初中物理核心素养与关键能力的研究

李宝银

(海安县紫石中学，江苏 海安 226600)

为在国家统一的课程标准基础上,从学科层面探索建立具有江苏特点的质量标准,为全省的基础教育质量监测提供基本的依据,[1]从2015年开始,启动实施“学科核心素养与关键能力”研究工作.现将研究成果进行简单介绍.

1 核心素养与关键能力的内容结构

初中物理核心素养是具有初中物理特征的,适应学生个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力.物理核心素养是物理课程目标的集中体现,是在物理学习过程中逐步具备的良好思维品质、掌握的科学探究方法、形成的物理观念,以及养成的科学态度与责任.基于这种认识,以及北京师范大学郭玉英等“中小学物理学科能力表现研究”的成果[2],认定初中物理核心素养由“概括理解”、“实验探究”、“实践运用”和“求实创新”4个方面构成,每个学科核心素养包括2～3个关键能力,框架结构如图1所示.

图1 核心素养与关键能力的内容结构

(1) 概括与理解是学生在进行物理知识学习的过程中表现出来的能力.具体表现为能否完成观察和回忆、提取、辨识、概括、建模、推理等物理学习理解活动.

(2) 实验与探究是指学生在观察、实验和科学探究过程中表现出来的能力.具体表现为能否根据实验目的,选择适当的器材,应用科学方法设计实验,正确使用测量工具和器材进行实验操作.能否在问题驱动下按照科学的规则进行探究学习活动.

(3) 实践与应用是指学生综合运用物理知识解释自然现象和解决实际问题中表现出来的能力.具体表现为学生能否完成分析和解释与物理有关的实际情景问题、进行推测与推理、借助适当的思想方法来解决实际问题等应用性实践活动.

(4) 求实与创新是指学生在学习与问题解决中要有证据意识,能够合理地进行知识迁移以期有新的思考和发现,具有质疑和实证、知识迁移的能力.具体表现为能否进行较为复杂推理、创意设计、评价反思、知识和方法迁移到新情景等基于物理知识的创新性活动.能否尊重实验事实和自然规律,有依据得出结论,对现有的结论有质疑和求证的意识.

2 核心素养与关键能力的行为表现

学科核心素养是一种学科内在品质,在应对现实情境问题时,表现为解决处理问题的一种能力——核心素养的关键能力.这些关键能力在学科发展过程中经过长期的积淀而形成,支撑学科的过去、现在和未来,有着自身的行为表现.例如,“设计与操作”、“思想与方法”的行为表现如表1所示.

表1 关键能力的行为表现

3 核心素养与关键能力表现的水平划分

在学生样本的行为表现进行观测研究的基础上,对核心素养与关键能力表现水平进行科学合理的划分,是测试学生核心素养与关键能力的关键步骤.基于江苏省学业质量监测考试所获得的数据,遵循书签法的主要步骤流程进行水平划分,将初中物理关键能力的表现水平分成了3个层次.例如,几个关键能力的水平描述如表2所示(注:限于篇幅仅对本文所涉及的关键能力水平进行描述).

表2 关键能力的水平描述

续表

4 核心素养与关键能力的水平测评

核心素养与关键能力水平的测量与评价,是根据考生完成某一学科标准水平的试题(核心素养与关键能力测试工具)来解释考生的知识与技能、方法与能力;参照定义的标准水平(核心素养与关键能力表现的水平描述)来解释考生在考试中的表现.关注的是考生学科内容的掌握程度,以及学科核心素养与关键能力的表现水平,而不是学生在群体中的相对位置.试卷由选择题和解答题组成,没有通常的填空题.选择题用来考查《课标》对学生的基本要求;解答题的开放度较高、难度也较大,用于衡量学生高层次的认知水平和解决问题的能力.选择题和解答题的比例约为4∶1,也会根据命题的实际情况有适当的调整.现在结合两道测试题,对其进行介绍.

图2

例1.(2016年江苏质量监测题)如图2所示,小球静止在弹簧上方(小球和弹簧不相连).如果这时小球所受的重力突然消失,下列关于小球的说法正确的是

(A) 静止在原位置.

(B) 始终加速上升.

(C) 先加速后匀速.

(D) 始终匀速上升.

本题是“根据一定的事实和条件,利用力与运动的知识,进行分析判断”.从“概括与理解”的角度考虑,选择正确答案的学生,达到“能根据已有知识进行科学推理,获取新的结论”的水平层次——“概括与推理”中“水平3”的级别.

假设物体重力消失后的情况,这种现象实际生活中是看不到的,在此实际上是根据一定情景运用物理知识的科学假设,从“实验与探究”的角度考虑,选择正确答案的学生,同时达到“能对他人提出的猜想、推测或假设的合理性做出判断” 的水平层次——“问题与猜想”中水平3的级别.

例2.(2014年江苏质量监测题)炒菜时打开料酒瓶,会闻到酒精的气味.某学生想,这样时间长了会不会使酒的浓度降低呢?于是,他在实验室用两个相同的烧杯,分别装入105 g的料酒和水,每隔一段时间,测出杯中液体的质量,得到的实验数据如表3所示.

表3 实验数据

从表中数据你能得出什么结论?请对你的结论作出解释.

答案1.结论:时间长会使料酒的浓度降低.解释:第1天到第2天,水的质量减少量(105—101.2)g=3.8 g;料酒的质量减少量(105-94.4)g=10.6 g;料酒中的酒精和水同时在减少,其中水的减少量少于3.8 g,则其中酒精的减小量多于(10.6—3.8)g=6.8 g>3.8 g.同样的推算第2天到第4天也有这样的特点.可见相同条件下,酒精的蒸发比水快,时间长会使料酒中酒精的浓度降低.

从实验与探究角度考虑,学生需要纵向计算和横向比较,还需要有对控制变量的正确认识,达到“采用合适的方法对数据进行处理,根据证据对猜想与假设做出合理的判断,解决提出的问题并得到实验结论”的水平层次——“证据与论证”中水平3的级别.

从实践与应用角度考虑,实验结论的解释,达到“综合运用物理知识,对比较复杂的物理现象和实际问题进行正确解释,语言准确、思路清晰、表述完整”的水平层次——“分析与解释”中水平3的级别.

从求实与创新角度考虑,学生不是根据文本介绍的过程或生活经验进行判断的,而是在数据的纵向计算和横向比较中,真正发现了“酒精的蒸发确实比水的蒸发快”.说明其实证意识很浓,达到“能尊重事实,有依据地做出结论,对未经证实的结论主动求证”的水平层次——“求实与质疑”中“水平3”的级别.

答案2.结论:时间长会使料酒的浓度降低.解释:料酒和水的质量相同,相同时间内,料酒减少的质量比水多,说明酒精的挥发比水快,时间长了酒精在料酒中所占的质量比就降小,水在料酒中所占的质量比就变大,因而料酒的浓度有所降低.

从实验与探究角度考虑,学生虽然也对数据进行了纵向和横向比较,但相对于“答案1”而言,他们对数据处理是肤浅的,只能认定其达到“初步对数据进行处理,根据证据对猜想与假设做出合理的判断,并得到实验结论”的水平层次——“证据与论证”中水平2的级别.

从实践与应用角度考虑,答案2对结论的解释运用的是生活经验“挥发”,不是物理知识“蒸发”,因而不具有“分析与解释”的行为表现.

答案3.结论:时间长会使料酒的浓度降低.解释:蒸发时刻在进行,而酒精蒸发的速度大于水的蒸发速度,所以料酒的浓度会降低.

从实践与应用角度考虑,达到“能应用物理知识,对物理现象和实际问题进行正确的解释”的水平层次,没有达到“语言准确、思路清晰、表述完整”的水平层次,对应于“分析与解释”中水平2的级别.

从实验与探究角度考虑,虽然结论正确,但没有对数据进行分析求证,没有“证据与论证”的行为表现,也没有“求实与质疑”的行为表现.

答案4.结论:时间长会使料酒的浓度降低.解释:因为第4天时候,水的质量比料酒的质量大,说明料酒中酒精会随时间的变化而蒸发掉的,所以料酒的浓度会降低.

从实践与应用角度考虑,这样的解释虽然有些道理,但是不完整,也不严谨,只能认定达到“能应用物理知识,对物理问题进行初步解释”,没有达到“正确的解释”的水平层次,对应于“分析与解释”中水平1的级别.

显然,核心素养与关键能力测评时,解答题根据答案的学科能力表现的水平高低来分层.“高水平的回答”对应的是高级别的学科能力表现;“低水平的回答”对应的是低级别的学科能力表现.这种以学生的真实反应(答案)作为制定标准(水平层次)的依据,是为了鼓励学生提出不同的观点,这也充分体现了核心素养与关键能力的测评以学生为本的思想,期望学生发表自己的个性,提出具有创造性的想法.

另外,核心素养与关键能力测评的阅卷,对学生的回答不是直接赋分,而是给出具体的编码.例如,若把“答案1”的编码输入电脑,计算机系统就会自动判定出这个学生的原始分和标准分,并分别归类到“证据与论证”、“分析与解释”以及“求实与质疑”水平三之中. 若把“答案4” 的编码输入电脑,计算机系统就会自动生成远低于“答案1”的原始分和标准分,将其归类到“分析与解释”水平1之中.

1 江苏省基础教育质量监测中心办公室等.江苏省义务教育学科核心素养与关键能力框架(试行).2017,05.

2 郭玉英等.物理学科能力及其表现研究[J].中学物理教与学,2016(12):3-9.