜合上述與學習診斷相關的概念，結合學科教學實際需要，為了更充分利用診斷信息，發現學生在其他學習主題或者領域中的類似問題并及時矯正，提高教學針對性并引導學生學會自我診斷，在根據學習診斷結果提出有針對性教學建議或者開發相關課程之前，應增加對學生可能存在的其它問題的拓展并整合這些問題的環節.因此，本研究中，學習診斷是指基于教師經驗以及通過測驗、訪談等獲得的學習數據，發現、描述學生學習中存在的具體問題，并且對問題產生的根源做出因果解釋，進而基于問題描述和因果解釋拓展整合學生在學習其他內容時可能存在的類似問題，最終對學生的學習狀況做出判定并提出改善學習的方案和針對性建議.概括起來，根據本研究對學習診斷的概念界定，學習診斷應該包括問題描述、因果解釋、拓展整合、矯正建議等四個要素，如圖1所示.

1.2?學習診斷的特征分析

診斷性是學習診斷的首要特征.學習診斷是為了發現教與學的過程中存在的問題，目的是為了改進教與學，而不是為了區分、選拔、甄別學生;為了更準確地把握學生的學習情況，也為了從更深層挖掘并解釋學生的學習現狀并對后續學習進行精準預測與有效干預，學習診斷強調對認知過程的診斷，而不僅僅是對學習結果的檢測.從這個意義上講，診斷功能需要進一步聚焦為促進學生核心素養發展.

學習診斷的內容是綜合的.既包括學生學習的過程及其影響因素，也包括學習的結果.具體來說，學習的過程包括學習的內容、難度與時間的安排，學習的方法與習慣等方面;學習的結果包括知識、技能、觀念、思想方法、科學思維能力、科學探究能力、科學態度與責任等方面的內容.正因為學習診斷的內容是綜合的，學習過程或者結果往往具有多種屬性，這些屬性之間是彼此關聯的，并不是完全獨立的.內容的綜合性還決定了學習診斷的多因素性，具體表現在學習過程的影響因素是多樣性的，以及問題難度影響的因素也是多樣性的.

學習診斷的手段和依據是多元的.由于學生的學習結果和過程既有量的不同，也有質的不同.量的差異為定量測量提供了基礎，質的不同為定性分析提供了基礎.因此，可以根據學習診斷內容的質與量的不同，而靈活選擇合適的定性或者定量測量手段，也或者采用定性與定量相結合的手段.診斷依據也是多方面的，既包括教師的教學經驗，也包括通過測試、訪談、作品分析等手段獲取的實證數據.需要指出的是，教師的教學經驗，特別是具有多年教學實踐經歷的教師的教學經驗，往往是基于長期教學實踐對學生的觀察、測試、對話中逐漸形成的，具有較高的可信性，因此可以作為學習診斷的證據.

學習診斷具有多過程性.具體包括發現并描述問題表現，對問題產生的根源做出因果解釋，根據已經發現的問題推斷學習中的類似錯誤，對學習情況做出判定并提出矯正建議等具體過程.這些不同的學習診斷過程并不是獨立的，彼此聯系在一起.

學習診斷的結果具有間接性，受到多因素的影響.學生的素養與能力往往是內隱的，無法直接測量，只能通過學生的學習過程與結果表現出來，進一步通過外顯的學習過程或者結果反過來推測學生的素養與能力發展狀況，因此學習診斷具有間接性.學習診斷結果的間接性必然導致學習診斷往往存在較大測量誤差.

1.3?學習診斷的分類

由于研究者的研究目的、內容、思路與方法不同，學習診斷的分類也是多種多樣的.從診斷的目的和功能看，既可以是課前的摸底性診斷，也可以是在課堂中的形成性診斷，還可以是課后的反饋性診斷.根據學習診斷的內容不同，可以對學生的認知目標進行診斷，例如針對知識、技能、能力、素養、學習能力等方面的學習診斷;也可以對學生的非認知目標進行診斷，例如學習興趣、學習態度、價值觀、社會責任感等方面的學習診斷.從學習診斷的手段或者定量化水平看，診斷可以分為定性診斷和定量診斷.例如，測驗法、問卷調查法等定量診斷方法，課堂觀察法、訪談法、口語報告法、卷面分析法等定性診斷方法.這些方法各有優勢，測驗法和問卷調查法等方法可以對大樣本進行診斷，并且可以獲得定量數據，但往往對變量間因果關系的深層挖掘不夠，不容易形成因果解釋;而觀察法、訪談法、口語報告法等方法則可以彌補定量診斷的不足.

在教學研究和實踐中，可以根據診斷對象、目的、內容等方面的不同而采用不同的學習診斷方法.因此，需要根據學科特點和教學實際需要，在弄清楚各種診斷方法的可行性和特點的基礎上，選擇合適的方法進行學習診斷.

2?物理學習診斷的一般路徑分析與要求

從宏觀上講，學習診斷首先要確定診斷目的，也就是要確定通過診斷解決什么問題;然后，根據診斷的目的收集信息并分析信息，對學生的學習做出合理的判斷.根據上文中對學習診斷的內涵界定，結合物理學科特點和學習特點，可以把物理學習診斷的具體路徑做出以下規劃.

2.1?問題描述

根據學生的學習行為表現或者結果，例如學生問題解答的結果、卷面情況與訪談結果等，結合教師所掌握的學習心理學等方面的知識和在長期日常教學中逐漸形成的經驗，發現并描述學生在學習過程和結果中存在的知識、技能、方法與策略等層面的具體問題.

因此，問題描述的主要依據包括兩部分：一是學生學習行為的表現和學習結果，包括定性和定量數據兩類數據;二是教師在日常教學中長期積累的教學經驗和所掌握的學科教學知識.

問題描述應力求具體，不可簡單把學生的問題描述為粗心、馬虎、知識欠缺等，這樣的問題描述不利于發現深層問題，而應該具體從物理概念、規律等知識，解決問題的方法、技能與策略等方面的缺乏或者錯誤等角度進行描述.

2.2?因果解釋

根據學生學習問題的具體描述，根據所掌握的學習心理學等知識以及教與學的相關經驗，從學生內隱的（跨）學科觀念、認識方式、學科能力、價值觀念、學習習慣等學科素養層面尋求產生錯誤的可能原因.

因果解釋更多從學生內隱的素養層面進行挖掘，而問題描述則更多是從相對容易外顯的知識、方法、技能等層面進行.

問題產生的原因往往是多樣化的，因果解釋需要分析所有可能的原因，而某一位學生可能是因為其中的一個原因而導致錯誤.之所以要分析所有可能的原因，目的是更全面的矯正，以免后續學習中再次出現錯誤，提升教學的有效性.

2.3?拓展整合

根據對學生學習問題產生的多種原因的追溯，根據學科知識特點、認知規律以及教與學的相關教學經驗，拓展學生在其他內容的學習中還可能會產生的錯誤，并把這些可能的錯誤按照一定的線索（如認識方式、相似的知識特點等）進行梳理整合，概括出不同錯誤類型.

拓展是發散的過程，而整合是概括歸類的聚合過程.拓展是整合的基礎，而整合是拓展的目標.可以從問題情境，解決問題所需要的知識、技能、思想方法、認識方式、能力，以及思維障礙或者易錯原因等方面的相似性，對學生可能出現的問題進行拓展整合.

拓展出的錯誤僅僅是在學習中可能產生的錯誤，而不是必然出現的錯誤，拓展整合的目的是，對未來的學習可能產生的錯誤做出預測并防患于未然.

2.4?矯正建議

針對學生學習的具體問題、因果解釋及其拓展整合的結果，依據教與學的規律，對團體（班級、學校、區域的學生群體）或者個體提出教或學的具體建議.

矯正建議具有定向性，可以定向于某一個具體物理問題，也可以定向于拓展整合的一類物理問題，還可以定向于學生的知識、技能、思想方法、認識方式、能力等不同方面.矯正建議的對象既可以是教師，也可以是學生，包括個體與群體，可以根據學習診斷的目的和要解決的問題，結合教與學的實際情況確定.

以上學習診斷路徑中的四個方面并不是截然分開的，是彼此聯系在一起的，只是從學習診斷可操作的角度進行過程分解，在診斷實操中既要整體設計，又要按步驟有序實施.

3?物理學科核心素養學習診斷內容的（3+2）×3框架

首先依據《普通高中物理課程標準（2017年版）》（以下簡稱“2017年版物理課標”）中“學業質量標準”的學科核心素養維度，并結合“中國學生發展核心素養框架”和《關于教育體制和機制改革的意見》文件中對“關鍵能力”的要求，確定可以通過紙筆測試進行測量的物理學科核心素養的具體要素，建構基于物理學科核心素養的物理學習診斷的內容框架，作為物理學科核心素養診斷性測試的一級指標.然后，為了實現對學生學習過程和結果進行診斷的目的，把可測量的物理學科核心素養分為認識領域和認識方式兩類，并且從認知過程的角度分解一級指標，作為物理學科核心素養診斷內容框架的二級指標.

3.1?物理學科核心素養學習診斷內容的整體框架

2017年版物理課標的特色是凝練出包含物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個要素的物理學科核心素養課程目標，并且在此基礎上進一步劃分學業質量水平.分析物理學科學業質量水平可以發現：物理觀念的水平可以從物理概念、規律的理解，以及應用這些概念、規律解決物理問題兩個角度進行評價，即概念理解與問題解決兩個方面.考慮到科學態度與責任不容易通過紙筆測試的實際情況，本研究不把物理學科核心素養中的科學態度與責任列為學習診斷的內容.需要說明的是，這里的概念既包括通常所說的具體物理概念，也包括物理概念與物理概念之間的關系，即物理規律;也就是說，這里的概念是物理概念和規律的統稱.因此，依據2017年版物理課標，物理學科核心素養學習診斷內容應該包括概念理解、問題解決、科學思維與科學探究四個要素.

從我國基礎教育的現狀看，學科教學更加重視基礎知識、基本技能的培養，而相對弱化學生學習能力的培養.我國也于2016年提出包括“文化基礎”“自主發展”和“社會參與”三個方面的“中國學生發展核心素養框架”，緊接著2017年在由中共中央辦公廳和國務院辦公廳聯合下發的《關于教育體制機制改革的意見》中明確提出，在培養學生基礎知識和基本技能的過程中重點發展學生的“認知能力”“創新能力”“合作能力”和“職業能力”四種關鍵能力.因此，不管是從學生應對未來社會發展要求和滿足自身可持續發展的需求的角度看，還是我國的基礎教育實踐現狀看，基礎教育階段的學科教學應凸顯對學生建構新知識能力，并把新建構的知識遷移應用于新情境中的能力.基于此，本研究把新知建構能力作為物理學科核心素養學習診斷的一個方面.

綜上所述， 物理學科核心素養診斷性評價的內容框架由五個方面的核心素養要素構成：概念理解、問題解決、新知建構、科學思維、科學探究.這五個方面的核心素養要素既相對獨立又相互影響，具有不同的屬性.概念理解、問題解決、新知建構三個方面屬于人們探索客觀世界的認識領域.科學思維與科學探究兩個方面屬于人們探索客觀世界的認識方式.物理學有其獨特的認識領域和認識方式，即物理學認識領域和物理學認識方式.所謂物理學認識領域是指從物理學視角所研究的內容和對象的總和.所謂物理學認識方式是指從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識過程中，所使用的思維模式（路徑）或者信息處理對策.從學生學習的角度看，特定的物理學認識領域與特定的物理學認識方式的相互作用表現為學生使用某種物理學認識方式探索客觀世界的某個物理學認識領域，例如概念理解與科學思維的相互作用表現為學生通過建模、科學推理與論證、質疑創新等方式建構概念.

3.2?物理學科核心素養學習診斷內容框架的具體指標

根據物理學科內容特點和認知過程特點，從指標可測量和教學實踐可操作的角度，對上述五個方面的核心素養要素分別做出界定.概念理解是指弄清楚事實或者經驗與概念，以及概念與原有知識體系間實質性聯系的認識活動.問題解決是指在具體問題情境中經歷表征問題、尋求解決方案以及執行和監控解決方案實施的認識活動.新知建構是指將獲取的新信息與已有知識經驗建立有意義連結，并產生出新的觀點、知識或者方法的認識活動.科學思維是指從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系進行認識的過程中所使用的認識方式.科學探究是指學生基于觀察和實驗用以獲取知識、解決問題，從物理學視角對客觀事物進行認識的過程中所使用的認識方式.這五個方面共同構成物理學科核心素養學習診斷內容框架的一級指標.

為了實現精準的命題測試和診斷，本研究分別對不同屬性的一級指標進行細化，從認知過程角度分解一級指標的各要素，提取認知過程中的關鍵點，形成指向更加明確的二級指標.最終建構了具有5個一級指標、15個二級指標的物理學科核心素養學習診斷內容的（3+2）×3框架，其中，“3+2”中的“3”是指具有認識領域屬性的三個物理學科核心要素，“2”是指具有認識方式屬性的兩個物理學科核心要素，最后一個“3”是指每個一級指標分解為3個二級指標，如表1所示.

4?物理學習診斷研究的規劃與展望

在完成物理學習診斷的概念界定、診斷路徑分析與要求、診斷內容框架研究的基礎上，北京高中物理教學研究團隊規劃進一步對物理學習診斷從各層面、各角度展開系統研究.首先，開發精準學習診斷的定性與定量工具與案例，具體包括基于問題解決卷面的定性學習診斷案例，包含5個一級指標和15個二級指標的物理學科核心素養診斷性評價測試卷等;其次，選擇具有代表性的樣本進行物理學科核心素養診斷性測試，并對各級指標的測試結果進行討論，以及基于測試結果提出精準教學建議;最后，依據診斷結果和教學建議開發精準的素養課程并實施教學.這些多層次多角度的研究成果將有計劃地刊登在《中學物理》期刊.

參考文獻：

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（收稿日期：2019-12-03）