2019年度中学物理教育教学研究综述——基于《中学物理教与学》论文转载情况分析

张海龙 马亚鹏

(1. 中国人民大学书报资料中心,北京 100872; 2. 银川市第九中学,宁夏 银川 750011)

1 统计分析

1.1 刊物转载排名

2019年中国人民大学书报资料中心复印报刊资料《中学物理教与学》共转载论文179篇,分布在30种刊物上．表1是排名前10位的刊物转载情况,其中,《物理教师》、《物理教学探讨》、《中学物理》、《中学物理教学参考》、《物理教学》、《物理通报》等物理教学专业期刊转载文章总计112篇,占总数的62.6%,与往年持平．

表1

1.2 作者单位、地域分布情况统计

以转载论文第一作者统计,来自中学、高校和教育科研单位的比例分别是54.2%、26.3%和19.6%．中学作者依然是主力,教育科研单位的转载数有所上升．地域分布方面,排名前五位的依次是江苏(51篇,占28.5%)、北京(28篇,占15.6%)、广东(19篇,占10.6%)、浙江(18篇,占10.1%)、上海和福建(各9篇,分别占5.0%),江苏依然独占鳌头,其他省份明显偏低．

1.3 基金项目文章统计

在转载的论文中,有74篇属于基金项目课题研究成果(其中国家级课题成果2篇,省部级课题成果39篇),占总数的41.3%,较往年大幅上升．

1.4 转载文章内容分类统计

2019年度转载文章按内容分类统计结果见表2．

由表2可知,除物理教学研究仍然占比较多,评价研究有所上升,教师发展和学生研究类文章严重匮乏．

2 重点与热点概述

2.1 物理观念

至于物理观念教育,目前有两种不同的路径,一是物理单元教学,通过对单元内容的重组,将学习内容置于单元整体之中,注重由物理概念到物理观念的提炼和升华,有助于超越“课时主义”的局限．如周栋梁指出“单元教学设计是物理观念形成和发展的必然选择,其教学的基本展开路径为‘聚焦单元内容体系→提炼单元观念性目标→构建整体性学习内容、设计整体性学习活动→整体规范化的微观教学设计→实施与评价’”．[3]二是回归物理思想史的观念演进教学,这种路径融HPS于物理教学,有助于增进学生对物理学科本质的认识．这方面的研究还不多见．

2.2 科学思维

科学思维是物理学科核心素养的重要组成部分,“课标”将科学思维分为模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素．研究者对科学思维做了大量翔实的研究．

一是科学思维的含义和结构．为了在物理教学中更好地培养学生的物理思维能力,首要的是搞清楚物理思维的内涵．董博清、彭前程从物理学科的基本问题出发,在剖析物理学科本质、挖掘物理理论特点的基础上,结合心理学对思维的研究,从思维的目的、内容、过程和方法4个方面建构了科学思维内涵结构模型．[4]俞国富重点研究了模型建构,分别对物理对象模型、条件模型、过程模型和理论模型及其建构方式做了梳理,指出可运用“抽象、理想简化、类比联想、等效替代和假设验证等方式建构物理模型”．[5]需要指出的是,在科学思维方法研究中,研究者较多关注逻辑方法如抽象、概括、分析、综合等,而对直觉、灵感等非逻辑思维的重视不够．

二是促进学生科学思维发展的有效教学策略．这些教学策略可划分为常规策略和非常规策略．其中,常规策略往往针对教学的过程或环节,有针对性地训练学生的科学思维,如有研究提出了下述教学策略: “(1) 挖掘教材,唤醒学生‘言必有据’的理性认识; (2) 建构模型,培养学生‘以理说理’的理性表达; (3) 优化问题,引导学生‘言必缜密’的理性质疑; (4) 联系实际,提升学生‘以理解疑’的科学思维”．[6]非常规策略主要体现在“思维可视化”技术的运用,具象化的思维导图是常用的策略．不过,在“思维可视化”研究方面,研究者较多关注思维导图等的绘制技术及其作用,[7]对其教学运用的讨论还较为初步．我们认为,“思维可视化”最重要的是,随着课堂教学的展开,充分地通过师生一起绘制思维导图,将教学内容的逻辑结构、学生的思维过程呈现出来,促进学生通过反思、评估等心理活动,实现认识结构的同化和重组,真正实现思维的发展．

2.3 科学探究及实验能力评价

科学探究也是物理核心素养的重要组成部分,“课标”将探究的要素浓缩为问题、证据、解释和交流4个要素,既是对教学实践中出现“食谱式”探究的“纠偏”,也为探讨科学探究教学的本然意蕴提供了契机．李艳青、胡扬洋认为,“在‘核心素养’时代,应寻找调和外在‘科学探究’形式和内在‘学生发展’的对策”,并基于三个视角提出重新思考“科学探究”教学,包括在“大概念—核心概念”视域下研究“科学探究”、加强“科学探究”教学心理研究、在教育公平的视野下审视“科学探究”．[8]陈建姣讨论了科学探究的开放性,并从问题、过程与方法、结论3个方面提出了相应的提高开放性的方法．[9]沙琦波认为在科学探究教学中通过“创设探究情境、挖掘探究内容、开拓探究工具、丰富探究形式、延伸探究结论”等策略可以促进学生对科学本质的理解．[10]上述研究对科学探究教学的深化有借鉴意义．

实验探究是科学探究教学的主要方式,学生的实验能力既是科学探究顺利进行的保证,也需要通过科学探究等方式来提高．因此,对学生实验能力的评估是值得物理教育者关注的问题．一是评价量规的研究．吕宏申、朱美霞从创新意识、内容评价和结果评价三个维度设计了高中物理学生实验创新素养评价量表．[11]冯彦颖对比了中国和澳大利亚高中物理实验能力评价量表和相应的测试题,指出澳大利亚(维州)更加侧重实验思想和实验方法的综合掌握能力,开放度更高．笔试评价方面澳大利亚(维州)试题综合题占比较大,语言表述能力要求更高,所考查实验完整度较高,更倾向于实验处理和数据分析阶段的考查,[12]这一研究有助于反思和完善我国学生物理实验能力评价量规的研发．二是对学生物理实验能力的实证研究．邢红军等通过实证研究发现,“物理实验的操作测试与纸笔测试之间属于低相关,两者无法完全相互代替”．[13]该研究引发我们对如何全面和真实评价学生物理实验能力的反思．叶兵基于大数据对学生在物理实验情境化试题中的能力水平展开研究,提出了真实再现实验场景、关注实验的操作细节、现场实施实验的操作片段等3条情境化命题策略,意图通过评价将做过实验的学生与未做过实验的学生区分来开,实现对实验教学的良好导向作用．[14]

2.4 基于核心素养的教学设计

近年来,基于核心素养的教学设计甚至成为物理教学论文的标准题目,物理教育研究者和一线教师以饱满的热情投入到这一问题的研究之中,发表了大量论文,主要集中在基于核心素养的教学目标设计、单元设计和教学案例3个方面．邢红军、童大振基于对核心素养研究趋势的分析,指出发展学生核心素养的关键环节是教学研究,并从物理高端备课研究的成果凝练提出物理教学设计的“四维”分析框架,分别是“厘清知识本质,彰显概念要义;显化科学方法,展现教学过程;点化学科思想,深化核心素养;重构课程顺序,引领教学逻辑”．[15]

从“双基”、“三维目标”到“核心素养”的发展被誉为是育人目标从“知识本位”向“素养本位”的转变,如何编制基于核心素养的教学目标是落实“课标”理念的重要一环．吴潇通过对2003版和2017版“课标”中目标陈述中关键词的统计分析,指出新“课标”在目标陈述方面有“知识目标趋于形成系统观念,能力目标更关注高阶思维能力的发展,物理课程培养学生科学态度的隐性功能有显性化和强化的趋势”等特点．[16]这一研究有助于从宏观角度理解“课标”的目标体系．梁旭具体研究了教学实践层面教学目标的不同陈述方法,指出应当根据思维过程和层级关系确定素养内容和水平．[17]张飞指出应根据物理核心素养的4个方面及其基本要素,结合“课标”中的学业质量水平具体设计教学目标,至于目标的叙写,则依然采用行为目标法．[18]这是因为行为目标具体、可操作、可评价．

劳动力整体素质低，导致了无法适应产业转型升级和城市化进程中对高素质劳动力的需求。归根结底，城市化是人的城市化。城市化的顺利进行必须建立在提高人的整体素质的前提和保证的基础上。但综合考虑，劳动力的整体素质仍处于偏低状态。根据第六次全国人口普查数据，中国常住人口 （15岁以下的人口）的文盲率为4.08%，比2000年的6.27%低2.64个百分点。技术严重不足在中国的工人。

前已述及,单元教学有助于学生核心素养的内化,这里的单元,不单指学科内容单元,更是课程和学习单元,包含了学习内容、学习目标、学习方法和学习评价等方面,研究者对单元设计的策略技术做了具体的研究．许帮正指出“单元目标设计应遵循学习进阶原则,教学方法设计需要注重问题链和资源载体(主要是实验资源)的设计,还应设计专题评价课”．[19]任晔以初中电学教学为例,分别展示了单元设计中围绕项目和围绕“大概念”等两种不同的内容统整方式．[20]

基于核心素养的物理教学案例研究也是一个研究热点,[21、22]这些案例研究,不只是对教学过程的简单描述,更强调从理论的视角对案例展开评析,使物理教学研究尽可能地上升至“就事论理”的高度．

2.5 物理核心素养测评

物理核心素养目标的落地内在地要求对学生物理学业及核心素养发展水平进行测评,测评包含测评标准的制定、测评试题的研制和测评结果的解释等方面．我国物理教育研究者对核心素养的测评展开了一些有益的探索．

一是测评标准的确定．高凌飚考查了学业水平评价体系的理念基础,认为评价体系兼具选拔性、终结性、形成性和反思性,指出“课标”通过建立学业水平考试制度、制定学业质量标准、提出主题模块的学业要求和以案例的方式说明如何开展日常的过程性评价等措施勾画出新的学业评价体系蓝图．[23]也有一些研究依据核心素养和学业质量水平设计开发了具体的物理教学评价量表[24]和表现性评价等级量表,[25]对实施评价具有借鉴意义,但这些量表多基于一定的理论推演,其科学性还有待实践之检验．

二是测评试题的命制．由于纸笔测试是相对公平的一种评价学生学业水平的方式,研究者对基于物理核心素养的考试命题做了研究．梁旭指出教师应学会运用“核心素养”语言“解构”问题解决对应的素养,并通过实例分析如何根据核心素养评价的需要选择和改编试题,以及根据试题的求解过程说明对应的素养要素、类型和学业水平,可操作性强．[26]陈阁、徐晓梅分析了试题命制中情境创设的表达和内容两个方面容易出现的问题．[27]针对试题编制的经验化倾向,有研究[28]围绕学业水平标准,在制定评价量表后,先对学生开展问卷调查了解学情后编制测试题,再通过测试促进学生发展,不失为一种有效的策略．

三是测评试题命制的国际对比研究．张萱、刘爱芬通过对比中国高考试题和美国NAEP物理试题,从增加动手表现题、重视诊断反馈功能、引入交互式计算机任务、增加题目数量以供学生选做等方面对我国试题命制提出建议．[29]张莹、桑芝芳研究了英国GCSE物理试卷,指出“GCSE物理试题大量采用图及图表,试卷不按题型分布而按知识点分布,试题的计算量和难度较小,情境多来源于生活以及关注学生知识的建构和物理思维的培养”等特点,情境的真实性、对学生物理思维的考查等值得我们借鉴．[30]邓磊,包雷对美国主流试题类型对科学思维能力的评价展开分析,指出美国试题对培养学生高阶物理思维能力有借鉴意义．[31]

另外,从转载文献来看,也有对基于物理核心素养测评的实证研究,[32]但总体上数量不多、质量不高,仍需加强．

2.6 物理科学实践活动

物理科学实践活动是物理教学学术的重要表现,近年来,国际科学教育的实践转向和STEM课程的开发等进一步彰显了物理科学实践的重要性．我国现有的教育背景下,开展物理科学实践活动的主要方式是物理实验创新和物理综合实践活动．

物理实验创新向来是我国物理教学的优良传统,尤其是以学生为创造主体的实验创新更是促进学生创新素养发展的重要途径．南京汤金波团队近年来对学生自主创新实验展开了丰富的理论研究与实验研发,逐步将学生自主创新实验发展为一种教学模式,分为情境、问题、思维、纠错、提炼5个环节．[33]丁玉祥在总结了“课后自主实验设计活动的项目设计、校内物理特色校本课程的内容设计、物理教材规定演示实验的补充改进、课后物理习题创新实践的实验转化、物理实验阶段备考复习的深度拓展和教材综合实践活动习题的创新实践”等开展学生自主创新实验的教学路径．[34]也有研究指出一些实验创新案例中存在的误区,[35]具有警示作用．

综合实践活动是与学科课程并列设置的基础教育课程,借助物理学科开展综合实践活动是发展学生物理核心素养的重要途径之一．研究者对物理综合实践活动的政策演进[36]、理论意义、课型和实践展开了研究．刘炳昇先生将物理综合实践课程定位为介于物理学科与综合实践活动课程之间的交叉课程,物理综合实践活动内容的设置也是他主编的苏科版初中物理教材的特色和亮点．[37]鉴于综合实践活动不可能在一节课内完成,孙红文按活动的阶段性将课型分类细化为发起准备课、阶段管理课、阶段汇报课、成果汇报课、专家点评及同伴互动交流课、人文教育课,[38]具有借鉴意义．

需要说明的是,物理科学实践活动尽管对学生物理核心素养的培育具有重要意义,但目前为止,囿于应试教育强大的阻尼作用以及开展实践活动需要更多的投入,其发展还很不均衡．推动物理科学实践活动的有效发展既有赖于物理教师教育观念的转变,还需教育行政部门和学校的大力支持．

3 启示与展望

对转载文献的具体分析可知,研究者对物理教育中的诸多问题展开了详尽的描述,丰富了我国本土物理教育研究的成果,为我国物理教育的发展奠定了扎实的专业基础．不过,我们也要看到,我国物理教育理论与研究方法方面仍有待突破．现有研究重复前人的较多，理论创见和深化不够;思辨性的逻辑推演研究较多,真正扎根教学一线的实证研究偏少;教学案例研究重视“教什么、怎么教”较多,缺乏对“为什么这样教”的深度思考．此外,以下几个方面值得重点关注．

3.1 物理高考评价体系的落地

物理高考新政在经历了激烈的争论之后稳步推进,八省市“3+1+2”的选考方案也在一定程度上突出了物理学科的地位．2019年,教育部考试中心公布了“一核四层四翼”的新高考评价体系,成为未来高考命题、评价和改革的理论基础．具体到物理学科,如何在命题、评价,尤其是以新高考评价体系为导向实施教学,都是需要研究的问题．具体有:新评价体系与物理学科核心素养怎样融通,高考物理科命题如何体现新评价体系,教学中如何落实新评价体系等．总之,需要通过对上述问题的深入研究,为更好地发挥物理学科的育人功能提供理论与实践智慧．

3.2 高中物理新教材研究

“课标”出台后,根据“课标”精神修订的教材也陆续通过国家教材委员会专家委员会审核、出版发行,物理教材仍然沿袭了“一标多本”政策．为了更好地领会教材,实施好教学,需要加强对新教材的研究,尤其要强化对教材特色的对比研究,促进教师提升创造性地“用教材教”的能力．同时,我们也注意到,新修订的教材广泛采纳了教材研究的成果,改进了相关内容教材的编写与呈现方式,这体现了教材研究对教材建设的促进作用．

3.3 义务教育物理课程标准的落实与修订

课程教材是学校教育教学的基本依据,义务教育课程教材工作是整个课程教材建设的重中之重．2011年版义务教育物理课程标准实施已近10年,这期间取得了一系列的丰硕成果,同时也暴露出一些问题．2019年1月,教育部全面启动了义务教育课程标准的修订工作．回顾2011年版课标落实情况,总结经验,反思问题,全面分析义务教育物理课程教材建设在新的历史时期面临的新要求、新挑战,为课标修订工作建言献策,应成为当前物理教育教学研究的重要方面,以确保课标修订过程中肯定其肯定,否定之否定,积极适应新时代义务教育改革发展的需要．