核心素養背景下物理學科科學命題的借鑒啟示與價值取向

孫偉河 鄭桂兒

摘要：命題是對學習者學習過程中的階段性圖式設計問題，通過文字、符號、圖表等表征形式將其知識結構、知識邏輯和知識水平掌握的狀態顯性化地呈現出來，命題的主要成果是問題，通常以測試卷的形式呈現，好的問題必然指向“核心素養”的教學成效檢驗，文章首先闡述了命題的原則，然后借鑒并分析了典型的NAEP試題，提出了命題在學科知識、學科思維、學科核心能力上須在問題中強調呈現圖式進階的意圖，弘揚過程化培養的價值取向。

關鍵詞：命題;學業質量標準;NAEP;POE;圖式

1課程改革背景下教師自主命題的趨向

自主命題則是一個主動建構問題的過程，在教育教學研究工作中，不可避免因涉及評價、反饋而自主命題，那么，核心素養背景下教師該自主地命制怎樣的問題？它的價值取向和命制趨向是怎樣的？

1.1命題以“學業質量標準”為科學指引

“學業質量標準”描述和規定了學生在完成各學段學習時，所應該具備的關鍵素養以及在這些素養上的具體水平，在我國現階段的教學實踐中，由于“學業質量標準”尚未建立完善，中學教育常常以“課程標準”“考試大綱”代之為“學業質量標準”，以上，造成了事實上“教師教學經驗”為主導的教學以及復習備考，該如何科學地備考就成為了一項“命題”，在每年的學業考試之前，各地教研室都會舉辦各種形式的“備考研討會”，教學精英們反復研討、交流經驗，總是試圖打探到一些“風聲”，搜到一點“有用的信息”來完成最后階段的復習指導工作，另一方面，“教學質量高”的學校，往往聚集了更多的名師，對“考試方向”把握得準，“怎么考”“考到什么程度”“評卷標準是什么”等等，變帶上了濃重的“經驗主義色彩”“名校權威”，名校試卷成了“秘籍”，這也直接反映出事實上學校和學校之間的不平衡，教育教學水平區域和區域之間的不平衡。

這種現狀，無疑成為了我國中學教育的一道獨特風景，究其本質，清晰界定學生全面發展所需要的核心素養，建立各學段學業質量標準，有效地指導全部學校的教育教學、提升教育教學水平，促進學生的全面發展才是改革的核心問題工作，意義重大。

學業質量是保證教育質量、監控教育質量的客觀參照標準，但在我國，課程標準就是最主要的教育標準和學業質量的執行標準，無論學業質量標準的建立和制定最終涉及課程標準、內容標準、表現標準和評價標準的哪些方面，各個層次學業水平的學生，都是“有教無類”的學習主體，研究適合異質學生的解題方法和策略都是永恒的研究主題。

1.2命題以“原始物理問題”和“物理習題”相結合為原則

原始物理問題的解決需要定向表征、抽象表征、圖像表征、賦值表征、物理表征、方法表征、數學表征這七個表征，而傳統習題解答只包含物理表征、方法表征、數學表征這三個表征，學生獲取直接經驗和間接經驗形成的認知圖式，與教師認知圖式是非線性發展的關系，因此，面對原始物理問題，學生必須根據問題對現象進行描述，學生的思維必須進行更為復雜而豐富的活動，整個過程中，學生的不同認知因素相互協同，促進了學生認知結構的非線性發展，這比傳統習題更貼合學生思維能力的培養，更利于學生在廣泛領域的適應性和解決問題能力的培養。

但是從原始物理問題邏輯加工成物理問題或者物理習題，這個過程本身就是一種綜合能力的體現，它必然經過從感悟、模仿，然后形成獨立思考，再到思維創新的過程，堅持“原始物理問題”和“物理習題”相結合的原則，是符合學生認知規律的體現。

1.3科學命題需要掌握科學的命題方法做指導

1.3.1命題網絡模型理論的啟示

科學地命題，需要從理論到實踐全環節的專業化技能，安德森（J，R，Anderson）和鮑爾（G，H，Bower）的對此提出了“命題網絡模型”，安德森和鮑爾認為句子可以被分析成為命題，命題由“情境與事實”“時間與地點”“主項與謂項”“關系與賓項”“概念與實例”五類聯想思維組成樹結構，命題樹結構中的交叉點和節點用來表征某詞匯的意義，當然，也就可以在這些交叉點和節點上“有意混淆”某詞匯或概念、規律來考查檢驗，如：牛頓第一定律有關的命題可采用下圖所示的樹結構進行分解。

1.3.2命題須要針對不同的題型產生特異性的功能差別

“問題、證據、解釋、交流”是探究式學習的關鍵要素，探究式學習內容的命題方向也必然是以此為維度或者策略進行設計，在題型上：問題可轉化成原始物理問題體現在綜合能力的閱讀題目之中，也可轉化成物理問題（習題）體現在填空、計算題、作圖題中;證據、解釋可以實驗題為載體，對重點的概念和核心規律進行考查;交流可體現在選擇題、綜合能力題、實驗題中，對學生在概念的理解程度上進行甄別，在程序上須強化過程化的“診斷一培養”態度，使學生的知識、能力不斷地進階完善，如圖2。

2POE命題策略Γ及對我國科學教師學科知識測試編制的啟示

預測-觀察-解釋策略（predict-observe-ex-plain，縮寫為POE）是1992年由Gunstone和White正式提出的“三階段”教學策略。

美國國家教育進展評價（National Assessment ofEducational Progress，簡稱NAEP）是美國國家層面上的教育評價項目，該項目在美國不同區域陸續評價了多個學科，對4、8、12年級學生的學業成就進行了縱向和橫向比較，以達到全面了解國家教育質量變化情況的目的面上的教育評價項目，NAEP兩大項目在測評框架的構建、工具的研發以及具體實施方面已較為完善，參與的國家或地區數量不斷增長，得出的結論對于各個國家或地區的教育發展也具有重大影響，在國際上享有較高的認可度。

NAEP2009科學框架將POE應用于試題設計上，反映出POE命題策略是一個被廣泛認可的效度良好的科學的評測方式。

2.1 POE命題策略案例及分析

（1）選擇題

例1（8年級試題）物塊A放入水中會下沉，如圖3所示，若將物塊A切成不等的兩部分，物塊B是物塊A的2/3.物塊c是物塊A的1/3.將物塊B和物塊c放入水中，會發生什么現象？

A，物塊B和物塊C均漂浮在水面上

B，物塊B下沉，物塊c浮在水面上

C，物塊B懸浮，物塊C浮在水面上

D，物塊B和物塊C均下沉

例1對應POE策略的預測環節，這個預測的環節處在一個原始物理問題到物理習題的過渡狀態上，

（2）建構反應題

建構反應題（cR）主要分為簡短建構反應題和拓展建構反應題兩類，簡短建構反應題（SCR）一般給學生創設一定的科學情境，并要求學生根據需求進行簡短的問答或計算;拓展建構反應題（ECR）給學生創設相對復雜的科學情境，一般涉及到多個科學原理與規律，設置若干個小問題，學生需綜合運用所學知識才能完成，考查學生對知識的分析綜合運用能力，難度相對較大。

基于POE策略的建構反應題，設計主要的知識應用圖式，圍繞解釋環節設置問題，要求學生對某一情境中出現的現象或與現象產生相對應的原因或實驗結果進行解釋，如例2所示。

例2（4年級試題）珍妮有四個相同的容器，每個容器中有200克不同顏色的彩砂，砂子顆粒尺寸相同，如下圖4所示。

一開始所有砂子溫度相同，珍妮將4個容器放在陽光下三個小時，然后她測量每個容器中砂子的溫度，測量結果見上表1所示，請解釋：為什么每個容器中砂子的溫度是不同的。

例2對應POE策略的解釋環節，對溫度與陽光的吸收和反射之間的關系進行考查，學生做出合理的解釋是建立于對題意的分析以及實驗數據的觀察分析基礎之上的。

（3）選擇題及建構反應題的組合

例3（12年級試題）如下圖5所示，兩個一樣的杯子都裝有30攝氏度的水，杯子A水的質量為20g，杯子B水的質量為40g，請問在室溫為25攝氏度環境中，哪個杯子會釋放更多的熱量？

A，杯子A

B，杯子B

C，兩個杯子釋放一樣的熱量

解釋你選擇的答案：——

例3為單項選擇題及建構反映題的組合，分別涉及預測和解釋2個環節，是POE在紙筆測試中常見的呈現形式，不單要求學生“運用科學原理”做出預測，進一步要求學生對預測的原因給出合理正當的解釋。

NAEP則將認知過程分為“陳述性知識”“程序性知識”“圖式知識”“策略性知識”四種類型，見表3.

從上面分析可以看出，“預測一觀察一解釋”試題編制策略是建立在學生具有知識、方法基礎之上的，因此，試題的命制以客觀試題和主觀試題相結合的命題方式出現，命題創設情景，讓學生對原始物理問題或物理問題進行識別，使考生能夠根據自己現有的知識、方法結構對問題進行陳述，提出適當的體現解決問題的程序，還要求學生會運用合理的圖式對實際問題進行求解、解釋和解決，這與2014年廣東省初中畢業生學業考試（物理）第23題的命題思路不謀而合，這也說明我國科學教育評測體系建立是存在國際化、標準化基礎的。

2.2POE命題策略對命題改革的啟示

（1）POE策略的預測（predict）環節強調以內容圖式為主體的解題訓練

如果說信息概括功能是歸納性的，那么信息具體化（information specification）功能就較傾向于演繹性了，Holland等人（1986）解釋說，演繹法（也就是具體化）是通過兩種類型的規則實施的：共時與歷時，對其列表，如表4所示。

從圖式理論可以清晰地看出，上述過程實質上為內容圖式教學的一種有效分解，內容圖式是所研究的信息內容的背景知識，它包括新信息在客觀上和其他信息的相互關聯，也包括學習者對研究主體的主觀體驗和經驗沉淀，它存在于把概念從抽象還原到具象、從知識的描述轉換成情境然后再現的過程，存在于相關概念的相互關聯之中。

能否對某事件進行清晰的預測并做出描述，很顯然，就是在考查學生內容圖式建立的結果是否科學、合理，很顯然，特別是物理概念教學中，對概念和概念之間，以及概念所輻射出來的相關關聯，有必要進行物理習題訓練，使學生對物理學科內容圖式有扎實牢靠的認知基礎，促使學生能夠在短時間內快速地識別研究對象，并對其做出準確的客觀判斷。

（2）POE策略的解釋（explain）環節強調學生運用形式圖式進行解題

命題的目標是針對學生的思維形態和階段進行診斷，通過解題，使其在頭腦中建立起的“圖式”進行強化或者重組，形式圖式對內容圖式模塊產生預測、分類、歸納、演繹等組織方法和組織策略，是科學方法結構的特殊存在形式，學生掌握了一定量的形式圖式，就具備了對應的處理信息的基本能力，就可以整合新材料給出的信息，豐富個體的知識和經驗系統，為知識的內化打下基礎，形式圖式以內容圖式為基礎，如果學習者對信息的背景知識內容掌握不夠，就在該問題“是什么”的階段產生障礙，阻隔了如“為什么”“怎么樣”的高級思維（形式圖式）的進一步生成和處理，因此，要在解釋（explain）環節取得良好的評價結果，就必須強化形式圖式的教學和解題訓練，以形成良好的思維模式，掌握科學方法。

解題和命題相輔相成，命題時須要考量如何解題，解題又反過來促進命題變得更加科學、合理、有品質，綜上，命題的終極目標，是為了學生的學進行服務，教學的達成度，取決于“教師圖式”和“學生圖式”的交互對話，除了規范化的命題規范和標準，命制習題的質量高低，關鍵是與“教師圖式”和“學生圖式”這個對話過程的品質好壞高度相關，命制出來的習題是將“學生圖式”的知識結構、知識邏輯和知識水平階段通過文字、符號等在紙面上呈現出來的一種教學診斷工具，教師憑借其專業能力和素養，對學生的頭腦中學習內容所建立起的“圖式”階段進行診斷、評估，然后通過紙筆測驗的形式輔助教學，在此過程中追求教的藝術不斷升華、學的品質不斷提升。