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《關于高等學校加快“雙一流”建設的指導意見》，要求“探索跨學科培養創新創業人才機制”，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，將與生產生活、現代社會以及科技發展相關的物理學內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、設計制作和迭代產品的能力。

1 研究方向確定

謝麗教授團隊利用中國知網（CNKI）數據庫，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，并把評估的重點放在項目實踐效果上，以便進行評估與優化。

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在通過活動使學生在課堂教學過程中無法獲得的發展方面取得進展。主體性強調學生在真實而開放的活動中如何自主決策和推動后續活動。整體性體現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。開放性強調學習過程和結果的生成性和不確定性。真實性強調情境創設必須與社會生活和學生經驗相關聯。

李艷燕教授團隊在建構STEM教育質量評價指標體系時，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“知識內容”“操作技能”和“情感態度”3個一級指標，從跨學科項目化的“發展學科核心素養”學習目標出發，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“知識內容”的4個二級指標。從跨學科項目化的“持續探究創造作品”學習目標出發，將“制作產品模型”“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，將“交流方式”“合作意識”確定為“情感態度”的2個二級指標。第二輪研討中，采用德爾菲法進一步優化指標體系，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名專家根據重要性評分的結果進行求和并排序，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、知識內容、情感態度。接下來建立相應的判斷矩陣：

AHP層次分析結果如表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層次分析結果如表4所示。

根據表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，以實現對跨學科項目式學習的整體評價。具體結果如表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區間為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容的實踐過程，需要多位教師協同指導。例如，在介紹電磁炮的發展歷程時，可以從歷史、政治、經濟和科技的角度分析其研究價值。這涉及到多門學科的內容，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），而根據綜合權重分可推斷，學生前期模型制作（1.00）的經驗對后續模型迭代設計（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，但也減弱了創新能力的培養。根據綜合權重分可推斷，學生在知識掌握（11.17）、解釋器件功能（7.90）和合作意識（1.50）方面表現更好。但是，也存在跨學科不突出的問題。

7 總結與思考

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量評價工具，為后續研究提供參考。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，實踐樣本數量較少，評價指標體系主要依賴參與者的主觀經驗形成。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狀——基于5種中學物理教育專業期刊的分析［J］. 物理教師，2023，44（3）：2-5.

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

（欄目編輯 賈偉堯）