“云时代”培养中学生物理核心素养与学习能力的调查与分析

于 海，齐 颖，张 勇，王 涛，徐井华，闫松伟，付沙威

在移动网、互联网、广播电视网大力融合的背景下，4G（5G）/LTE移动通信网络技术、基于云计算为技术核心的互联网技术、双向互动式有线电视网技术的应用、推广和发展正方兴未艾［1-2］.说明以这些新技术为核心特征的“云时代”已经到来.

在世界教育领域中，“云时代”也正积极展现着教育云、学习云等新教育形式.通过手机移动学习终端、有（无）线网络学习终端（PC机、IPAD等）、互联网电视机等有线电视终端等各种智能终端访问的新型学习方式——移动学习（M-Learning），迅速受到师生的青睐，其中对多元化APP手机教育软件的开发和推广最为如火如荼［3］.与传统面对面的学习优势充分融合，学习时间和空间变得更为自由；对课程、授课教师、学习内容、学习方式的选择变得更为广泛和个性化；师生互动、生生互动、师师互动的渠道更为畅通［1］；教育模式从“以教师为中心”转向“以学生为中心［3］”.在大数据教育信息调控下，教学过程中教师的主导、启发和扶植作用发挥得更加充分.这将是“云时代”鲜明的教育特征.依托“云时代”技术并融合传统优势的新型学习方式，基础教育新一轮课程改革正在升级.

作为新课改升级的重要内容之一，学生核心素养与学习能力的培养一直备受关注.但根据知网数据，篇名包含核心素养和学习能力的研究文章，自2016年始才49篇，而涉及“云时代”培养中学生物理核心素养与学习能力的尚无.另外，由于“云时代”大数据多元信息相关显性增强，培养中学生核心素养和学习能力的涉及因素的显性相关也会增强.本文将由此出发，以中学物理学科为例，面向当前国内对培养中学生物理核心素养（物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任［4］）与学习能力（基本能力、拓展能力和创造能力［5］）的认知和行为情况进行了随机抽样调研，为各学科核心素养与学习能力的培养提供范式调查参考，为探寻深化新课改的关键环节，最终为提出宏观培养策略和微观阶梯方案提供有益的实践参考.

1 现状调查

1.1 调查情况

本文应用互联网最常用的专业在线问卷调查平台——问卷星，精心设计并发布定性客观问卷——“云时代”中学培养学生物理核心素养与学习能力的调查问卷（ID：34534694）［4-7］.在近 2个月的发布时间内，有效问卷215份，符合社会人员抽样最低数量200份范畴.涉及随机个案取样，获取到18个省市县镇中学现状信息.覆盖南北东西及各层次城市，代表性较广，虽抽样份数少，但在一定程度上能有效反映出当地培养的知行概况，特别是占比较大地区，能从个体中反映出较普遍的认知情况（答题分布如图1所示）.本文按照新课改物理核心素养与学习能力的基本理论，采用客观调查问卷方式在问卷星平台开展调查.总共26题（小于调查情绪极限30题），适合答题者短时间内迅速答出，在一定程度上反映了第一意识认知.题目内容涉及对培养背景、培养主体、核心素养和学习能力等4个方面26个题目的认知情况.其中，答题渠道、教龄、教育阶段、教学资源和教学方式共6题，旨在了解培养者对研究主题背景的基本认知.其余20题都围绕主体展开，目的是了解培养者对“云时代”中学生学习兴趣、物理核心素养和学习能力等基本培养内容的认知程度.以便基本弄清在培养认知层面与云时代需求的差距及其可能原因，促进培养策略研究的指向性、专业化和个性化的进一步提升.在数据分析方面，本研究主要运用问卷星平台进行数据统计和描述性分析，能较好地满足研究的基本需要，所得的统计结果能较好地反映本研究目的.

图1 答题分布

1.2 结果与分析

首先，调查“云时代”常用的终端类型和关注者教龄段人数比例，可为本文呈现外部技术环境和培养者优势因素.

从答题渠道比例看，见图2（a），使用移动4G网络的手机终端链接及微信平台提交的百分比以绝对优势压倒利用互联网固定PC终端链接答题的百分比.不难看出，在移动终端备受青睐的“云时代”，教师必须依托时代技术环境优势，培养中学生物理核心素养与学习能力才能事半功倍.在教龄方面，被调查者大部分为从教5～10年的教师；随后依次是11～15年、21～25年、26～30年；最少的是16～20年，见图2（b）.由此反映的培养认知大多来自于5～25年教龄的教师，该年龄段应该占各学校物理学科的大多数.其中，占比最大的5～10年教龄的教师是各校传承使命推进课改的主力，也是“云时代”中学生物理核心素养与学习能力的培养者，主体优势因素显著.

图2 答题渠道和教龄比例

其次，初高中阶段是从义务教育到非义务教育过渡，保持培养资源和策略的内在连续性至关重要.调查保持内在连续性的形式和内容情况，可为本文深入内部研究提供整体认知.形式上初高中并存学校具有连续培养优势，内容上教学资源来源和选择是各校保持连续培养的专业基础.

如图3（a），本项调查数据多数来自于独立的初中或高中学校，具有形式上连续培养优势的初高中并存学校占比少于三分之一.可能在形式上需要更多种恰当方式保持连续培养.教学资源来源的多选项数据显示，见图3（b），绝大多数教学资源来源于大数据互联网，部分来自于教材教辅书籍、手机APP软件，来自网络电视资源的最少.可见，大多培养者常用大数据互联网资源的同时，对纸质资源仍有所青睐，对网络电视资源稍显陌生.应用最多的教学资源类别显示，见图3（c），文字类占一半，视频类和实验类居中，图片类最少.以上数据说明，随着“云时代”技术迭代，连续培养从形式到内容的整体认知在理性拓宽，但速度和范围尚有欠缺，有碍提升连续培养的效率.

图3 教育阶段和教学资源

第三，教学方式和教学方法是贯穿连续培养全过程的核心环节.调查应用最多的教学方式和被认为最有效的教学方法，可为本文深入策略层面研究提供有利条件.

应用最多的教学方式前三项（传统教学、多媒体课件教学和多媒体优化组合教学）比例相近，传统教学稍高，见图4（a）.最后一项（网络教学）占比仅约0.5%.可见，目前应用最多的教学方式与“云时代”网络使用方式亟需衔接.而被认为最有效的教学方法选项中，探究式教学法占比最高，见图4（b）和4（c），任务驱动教学法略高于其他方法，讲授法最低，说明培养者很期待探究式学习法和任务驱动教学法优势发挥积极的作用.由上述策略层面呈现的情况可见，若将更多有利于培养中学生物理核心素养与学习能力的优质资源通过网络教学等具备“云时代”传播优势的教学方式呈现于高效课堂上，则有助于探究式学习法和任务驱动教学法发挥优势，使师生选择资源、参与评议的能力得到提升.

图4 教学方式、方法

第四，培养中学生学习能力是通过培养物理核心素养的具体内容体现的.学习兴趣是影响学习能力的首要因素.调查核心素养的最关注点、学习兴趣、学习能力的主要培养项、培养学生在运用和表达（物理思想、数理知识方法、分析讨论实际问题、自主实验）方面的注重点，可为本文深入具体操作层面研究提供必要数据.

如图5（a）所示，被动学习的比例几乎是其他三项的和，很大程度上桎梏了教师培养学生的情绪、层次和期许.积极的教师会调整培养物理核心素养的侧重点和关注点的方向和程度.侧重培养最基本的物理观念选项中运动和相互作用观比例最高，见图5（b），即教师认知物理动态观念的重要程度较深；培养物理观念中最关注方法的比例较平均，见图5（c），其中归类知识点和物理过程，拓展概念判断物理现象的选择稍高，反映出教师对学生学习能力多方提升有期许.从归类、体验到拓展是一个闭环渐进的过程.从拓展到新归类会形成良性循环.选择从归类到体验的比例却最低，说明少部分教师认知客观、行为得当.培养科学思维最关注的选项比例最高（未过半）的是推理清晰证据合理，建立物理模型解决问题，见图5（d）；培养科学探究最关注的选项比例最高（勉强过半）的是提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、解释问题、表达交流的能力，见图5（e）；培养科学态度与责任最关注的选项比例较高的两项依次是与时代接轨，让学生感受到课本知识在生活中的价值和通过各类科学资源，拓宽学生视野和理解科学的深度，见图5（f），反映了约1/3教师依托自身良好的专业素养，按照教育规律和实际应用步骤循序渐进地进行培养，但比例堪忧.

图5 学习兴趣和学科核心素养

基本学习能力最主要培养项中选实验和探索最多，见图6（a），表明34%教师能依据学科特点着力意识到位.在拓展学习能力最主要培养项中，多数选及时请教解决，见图6（b），即40%教师以问题为载体培养学生良好学习习惯，不空洞.培养创造性学习能力最主要项，占55%，见图6（c），选倡导自己发现物理问题（如研究性学习课题、课本上的疑点、习题错误等），说明这部分教师注重在质疑过程中培养创造性学习能力.培养运用物理思想、知识和方法分析一些实际问题最注重项，66%选将实际问题转换成物理问题的合理性，见图6（d），比培养科学思维调查数据高近20%，见图5（d），这说明多数教师能从实际认知建模的根本——突出主要矛盾的重要性，但上升到科学思维层面还有距离.培养表达物理思想最注重项，43%选解题步骤严谨，见图6（e）；培养运用数学知识、方法帮助解决物理问题最注重项中，48%教师注重科学探究的逻辑培养选推导和计算能力，见图6（f），表明近半数教师注重培养过程中提升表达物理思想和科学探究的质量和效率.在学习讨论物理问题最注重的培养项中，常讨论和研究合作两项选择最多并持平，见图6（g），反映出教师对经常性和研究课题两种方式分歧集中.显然前者是常态后者才能有效合作，仅37%能注重常态培养.认识到问题是创新开端的比例刚刚过半.培养学生自主实验对仪器实验室有教学和对外开放需要较多，见图6（h），反映培养动力不足.由上述具体操作层面的数据说明，很大程度上只能依赖教师以自身良好的专业素养，按照教育规律，因材施教，恰当实施培养行为，依据学科规律着力培养学生基本学习能力、拓展学习能力和创造性学习能力.

图6 学习能力和科学探究能力

最后，调查近年中（高）考题落实核心素养侧重项、“云时代”培养物理核心素养侧重点、学生管理和使用实验室情况、教师使用媒体熟练度、线上最需求的教育生态系统，可为本文获取具体能力考核和线上需求发展层面的研究提供依据.

参考近年中（高）考题编制方式，侧重落实物理核心素养项，55%选运用物理原理和方法，分析和解决真实情境的实际问题的能力，见图7（a），反映出该部分教师善于利用试题实施新课改落实核心素养.40%认为培养物理核心素养最重要的基石是确保学生对基础知识和基本思维方法的掌握，见图7（b），这表明教师对基本思想方法的基石地位的共识程度不高.根据“云时代”学生的学习方式特点，47%认为培养物理核心素养侧重点是在自主、交互学习中进行科学探究，见图7（c），表明教师对这种将物理核心素养进行落地操作共识程度不高.43%认为学生对物理仪器实验室管理、使用情况比较满意，见图7（d），说明对学生自主实验基本认可（一般以上76%）；47%选使用网络媒体工具比较熟练，见图7（e），这为培养学习能力和核心素养提供了基本技术保障；50%认为培养学生需要的云时代线上物理教育生态系统，最应该具备系统情景识别服务需求，高效资源调度，见图7（f），反映出半数教师有能力获取需求资源时，线上教育水平却滞后，在一定程度上影响了培养质量提升的时机与速度.

图7 核心素养考题和线上下教育生态

2 结论和建议

综上所述，结论如下：“云时代”移动终端的进化为本文提供了强大的外部技术环境优势；5～10年教龄培养者优势主体明显.在此基础上，本文整体保持培养资源和策略的内在连续性，却欠缺优势形式，培养者认知理性拓宽，但其速度和范围有碍提升培养效率.培养策略层面亟需衔接具备“云时代”传播优势的教学方式推进探究式和任务驱动式教学法发挥优势.具体操作层面上，学生学习兴趣的取向大大提升了培养难度，有专业素养的教师按照教育和学科规律恰当着力培养.在具体能力考核和线上需求发展层面上，对照新型学习方式特点，实施新课改、落实核心素养的程度有待提高.虽然学生自主实验比较满意，使用网络工具比较熟练，但“云时代”线上物理教育生态系统水平滞后依然是主体问题.

由以上结论反映出的五部分问题倾向，本课题组提出相应策略性建议.

首先，学校教育是促进“云时代”大数据与纸质资源传播和普及、担负教育传承和时代升级使命的主体.因此，“云时代”培养中学生物理核心素养与学习能力，要通过我国教育行政优势在形式和内容上保障学校教育有效培养策略的连续性.培养者理性认知的速度、范围、程度关乎知行完整体系的形成.

其次，在具备“云时代”优势的网络教学方式与实际教学方式未恰当优化衔接之时，从培养“云时代”中学生物理核心素养与学习能力的角度上看，缺乏海量优质资源依托，有碍高效课堂资源选择、参与评议等具体素养与能力的提升.然而，“云时代”教学方式和教学方法的优秀样本已经出现，并为中学教育一线教师熟知，例如：学而思、小猿、智学网、悦作业、作业帮等等，可以作为与实际教学方式衔接的借鉴.这可能为探索“云时代”培养中学生物理核心素养与学习能力的最优化教学方式和教学方法提供平台保障.

第三，在教师知行得当、比例与动力不足的背景下，建议主管领导应注意运用“云时代”优势激活引领和示范效应，为“云时代”培养中学生物理核心素养与学习能力提供的主体动力和水平保障.

第四，借助教师较擅长利用试题实施新课改落实核心素养、基本认可学生自主实验能力的优势，建议有能力、有动力地获取“云时代”资源的教师，在主管部门与大型优秀培训企业联合倡导的前提下，结合上述分析触及的影响培养及相关主要因素（体系完整、优化平台、主体动力水平等），与“云时代”培养中学生物理核心素养与学习能力的标准对照，深入了解线上水平滞后原因，促进培养策略研究的指向性、专业化和个性化的效率进一步提升.