为了物理学科核心素养发展的学习诊断：概念、路径与内容框架

摘 要：学习诊断是实现精准教学、促进个性化学习、落实核心素养目标的必要条件.本文从学习诊断的概念、路径和内容框架三个角度展开讨论：探讨学习诊断的内涵、特征与分类;基于学习诊断内涵，分析物理学习诊断的一般路径，包括问题描述、因果解释、拓展整合与矫正建议四个方面;基于物理学科核心素养的构成和认知过程建构物理学科核心素养学习诊断内容的（3+2）×3框架.

关键词：学习诊断;物理学科核心素养

文章编号：1008-4134（2020）01-0002 中图分类号：G633.7 文献标识码：A

作者简介：张玉峰（1973-），男，山东泰安人，博士，中学高级教师，北京教育科学研究院基础教育教学研究中心教研员，研究方向：物理课程与教学论.

教育心理学家奥苏贝尔指出，如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已知的内容.弄清了这一点后，进行相应的教学[1].要弄清楚学生已知的内容就需要对学生学习情况进行精准诊断.中共中央和国务院在2019年颁发的《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》中明确指出，精准分析学情，重视差异化教学和个别化指导[2].只有基于精准的课前学习诊断，才能实现因材施教，避免重复训练与超出学生能力所及范围的训练，对学生学习的困难点施行精准教学，提高教学的针对性，从而提高教学效率，实现学科教学从“大水漫灌”到“滴水滴灌”;由于每个学生的知识基础、能力水平、兴趣爱好、认知路径等方面各不相同，因此要实现每个学生的充分发展，促进学生个性化发展，需要进行学习诊断;只有在精准诊断的基础上，抓住学生素养发展的关键点，真正有效落实核心素养发展目标.因此，对学生学习情况的诊断是實现精准教学、落实个性化学习理念、落实核心素养目标的必要条件.

在学科教学实践中，教师进行学习诊断的依据是多方面的，包括教师的教学经验，以及通过测试、访谈等手段获取的实证数据.但在学习诊断实践中往往缺乏明确的诊断内容框架和操作程序;同时，由于教师经验来源是过去对所教学生的观察所获得的，过去的经验对当前的学生也不一定完全合适.因此，教师对学生学习情况诊断的精准程度不够高，从而影响教学的有效性，不利于物理学科核心素养目标的达成.

综上所述，为了提高教学的精准程度并解决教学实践存在的问题，本文首先基于已有学习诊断的相关研究，探讨学习诊断的内涵、特性与分类;然后基于学习诊断的内涵，分析物理学习诊断的一般路径;最后基于物理学科核心素养的构成和认知过程建构物理学科核心素养学习诊断内容框架.

1 物理学习诊断的概念探讨

由于研究目的、内容、手段等各不相同，研究者们对学习诊断的概念界定、特性与类型等方面并未形成共识.下文基于已有研究成果并结合学科教学实际，主要探讨从理论层面展开对学习诊断的相关讨论.

1.1 学习诊断的内涵

诊断是一个具有普遍意义的词汇，是通过各种技术、手段和方法来全面深入了解对象，并在发现、分析问题，评价判断的基础上做出详尽的分析报告的过程.仅在教育领域，研究者就从课程、学习、教学等不同角度对学习诊断做出了不同界定，研究者还界定了与学习诊断内涵比较接近的认知诊断测验、课程学习诊断、课前学习诊断等概念.认知诊断评价主要是通过测验的形式，来了解个体和群体在测验上的表现，进而对其认知水平发展状态进行评价，并在此基础上提出改善个体认知状态的辅助方案和针对性建议[3].所谓课程学习诊断是指运用科学的方法，测查出学生在课程学习中的病理现象，分析其形成的原因，并据此提出相应的矫正策略的一种教育实践活动[4].课前学习诊断是指基于教师经验与实证数据发现、描述学习者在课前学习的过程与结果中存在的具体问题表现，并且在对具体问题表现产生的根源做出因果解释的基础上判定学生的课前学习状况[5].

综合上述与学习诊断相关的概念，结合学科教学实际需要，为了更充分利用诊断信息，发现学生在其他学习主题或者领域中的类似问题并及时矫正，提高教学针对性并引导学生学会自我诊断，在根据学习诊断结果提出有针对性教学建议或者开发相关课程之前，应增加对学生可能存在的其它问题的拓展并整合这些问题的环节.因此，本研究中，学习诊断是指基于教师经验以及通过测验、访谈等获得的学习数据，发现、描述学生学习中存在的具体问题，并且对问题产生的根源做出因果解释，进而基于问题描述和因果解释拓展整合学生在学习其他内容时可能存在的类似问题，最终对学生的学习状况做出判定并提出改善学习的方案和针对性建议.概括起来，根据本研究对学习诊断的概念界定，学习诊断应该包括问题描述、因果解释、拓展整合、矫正建议等四个要素，如图1所示.

1.2 学习诊断的特征分析

诊断性是学习诊断的首要特征.学习诊断是为了发现教与学的过程中存在的问题，目的是为了改进教与学，而不是为了区分、选拔、甄别学生;为了更准确地把握学生的学习情况，也为了从更深层挖掘并解释学生的学习现状并对后续学习进行精准预测与有效干预，学习诊断强调对认知过程的诊断，而不仅仅是对学习结果的检测.从这个意义上讲，诊断功能需要进一步聚焦为促进学生核心素养发展.

学习诊断的内容是综合的.既包括学生学习的过程及其影响因素，也包括学习的结果.具体来说，学习的过程包括学习的内容、难度与时间的安排，学习的方法与习惯等方面;学习的结果包括知识、技能、观念、思想方法、科学思维能力、科学探究能力、科学态度与责任等方面的内容.正因为学习诊断的内容是综合的，学习过程或者结果往往具有多种属性，这些属性之间是彼此关联的，并不是完全独立的.内容的综合性还决定了学习诊断的多因素性，具体表现在学习过程的影响因素是多样性的，以及问题难度影响的因素也是多样性的.

学习诊断的手段和依据是多元的.由于学生的学习结果和过程既有量的不同，也有质的不同.量的差异为定量测量提供了基础，质的不同为定性分析提供了基础.因此，可以根据学习诊断内容的质与量的不同，而灵活选择合适的定性或者定量测量手段，也或者采用定性与定量相结合的手段.诊断依据也是多方面的，既包括教师的教学经验，也包括通过测试、访谈、作品分析等手段获取的实证数据.需要指出的是，教师的教学经验，特别是具有多年教学实践经历的教师的教学经验，往往是基于长期教学实践对学生的观察、测试、对话中逐渐形成的，具有较高的可信性，因此可以作为学习诊断的证据.

学习诊断具有多过程性.具体包括发现并描述问题表现，对问题产生的根源做出因果解释，根据已经发现的问题推断学习中的类似错误，对学习情况做出判定并提出矫正建议等具体过程.这些不同的学习诊断过程并不是独立的，彼此联系在一起.

学习诊断的结果具有间接性，受到多因素的影响.学生的素养与能力往往是内隐的，无法直接测量，只能通过学生的学习过程与结果表现出来，进一步通过外显的学习过程或者结果反过来推测学生的素养与能力发展状况，因此学习诊断具有间接性.学习诊断结果的间接性必然导致学习诊断往往存在较大测量误差.

1.3 学习诊断的分类

由于研究者的研究目的、内容、思路与方法不同，学习诊断的分类也是多种多样的.从诊断的目的和功能看，既可以是课前的摸底性诊断，也可以是在课堂中的形成性诊断，还可以是课后的反馈性诊断.根据学习诊断的内容不同，可以对学生的认知目标进行诊断，例如针对知识、技能、能力、素养、学习能力等方面的学习诊断;也可以对学生的非认知目标进行诊断，例如学习兴趣、学习态度、价值观、社会责任感等方面的学习诊断.从学习诊断的手段或者定量化水平看，诊断可以分为定性诊断和定量诊断.例如，测验法、问卷调查法等定量诊断方法，课堂观察法、访谈法、口语报告法、卷面分析法等定性诊断方法.这些方法各有优势，测验法和问卷调查法等方法可以对大样本进行诊断，并且可以获得定量数据，但往往对变量间因果关系的深层挖掘不够，不容易形成因果解释;而观察法、访谈法、口语报告法等方法则可以弥补定量诊断的不足.

在教学研究和实践中，可以根据诊断对象、目的、内容等方面的不同而采用不同的学习诊断方法.因此，需要根据学科特点和教学实际需要，在弄清楚各种诊断方法的可行性和特点的基础上，选择合适的方法进行学习诊断.

2 物理学习诊断的一般路径分析与要求

从宏观上讲，学习诊断首先要确定诊断目的，也就是要确定通过诊断解决什么问题;然后，根据诊断的目的收集信息并分析信息，对学生的学习做出合理的判断.根据上文中对学习诊断的内涵界定，结合物理学科特点和学习特点，可以把物理学习诊断的具体路径做出以下规划.

2.1 问题描述

根据学生的学习行为表现或者结果，例如学生问题解答的结果、卷面情况与访谈结果等，结合教师所掌握的学习心理学等方面的知识和在长期日常教学中逐渐形成的经验，发现并描述学生在学习过程和结果中存在的知识、技能、方法与策略等层面的具体问题.

因此，问题描述的主要依据包括两部分：一是学生学习行为的表现和学习结果，包括定性和定量数据两類数据;二是教师在日常教学中长期积累的教学经验和所掌握的学科教学知识.

问题描述应力求具体，不可简单把学生的问题描述为粗心、马虎、知识欠缺等，这样的问题描述不利于发现深层问题，而应该具体从物理概念、规律等知识，解决问题的方法、技能与策略等方面的缺乏或者错误等角度进行描述.

2.2 因果解释

根据学生学习问题的具体描述，根据所掌握的学习心理学等知识以及教与学的相关经验，从学生内隐的（跨）学科观念、认识方式、学科能力、价值观念、学习习惯等学科素养层面寻求产生错误的可能原因.

因果解释更多从学生内隐的素养层面进行挖掘，而问题描述则更多是从相对容易外显的知识、方法、技能等层面进行.

问题产生的原因往往是多样化的，因果解释需要分析所有可能的原因，而某一位学生可能是因为其中的一个原因而导致错误.之所以要分析所有可能的原因，目的是更全面的矫正，以免后续学习中再次出现错误，提升教学的有效性.

2.3 拓展整合

根据对学生学习问题产生的多种原因的追溯，根据学科知识特点、认知规律以及教与学的相关教学经验，拓展学生在其他内容的学习中还可能会产生的错误，并把这些可能的错误按照一定的线索（如认识方式、相似的知识特点等）进行梳理整合，概括出不同错误类型.

拓展是发散的过程，而整合是概括归类的聚合过程.拓展是整合的基础，而整合是拓展的目标.可以从问题情境，解决问题所需要的知识、技能、思想方法、认识方式、能力，以及思维障碍或者易错原因等方面的相似性，对学生可能出现的问题进行拓展整合.

拓展出的错误仅仅是在学习中可能产生的错误，而不是必然出现的错误，拓展整合的目的是，对未来的学习可能产生的错误做出预测并防患于未然.

2.4 矫正建议

针对学生学习的具体问题、因果解释及其拓展整合的结果，依据教与学的规律，对团体（班级、学校、区域的学生群体）或者个体提出教或学的具体建议.

矫正建议具有定向性，可以定向于某一个具体物理问题，也可以定向于拓展整合的一类物理问题，还可以定向于学生的知识、技能、思想方法、认识方式、能力等不同方面.矫正建议的对象既可以是教师，也可以是学生，包括个体与群体，可以根据学习诊断的目的和要解决的问题，结合教与学的实际情况确定.

以上学习诊断路径中的四个方面并不是截然分开的，是彼此联系在一起的，只是从学习诊断可操作的角度进行过程分解，在诊断实操中既要整体设计，又要按步骤有序实施.

3 物理学科核心素养学习诊断内容的（3+2）×3框架

首先依据《普通高中物理课程标准（2017年版）》（以下简称“2017年版物理课标”）中“学业质量标准”的学科核心素养维度，并结合“中国学生发展核心素养框架”和《关于教育体制和机制改革的意见》文件中对“关键能力”的要求，确定可以通过纸笔测试进行测量的物理学科核心素养的具体要素，建构基于物理学科核心素养的物理学习诊断的内容框架，作为物理学科核心素养诊断性测试的一级指标.然后，为了实现对学生学习过程和结果进行诊断的目的，把可测量的物理学科核心素养分为认识领域和认识方式两类，并且从认知过程的角度分解一级指标，作为物理学科核心素养诊断内容框架的二级指标.

3.1 物理学科核心素养学习诊断内容的整体框架

2017年版物理课标的特色是凝练出包含物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个要素的物理学科核心素养课程目标，并且在此基础上进一步划分学业质量水平.分析物理学科学业质量水平可以发现：物理观念的水平可以从物理概念、规律的理解，以及应用这些概念、规律解决物理问题两个角度进行评价，即概念理解与问题解决两个方面.考慮到科学态度与责任不容易通过纸笔测试的实际情况，本研究不把物理学科核心素养中的科学态度与责任列为学习诊断的内容.需要说明的是，这里的概念既包括通常所说的具体物理概念，也包括物理概念与物理概念之间的关系，即物理规律;也就是说，这里的概念是物理概念和规律的统称.因此，依据2017年版物理课标，物理学科核心素养学习诊断内容应该包括概念理解、问题解决、科学思维与科学探究四个要素.

从我国基础教育的现状看，学科教学更加重视基础知识、基本技能的培养，而相对弱化学生学习能力的培养.我国也于2016年提出包括“文化基础”“自主发展”和“社会参与”三个方面的“中国学生发展核心素养框架”，紧接着2017年在由中共中央办公厅和国务院办公厅联合下发的《关于教育体制机制改革的意见》中明确提出，在培养学生基础知识和基本技能的过程中重点发展学生的“认知能力”“创新能力”“合作能力”和“职业能力”四种关键能力.因此，不管是从学生应对未来社会发展要求和满足自身可持续发展的需求的角度看，还是我国的基础教育实践现状看，基础教育阶段的学科教学应凸显对学生建构新知识能力，并把新建构的知识迁移应用于新情境中的能力.基于此，本研究把新知建构能力作为物理学科核心素养学习诊断的一个方面.

综上所述， 物理学科核心素养诊断性评价的内容框架由五个方面的核心素养要素构成：概念理解、问题解决、新知建构、科学思维、科学探究.这五个方面的核心素养要素既相对独立又相互影响，具有不同的属性.概念理解、问题解决、新知建构三个方面属于人们探索客观世界的认识领域.科学思维与科学探究两个方面属于人们探索客观世界的认识方式.物理学有其独特的认识领域和认识方式，即物理学认识领域和物理学认识方式.所谓物理学认识领域是指从物理学视角所研究的内容和对象的总和.所谓物理学认识方式是指从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识过程中，所使用的思维模式（路径）或者信息处理对策.从学生学习的角度看，特定的物理学认识领域与特定的物理学认识方式的相互作用表现为学生使用某种物理学认识方式探索客观世界的某个物理学认识领域，例如概念理解与科学思维的相互作用表现为学生通过建模、科学推理与论证、质疑创新等方式建构概念.

3.2 物理学科核心素养学习诊断内容框架的具体指标

根据物理学科内容特点和认知过程特点，从指标可测量和教学实践可操作的角度，对上述五个方面的核心素养要素分别做出界定.概念理解是指弄清楚事实或者经验与概念，以及概念与原有知识体系间实质性联系的认识活动.问题解决是指在具体问题情境中经历表征问题、寻求解决方案以及执行和监控解决方案实施的认识活动.新知建构是指将获取的新信息与已有知识经验建立有意义连结，并产生出新的观点、知识或者方法的认识活动.科学思维是指从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系进行认识的过程中所使用的认识方式.科学探究是指学生基于观察和实验用以获取知识、解决问题，从物理学视角对客观事物进行认识的过程中所使用的认识方式.这五个方面共同构成物理学科核心素养学习诊断内容框架的一级指标.

为了实现精准的命题测试和诊断，本研究分别对不同属性的一级指标进行细化，从认知过程角度分解一级指标的各要素，提取认知过程中的关键点，形成指向更加明确的二级指标.最终建构了具有5个一级指标、15个二级指标的物理学科核心素养学习诊断内容的（3+2）×3框架，其中，“3+2”中的“3”是指具有认识领域属性的三个物理学科核心要素，“2”是指具有认识方式属性的两个物理学科核心要素，最后一个“3”是指每个一级指标分解为3个二级指标，如表1所示.

4 物理学习诊断研究的规划与展望

在完成物理学习诊断的概念界定、诊断路径分析与要求、诊断内容框架研究的基础上，北京高中物理教学研究团队规划进一步对物理学习诊断从各层面、各角度展开系统研究.首先，开发精准学习诊断的定性与定量工具与案例，具体包括基于问题解决卷面的定性学习诊断案例，包含5个一级指标和15个二级指标的物理学科核心素养诊断性评价测试卷等;其次，选择具有代表性的样本进行物理学科核心素养诊断性测试，并对各级指标的测试结果进行讨论，以及基于测试结果提出精准教学建议;最后，依据诊断结果和教学建议开发精准的素养课程并实施教学.这些多层次多角度的研究成果将有计划地刊登在《中学物理》期刊.

参考文献：

[1]郭玉英. 中学物理教学设计[M].北京：高等教育出版社，2017.

[2]何石明.《中共中央国务院关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》影响了谁[J].北京教育，2019（08）：20-21.

[3]罗照盛. 认知诊断评价理论基础[M].北京：北京师范大学出版社，2019.

[4]皇甫倩. 基于化学学科核心素养的课程学习诊断[J]. 教育与管理，2018（8）：47-50.

[5]张玉峰.核心素养导向的北京高中物理新课堂[J].物理之友，2018，34（10）：4-6+10.

（收稿日期：2019-12-03）