2019年度中學物理教育教學研究綜述
——基于《中學物理教與學》論文轉載情況分析

張海龍 馬亞鵬

(1. 中國人民大學書報資料中心,北京 100872; 2. 銀川市第九中學,寧夏 銀川 750011)

1 統計分析

1.1 刊物轉載排名

2019年中國人民大學書報資料中心復印報刊資料《中學物理教與學》共轉載論文179篇,分布在30種刊物上．表1是排名前10位的刊物轉載情況,其中,《物理教師》、《物理教學探討》、《中學物理》、《中學物理教學參考》、《物理教學》、《物理通報》等物理教學專業期刊轉載文章總計112篇,占總數的62.6%,與往年持平．

表1

1.2 作者單位、地域分布情況統計

以轉載論文第一作者統計,來自中學、高校和教育科研單位的比例分別是54.2%、26.3%和19.6%．中學作者依然是主力,教育科研單位的轉載數有所上升．地域分布方面,排名前五位的依次是江蘇(51篇,占28.5%)、北京(28篇,占15.6%)、廣東(19篇,占10.6%)、浙江(18篇,占10.1%)、上海和福建(各9篇,分別占5.0%),江蘇依然獨占鰲頭,其他省份明顯偏低．

1.3 基金項目文章統計

在轉載的論文中,有74篇屬于基金項目課題研究成果(其中國家級課題成果2篇,省部級課題成果39篇),占總數的41.3%,較往年大幅上升．

1.4 轉載文章內容分類統計

2019年度轉載文章按內容分類統計結果見表2．

由表2可知,除物理教學研究仍然占比較多,評價研究有所上升,教師發展和學生研究類文章嚴重匱乏．

2 重點與熱點概述

2.1 物理觀念

至于物理觀念教育,目前有兩種不同的路徑,一是物理單元教學,通過對單元內容的重組,將學習內容置于單元整體之中,注重由物理概念到物理觀念的提煉和升華,有助于超越“課時主義”的局限．如周棟梁指出“單元教學設計是物理觀念形成和發展的必然選擇,其教學的基本展開路徑為‘聚焦單元內容體系→提煉單元觀念性目標→構建整體性學習內容、設計整體性學習活動→整體規范化的微觀教學設計→實施與評價’”．[3]二是回歸物理思想史的觀念演進教學,這種路徑融HPS于物理教學,有助于增進學生對物理學科本質的認識．這方面的研究還不多見．

2.2 科學思維

科學思維是物理學科核心素養的重要組成部分,“課標”將科學思維分為模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素．研究者對科學思維做了大量翔實的研究．

一是科學思維的含義和結構．為了在物理教學中更好地培養學生的物理思維能力,首要的是搞清楚物理思維的內涵．董博清、彭前程從物理學科的基本問題出發,在剖析物理學科本質、挖掘物理理論特點的基礎上,結合心理學對思維的研究,從思維的目的、內容、過程和方法4個方面建構了科學思維內涵結構模型．[4]俞國富重點研究了模型建構,分別對物理對象模型、條件模型、過程模型和理論模型及其建構方式做了梳理,指出可運用“抽象、理想簡化、類比聯想、等效替代和假設驗證等方式建構物理模型”．[5]需要指出的是,在科學思維方法研究中,研究者較多關注邏輯方法如抽象、概括、分析、綜合等,而對直覺、靈感等非邏輯思維的重視不夠．

二是促進學生科學思維發展的有效教學策略．這些教學策略可劃分為常規策略和非常規策略．其中,常規策略往往針對教學的過程或環節,有針對性地訓練學生的科學思維,如有研究提出了下述教學策略: “(1) 挖掘教材,喚醒學生‘言必有據’的理性認識; (2) 建構模型,培養學生‘以理說理’的理性表達; (3) 優化問題,引導學生‘言必縝密’的理性質疑; (4) 聯系實際,提升學生‘以理解疑’的科學思維”．[6]非常規策略主要體現在“思維可視化”技術的運用,具象化的思維導圖是常用的策略．不過,在“思維可視化”研究方面,研究者較多關注思維導圖等的繪制技術及其作用,[7]對其教學運用的討論還較為初步．我們認為,“思維可視化”最重要的是,隨著課堂教學的展開,充分地通過師生一起繪制思維導圖,將教學內容的邏輯結構、學生的思維過程呈現出來,促進學生通過反思、評估等心理活動,實現認識結構的同化和重組,真正實現思維的發展．

2.3 科學探究及實驗能力評價

科學探究也是物理核心素養的重要組成部分,“課標”將探究的要素濃縮為問題、證據、解釋和交流4個要素,既是對教學實踐中出現“食譜式”探究的“糾偏”,也為探討科學探究教學的本然意蘊提供了契機．李艷青、胡揚洋認為,“在‘核心素養’時代,應尋找調和外在‘科學探究’形式和內在‘學生發展’的對策”,并基于三個視角提出重新思考“科學探究”教學,包括在“大概念—核心概念”視域下研究“科學探究”、加強“科學探究”教學心理研究、在教育公平的視野下審視“科學探究”．[8]陳建姣討論了科學探究的開放性,并從問題、過程與方法、結論3個方面提出了相應的提高開放性的方法．[9]沙琦波認為在科學探究教學中通過“創設探究情境、挖掘探究內容、開拓探究工具、豐富探究形式、延伸探究結論”等策略可以促進學生對科學本質的理解．[10]上述研究對科學探究教學的深化有借鑒意義．

實驗探究是科學探究教學的主要方式,學生的實驗能力既是科學探究順利進行的保證,也需要通過科學探究等方式來提高．因此,對學生實驗能力的評估是值得物理教育者關注的問題．一是評價量規的研究．呂宏申、朱美霞從創新意識、內容評價和結果評價三個維度設計了高中物理學生實驗創新素養評價量表．[11]馮彥穎對比了中國和澳大利亞高中物理實驗能力評價量表和相應的測試題,指出澳大利亞(維州)更加側重實驗思想和實驗方法的綜合掌握能力,開放度更高．筆試評價方面澳大利亞(維州)試題綜合題占比較大,語言表述能力要求更高,所考查實驗完整度較高,更傾向于實驗處理和數據分析階段的考查,[12]這一研究有助于反思和完善我國學生物理實驗能力評價量規的研發．二是對學生物理實驗能力的實證研究．邢紅軍等通過實證研究發現,“物理實驗的操作測試與紙筆測試之間屬于低相關,兩者無法完全相互代替”．[13]該研究引發我們對如何全面和真實評價學生物理實驗能力的反思．葉兵基于大數據對學生在物理實驗情境化試題中的能力水平展開研究,提出了真實再現實驗場景、關注實驗的操作細節、現場實施實驗的操作片段等3條情境化命題策略,意圖通過評價將做過實驗的學生與未做過實驗的學生區分來開,實現對實驗教學的良好導向作用．[14]

2.4 基于核心素養的教學設計

近年來,基于核心素養的教學設計甚至成為物理教學論文的標準題目,物理教育研究者和一線教師以飽滿的熱情投入到這一問題的研究之中,發表了大量論文,主要集中在基于核心素養的教學目標設計、單元設計和教學案例3個方面．邢紅軍、童大振基于對核心素養研究趨勢的分析,指出發展學生核心素養的關鍵環節是教學研究,并從物理高端備課研究的成果凝練提出物理教學設計的“四維”分析框架,分別是“厘清知識本質,彰顯概念要義;顯化科學方法,展現教學過程;點化學科思想,深化核心素養;重構課程順序,引領教學邏輯”．[15]

從“雙基”、“三維目標”到“核心素養”的發展被譽為是育人目標從“知識本位”向“素養本位”的轉變,如何編制基于核心素養的教學目標是落實“課標”理念的重要一環．吳瀟通過對2003版和2017版“課標”中目標陳述中關鍵詞的統計分析,指出新“課標”在目標陳述方面有“知識目標趨于形成系統觀念,能力目標更關注高階思維能力的發展,物理課程培養學生科學態度的隱性功能有顯性化和強化的趨勢”等特點．[16]這一研究有助于從宏觀角度理解“課標”的目標體系．梁旭具體研究了教學實踐層面教學目標的不同陳述方法,指出應當根據思維過程和層級關系確定素養內容和水平．[17]張飛指出應根據物理核心素養的4個方面及其基本要素,結合“課標”中的學業質量水平具體設計教學目標,至于目標的敘寫,則依然采用行為目標法．[18]這是因為行為目標具體、可操作、可評價．

勞動力整體素質低，導致了無法適應產業轉型升級和城市化進程中對高素質勞動力的需求。歸根結底，城市化是人的城市化。城市化的順利進行必須建立在提高人的整體素質的前提和保證的基礎上。但綜合考慮，勞動力的整體素質仍處于偏低狀態。根據第六次全國人口普查數據，中國常住人口 （15歲以下的人口）的文盲率為4.08%，比2000年的6.27%低2.64個百分點。技術嚴重不足在中國的工人。

前已述及,單元教學有助于學生核心素養的內化,這里的單元,不單指學科內容單元,更是課程和學習單元,包含了學習內容、學習目標、學習方法和學習評價等方面,研究者對單元設計的策略技術做了具體的研究．許幫正指出“單元目標設計應遵循學習進階原則,教學方法設計需要注重問題鏈和資源載體(主要是實驗資源)的設計,還應設計專題評價課”．[19]任曄以初中電學教學為例,分別展示了單元設計中圍繞項目和圍繞“大概念”等兩種不同的內容統整方式．[20]

基于核心素養的物理教學案例研究也是一個研究熱點,[21、22]這些案例研究,不只是對教學過程的簡單描述,更強調從理論的視角對案例展開評析,使物理教學研究盡可能地上升至“就事論理”的高度．

2.5 物理核心素養測評

物理核心素養目標的落地內在地要求對學生物理學業及核心素養發展水平進行測評,測評包含測評標準的制定、測評試題的研制和測評結果的解釋等方面．我國物理教育研究者對核心素養的測評展開了一些有益的探索．

一是測評標準的確定．高凌飚考查了學業水平評價體系的理念基礎,認為評價體系兼具選拔性、終結性、形成性和反思性,指出“課標”通過建立學業水平考試制度、制定學業質量標準、提出主題模塊的學業要求和以案例的方式說明如何開展日常的過程性評價等措施勾畫出新的學業評價體系藍圖．[23]也有一些研究依據核心素養和學業質量水平設計開發了具體的物理教學評價量表[24]和表現性評價等級量表,[25]對實施評價具有借鑒意義,但這些量表多基于一定的理論推演,其科學性還有待實踐之檢驗．

二是測評試題的命制．由于紙筆測試是相對公平的一種評價學生學業水平的方式,研究者對基于物理核心素養的考試命題做了研究．梁旭指出教師應學會運用“核心素養”語言“解構”問題解決對應的素養,并通過實例分析如何根據核心素養評價的需要選擇和改編試題,以及根據試題的求解過程說明對應的素養要素、類型和學業水平,可操作性強．[26]陳閣、徐曉梅分析了試題命制中情境創設的表達和內容兩個方面容易出現的問題．[27]針對試題編制的經驗化傾向,有研究[28]圍繞學業水平標準,在制定評價量表后,先對學生開展問卷調查了解學情后編制測試題,再通過測試促進學生發展,不失為一種有效的策略．

三是測評試題命制的國際對比研究．張萱、劉愛芬通過對比中國高考試題和美國NAEP物理試題,從增加動手表現題、重視診斷反饋功能、引入交互式計算機任務、增加題目數量以供學生選做等方面對我國試題命制提出建議．[29]張瑩、桑芝芳研究了英國GCSE物理試卷,指出“GCSE物理試題大量采用圖及圖表,試卷不按題型分布而按知識點分布,試題的計算量和難度較小,情境多來源于生活以及關注學生知識的建構和物理思維的培養”等特點,情境的真實性、對學生物理思維的考查等值得我們借鑒．[30]鄧磊,包雷對美國主流試題類型對科學思維能力的評價展開分析,指出美國試題對培養學生高階物理思維能力有借鑒意義．[31]

另外,從轉載文獻來看,也有對基于物理核心素養測評的實證研究,[32]但總體上數量不多、質量不高,仍需加強．

2.6 物理科學實踐活動

物理科學實踐活動是物理教學學術的重要表現,近年來,國際科學教育的實踐轉向和STEM課程的開發等進一步彰顯了物理科學實踐的重要性．我國現有的教育背景下,開展物理科學實踐活動的主要方式是物理實驗創新和物理綜合實踐活動．

物理實驗創新向來是我國物理教學的優良傳統,尤其是以學生為創造主體的實驗創新更是促進學生創新素養發展的重要途徑．南京湯金波團隊近年來對學生自主創新實驗展開了豐富的理論研究與實驗研發,逐步將學生自主創新實驗發展為一種教學模式,分為情境、問題、思維、糾錯、提煉5個環節．[33]丁玉祥在總結了“課后自主實驗設計活動的項目設計、校內物理特色校本課程的內容設計、物理教材規定演示實驗的補充改進、課后物理習題創新實踐的實驗轉化、物理實驗階段備考復習的深度拓展和教材綜合實踐活動習題的創新實踐”等開展學生自主創新實驗的教學路徑．[34]也有研究指出一些實驗創新案例中存在的誤區,[35]具有警示作用．

綜合實踐活動是與學科課程并列設置的基礎教育課程,借助物理學科開展綜合實踐活動是發展學生物理核心素養的重要途徑之一．研究者對物理綜合實踐活動的政策演進[36]、理論意義、課型和實踐展開了研究．劉炳昇先生將物理綜合實踐課程定位為介于物理學科與綜合實踐活動課程之間的交叉課程,物理綜合實踐活動內容的設置也是他主編的蘇科版初中物理教材的特色和亮點．[37]鑒于綜合實踐活動不可能在一節課內完成,孫紅文按活動的階段性將課型分類細化為發起準備課、階段管理課、階段匯報課、成果匯報課、專家點評及同伴互動交流課、人文教育課,[38]具有借鑒意義．

需要說明的是,物理科學實踐活動盡管對學生物理核心素養的培育具有重要意義,但目前為止,囿于應試教育強大的阻尼作用以及開展實踐活動需要更多的投入,其發展還很不均衡．推動物理科學實踐活動的有效發展既有賴于物理教師教育觀念的轉變,還需教育行政部門和學校的大力支持．

3 啟示與展望

對轉載文獻的具體分析可知,研究者對物理教育中的諸多問題展開了詳盡的描述,豐富了我國本土物理教育研究的成果,為我國物理教育的發展奠定了扎實的專業基礎．不過,我們也要看到,我國物理教育理論與研究方法方面仍有待突破．現有研究重復前人的較多，理論創見和深化不夠;思辨性的邏輯推演研究較多,真正扎根教學一線的實證研究偏少;教學案例研究重視“教什么、怎么教”較多,缺乏對“為什么這樣教”的深度思考．此外,以下幾個方面值得重點關注．

3.1 物理高考評價體系的落地

物理高考新政在經歷了激烈的爭論之后穩步推進,八省市“3+1+2”的選考方案也在一定程度上突出了物理學科的地位．2019年,教育部考試中心公布了“一核四層四翼”的新高考評價體系,成為未來高考命題、評價和改革的理論基礎．具體到物理學科,如何在命題、評價,尤其是以新高考評價體系為導向實施教學,都是需要研究的問題．具體有:新評價體系與物理學科核心素養怎樣融通,高考物理科命題如何體現新評價體系,教學中如何落實新評價體系等．總之,需要通過對上述問題的深入研究,為更好地發揮物理學科的育人功能提供理論與實踐智慧．

3.2 高中物理新教材研究

“課標”出臺后,根據“課標”精神修訂的教材也陸續通過國家教材委員會專家委員會審核、出版發行,物理教材仍然沿襲了“一標多本”政策．為了更好地領會教材,實施好教學,需要加強對新教材的研究,尤其要強化對教材特色的對比研究,促進教師提升創造性地“用教材教”的能力．同時,我們也注意到,新修訂的教材廣泛采納了教材研究的成果,改進了相關內容教材的編寫與呈現方式,這體現了教材研究對教材建設的促進作用．

3.3 義務教育物理課程標準的落實與修訂

課程教材是學校教育教學的基本依據,義務教育課程教材工作是整個課程教材建設的重中之重．2011年版義務教育物理課程標準實施已近10年,這期間取得了一系列的豐碩成果,同時也暴露出一些問題．2019年1月,教育部全面啟動了義務教育課程標準的修訂工作．回顧2011年版課標落實情況,總結經驗,反思問題,全面分析義務教育物理課程教材建設在新的歷史時期面臨的新要求、新挑戰,為課標修訂工作建言獻策,應成為當前物理教育教學研究的重要方面,以確保課標修訂過程中肯定其肯定,否定之否定,積極適應新時代義務教育改革發展的需要．