物理课堂教学分析框架的建构

2015-05-20侯恕

物理教学探讨 2015年3期

侯恕

摘要：在文献综述、理论探讨及问卷调查、访谈、课堂观察的基础上，提出课堂教学分析应从教学形式和学习内容两个维度进行分析，其中，教学形式对应课堂教学方式，学习内容对应物理学科本质。基于此设计开发了物理课堂教学分析工具——物理课堂教学分析框架。

关键词：物理课堂；教学分析；分析框架建构

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）3-0007-5

教育评价是基础教育改革的瓶颈问题之一，课堂教学评价是其中微观而重要的研究课题，课堂教学分析既是课堂教学评价研究的基本问题，也是研究方法。本研究试图从教学形式和学习内容两个维度（教学形式对应课堂教学方式，学习内容对应物理学科本质）设计、开发物理课堂教学分析工具——物理课堂教学分析框架（简称分析框架）。

1 分析框架的建构依据

1.1 《普通高中物理课程标准（实验）》[1]的要求分析

1）对物理学概念的阐释

《普通高中物理课程标准（实验）》（以下简称《物理课程标准》）明确阐释了物理学的概念：“物理学是一门基础自然科学，它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。”物理学不仅是一门基础性自然科学，还是现代技术的重要基础，是人类文明的重要组成部分，物理学的建立过程包含了人类文明的思想与方法。

2）物理课程目标与内容的分析

《物理课程标准》在课程目标上“注重提高全体学生的科学素养”，在内容上强调“体现时代性、基础性、选择性”。标准在对“物理学”的含义与作用阐释的基础上，针对高中物理教育定位，提出了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维课程目标，强调高中物理学科知识教学应帮助学生掌握物理知识、理解物理方法并体现物理思想。这说明物理学科的核心知识结构是由物理知识、物理方法和物理思想构成的。

3）物理课程实施的要求分析

《物理课程标准》在课程实施上强调“注重自主学习，提倡教学方式多样化”，强调帮助学生学习物理知识与技能、培养能力，逐步形成科学态度与科学精神等，说明对物理知识的学习是教学的核心；而对教学方式多样化的要求，则体现在教学形式上的多元化。这就对物理课堂教学提出了本质与形式两方面的要求：把握学科本质，注重教学方式多元化。

4）物理课程评价分析

《物理课程标准》在课程评价上强调“更新观念，促进学生发展”，“倡导评价方式的多样化”。从物理课程评价要求可以看出，对学生的物理知识的掌握情况（如，概念、原理、规律的理解和应用）是重点考查内容，重视评价学生的学习能力，同时也要求学生提高物理实验的基本技能，了解物理学的基本思想和观点。这也说明，物理教学对学科本质的把握情况是评价的重要内容。而评价方式多元化，也对应着教学方式的多元化。

1.2 国内外相关研究的借鉴

1）国外相关研究的借鉴

弗兰德斯互动分析系统（Flanders Interaction Analysis System，简称FIAS）由一套课堂互动行为编码系统、一套关于观察和记录编码的规定标准、一个用于显示数据进行分析的矩阵表格三部分构成。运用FIAS可以对课堂教学中的师生语言互动行为进行定量分析与研究。[2]

布罗菲-古德双向互动系统（Brophy-Good Dyadic Interaction System，简称BGDIS）建立了“课堂观察—课堂写真—课堂分析” 的研究模式，开发了布罗菲-古德双向互动系统系列观察量表[3]。

TIMSS（Trends in International Mathematics and Science Study）的课堂录像课研究建立了录像信息分析模式，其核心是建立了基于跨国教学文化比较的课堂教学信息编码系统。[4]课堂教学信息编码由两轮编码组成，第一轮编码是对课堂的概况进行编码，第二轮是对课堂谈话进行编码[5]。

PISA（Programme for International Student Assessment）建立了科学素养评估的概念框架[6]。PISA2006科学素养评估的概念框架，把其对科学素养的定义和采取的科学评价试题放置在一个概念框架中。

2）对国内学者相关研究的借鉴

我国学者对课堂教学分析也做了大量研究。如，陈瑶编著的《课堂观察指导》[7]，论述了从定量到定性的一系列观察方法，同时给出了可供参考的8个图、32个表及16个范例资料，对课堂观察具有指导意义；崔允漷提出建构课堂观察框架的四个维度，即学生学习、教师教学、课程性质和课堂文化[8]，并在余杭高级中学进行了实践研究[9]；王鉴编著的《课堂研究概论》，在对课堂研究背景、理论及分析进行梳理的基础上，对教师成为课堂教学研究者、课堂的校本教研、课堂中的合作学习、课堂中的教师期望、课堂教学的有效性问题、课堂教学智慧、课堂教学的二重性等问题进行了探讨[10]；黄兴丰编著的《上海数学课堂的编码研究》，采用编码课堂分析技术，建构了教师讲授、师生互动、合作讨论、练习实践这四类课堂活动编码[11]，通过横向和纵向的课堂比较，展现上海数学课堂的教学特征；丁丽娟的硕士论文《物理课堂教学分析系统的构建与实现》[12]，基于教师专业发展视角，提出了适用于物理课堂的教学评价标准，建构了教师自我反思的“物理课堂教学分析系统”软件平台。

1.3 现状与问题的调研

尽管国内外从高中物理课堂的现状出发进行了一系列的调查研究，但从教学方式、物理知识学科本质以及二者之间的关系相关问题出发的研究较少，故设计了《高中物理教学调查问卷》，并进行了实地调研。对问卷数据进行分析、整理之后，对问卷主观题第20题回答者进行典型性抽样，进行教师访谈。通过问卷调查、教师访谈，分析得出物理课堂观察教学分析的思路与要素。

教学方式的要素主要有：讲授（注入讲授、启发讲授）、实验（演示实验、分组实验、探究实验、录像实验）、提问（问答）、讨论（有一个核心话题，讨论参与是非线性的）、练习、自学、复习、多媒体运用、其他（如，板书、整理教学仪器、组织教学等）。

学科本质的要素主要有：物理知识（从物理学角度和从高中物理教学角度分析知识点）、物理方法、物理思维、物理思想、物理情感等，其中，物理思维和物理情感包含在物理知识、物理方法与物理思想之中。

1.4 进行试测发现问题，进行专家访谈，明确分析维度与要素界定

在课堂观察、试用分析时发现的问题有：①如何对含有实验的视频进行归类？判断是归入“实验”还是归入“自学”；②问答与讨论的界限划分；③教师例题属于“讲授”还是“练习”；④“其他”都包含什么；⑤课堂教学方式中的缺失处理。与课程专家、教学研究者、督学、教研员、一线物理名师工作室成员讨论后，明确分析维度与要素。

2 分析框架的建构过程

2.1 确定分析维度与要素，建立分析框架的结构

在理论分析与实际调研的基础上，确定分析框架的维度与要素，设计建立分析框架的结构。

2.2 形成分析量表

形成过程主要经历了三步。第一步，初步形成分析量表（实验）：根据物理课堂教学分析框架，对课堂教学方式维度形成初步的分析量表——《教学方式分析量表（实验）》，对学科本质维度形成初步的分析表——《学科本质分析表（实验）》。第二步，分析量表试测：应用《教学方式分析量表（实验）》和《学科本质分析表（实验）》，对“超重和失重”四节课（CS1、CS2、CS3、CS4）进行试测，对试测出现的问题与课程专家讨论，修改分析量表。第三步，形成分析量表：对《教学方式分析量表（实验）》和《学科本质分析表（实验）》修正后，形成《教学方式分析量表》和《学科本质分析表》。

2.3 试测解决时间间隔技术问题

关于教学方式时间的采点问题，利用《教学方式分析量表》对教学案例“编码CS：超重与失重”进行试测分析。分别采用10秒时间间隔（△t1=10 s）、15秒时间间隔（△t2=15 s）、20秒时间间隔（△t3=20 s）进行课堂观察分析，得到表1。

分析表1，再对照课堂原始实录，可以得到以下三点：

第一、CS（△t3=20 s）间隔采点时有信息完全丢失现象。如，从“6复习”项得到数据：CS（△t3=20 s）n20=0；而CS（△t1=10 s）n10=1，CS（△t2=15 s）n15=1。看出 CS（（△t3=20 s）在“6复习”项信息完全丢失，而CS（△t2=15 s）和CS（△t1=10 s）均保留n=1。

第二、CS（△t2=15 s）和CS（△t1=10 s）采点得到信息基本保持一致。如，百分比CS（△t2=15 s）和CS（△t1=10 s）在“1讲授”“3实验”“4讨论”“5练习”“6复习”“8其他”均比CS（△t3=20 s）和CS（△t1=10 s）差值小，且没有信息完全丢失现象。

第三、事实上，时间间隔越小信息越丰富，那么，我们认为采用10秒间隔时，信息保有量最大。与10秒间隔信息对比，15秒间隔采点少于10秒且信息保有量基本一致，所以，15秒间隔效率高且可靠。

结论：时间间隔采样选取15秒（△t=15 s）为宜。

3 物理课堂教学分析框架

3.1 分析框架的结构

物理课堂教学分析框架由两个基本模块构成：教学方式和学科本质。教学方式模块包含7个基本要素：讲授、问答、实验、讨论、练习、复习、自学。学科本质模块包含3个基本要素：知识本质、物理方法、物理思想。

物理课堂分析框架结构图如图1所示。

3.2 界定变量要素

1）教学方式的要素

①讲授：讲授是指教师在课堂上运用通过口头语言，对物理知识进行现象描绘、事实叙述、概念解释、原理论证、规律阐明和问题分析等时采用的教学方式。

②问答：问答是指教师或学生提出问题并做出语言或动作反应的教学方式。问答包括教师问答和学生问答两种方式。教师问答指教师提出问题或对问题做出反应，学生问答是指学生提出问题或对问题做出反应。

③实验：实验是指使用一定的设备和材料，通过控制条件的操作过程，对研究对象进行观察与分析的教学方式。实验包括教师演示实验、学生分组实验和师生互动实验。

④讨论：讨论是指为解决某个问题而进行探讨、争论以获取知识的教学方式。讨论包括学生互动讨论和师生互动讨论两种方式。

⑤练习：练习是指学生运用所学知识回答问题或分析、解决实际问题或计算习题的教学方式。

⑥复习：复习是指对已有知识、生活经验进行回忆达到温故知新或归纳目的的教学方式。复习包括教师复习小结、学生复习两种方式。

⑦自学：自学是指学生使用文本资料（如，教材、学案等）或视频资料对某一问题进行独立学习的教学方式。

⑧其他：其他指上述七个要素之外的教学方式，如，教师板书、组织教学、准备实验仪器、调试设备等，课堂无序混乱也归属于此类。

2）学科本质的要素

物理学科本质要素是指物理核心知识点中所包含的物理知识本质、物理方法和物理思想三个基本要素，各变量要素界定如下：

①核心知识点：核心知识点是指中学物理某一课题学习的重点知识。

②物理本质：物理知识是人类认识物质运动规律和物质结构的具体成果，它包括物理现象、物理概念和物理规律。物理知识的本质，一是物理学视角的知识本源，二是物理教学中通过探究物理概念和规律的建立过程来挖掘与理解其物理涵义。

③物理方法：物理方法是认识与理解物理知识的工具和手段。物理方法，从宏观研究方法视角可以分为实验方法、归纳方法与演绎方法、比较与分类方法、分析与综合方法、科学假说方法、理想化方法等；从微观学习方法视角可以有实验方法、数理方法、理想化方法、归纳方法、演绎方法、类比方法等。

④物理思想：物理思想是研究物质的运动形式、内在规律和物质基本结构的客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果。物理学思想，一般是指宏观物理思想，如，“物质的思想”“运动的思想”“对称的思想”“守恒的思想”“相对的思想”“时空的思想”“场论的思想”等。本研究中的物理思想，仅限于中学物理知识所涉及的微观而具体的物理思想，如，实验思想、守恒思想、近似思想、定量思想、对称思想、理想化思想等。

3.3 分析量表

1）物理教学方式分析量表

将物理教学方式的七个要素加其它以自然数顺序编码：1讲授、2问答、3实验、4讨论、5练习、6复习、7自学、8其他，对应地以教师活动T（Teacher）、学生活动S（Student）、师生互动ITS（The Interaction Between Teachers and Students）为教学体位进行编码。形成表2的教学方式分析量表。

2）学科本质分析表

将物理学科本质的三个要素——物理本质、物理方法、物理思想进行编码：物理本质PN（The Physical Nature）、物理方法PM （The Physical Method）、物理思想PI（The Physical Idea），并形成效果判断（好A、中B、差C）的等级判断标准，形成表3的学科本质分析表。

3.4 分析量表的使用

1）教学方式分析量表的使用

在对实际课堂过程或课堂录像进行分析时，从t=0开始，以15秒为时间间隔（△t=15 s），每15秒为一个时间采点，看此时是何种教学方式，记录下来，填入教学方式分析量表。

2）学科本质分析表的使用

对核心知识点的建立或解释过程进行观察，判断物理知识本质、物理方法、物理思想的体现情况，找出典型段落，进行好A、中B、差C等级判断，填入学科本质分析表。

应用《物理课堂教学分析框架》对物理课堂教学进行分析，期望对物理课堂教学研究提供一个参考工具。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]David Hopkins. A Teacher's Guide to Classroom Research[M].Open University Press，1993.

[3]Thomas L.Good， Jere E. Brophy. 陶志琼，等，译.透视课堂[M].北京：中国轻工业出版社，2002.

[4]IEA.TIMSS 2003 International Mathematics Report [M].Boston College： IEA.2005.

[5]Martin， M. O. etc. TIMSS 2007 science report [EB/OL].http：//timssandpirls.bc.edu/.2008