“云时代”中学生物理核心素养与学习能力的培养策略与实施

2020-06-19徐井华闫松伟付沙威

通化师范学院学报 2020年6期

于海，齐颖，张勇，王涛，徐井华，闫松伟，付沙威

随着“云时代”技术从互联网到物联网的不断迭代，教育方式、教学内容和教学效果的评价模式也悄然发生了变化，特别是在类似疫情隔离的特殊情况下，“云时代”教育显得尤为重要.20 世纪中叶，经济比较发达的国家纷纷着力关注国家竞争力与教育导向的关系，根据各自国情广泛深入地开展教育改革，从重视学科知识教学转变为重视学科核心素养的塑造，积极探究如何推动社会进步和学生的终身发展［1］.在全球推进核心素养基础教育的背景下，选择适当的学习方式发展核心素养成为一个世界性的教育难题［2］.各国也将人才培养目标逐渐聚焦于培养学生赖以生存和竞争的学习能力、实践能力、创新意识及社会责任感等核心素养.目前，我国基础教育课改已基于自身本质将各学科凝练出了具体化的核心素养，但对培养中学生学科核心素养与学习能力的策略研究还不够深入，实施操作并不成熟.本课题组以“云时代”培养中学生物理核心素养与学习能力的策略与实施研究为例，依托新一轮课改和云技术的发展进行调查与分析，为着力推进其他学科的研究和新课改关键环节的深化发展提供有价值的参考.

1 研究现状

1.1 国外研究现状

2019年，国际经济合作与发展组织（OECD）发布《学习框架2030》，致力于构建主体性学习生态系统，充分发挥各利益相关者的协同作用，共同促进学生的学习与发展［3］.2018 年，欧洲联盟（EU）修订《欧洲终身学习核心素养建议框架2018》中的八大核心素养呈现出更加强调核心素养发展的支持体系、纵深化发展、向“欧洲教育领域”嬗变的新动向，建议成员国参照该标准推进终身学习和教育改革［4］.各国际组织和经济体选取的核心素养要素存在差异：收入中下的经济体对“学会学习与终身学习”素养的关注度显著高于高收入经济体；高收入经济体对“自我认识与自我调控”素养的关注度显著高于收入中下经济体［5］.联合国教科文组织将核心素养作为各国教育质量监测与评价的依据［6］.2013 年，加拿大推进了基于核心素养的基础教育的改革进程，系统建构、实践探索都指向核心素养发展的深度学习理论——强调运用知识解决现实问题，在知识迁移与运用的过程中发展核心素养，它的实现在于确立伙伴式师生关系、搭建学与做的沟通桥梁，指向证据描述的素养评价，提升指向一致的变革领导力［2］.

1.2 国内研究现状

2016 年，《中国学生发展核心素养》研究成果指出，以培养“全面发展的人”为核心的文化基础、自主发展、社会参与是培养核心素养的基础框架，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养.该框架明确了未来学生和教师专业的发展方向，并最终在课程设置和教学过程中展开［6］《.普通高中物理课程标准（2017 年版）》明确提出，物理学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力.然而，在中国知网上，以关键词“物理核心素养、学习”进行检索，截止到2019 年仅31 篇（2019 年17 篇，2018 年10 篇，2017 年3 篇，2016年1 篇）.可见，虽然研究论文数量逐年增加，但数量和增长幅度较小，尚处于起步阶段.受技术滞后、课改意识提升慢、监督体系力度弱、跟进措施缺乏等因素制约，中学生物理核心素养并未得到更好地发展［7］.培养学生学习能力、落实和发展核心素养的策略研究越来越成为教学实践研究的重要方向.

本课题组从研究“云时代”中学生物理核心素养与学习能力的时代内涵、特征、相关性、评价入手，将深度学习等新理念与指向核心素养的中学物理教学设计进行有机配合，提出可行性宏观扶植策略和微观阶梯培养方案并尝试实施，以供探讨.

2 宏观扶植策略和微观阶梯实施方案

“云时代”大数据信息相关性明显增强，培养中学生物理核心素养和学习能力的相关性也会增强.通过调查分析可知［8］，当前国内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、拓展能力和创造性［9］）涉及的主要问题及表现为：终端进化迅速，技术优势强；培养认知理性拓宽，速度和范围有碍培养效率；策略亟需依托优势教学方式；实施程度因培养者的素养不同而具有一定差异性；能力评价和线上专业水平滞后于需求.因此，有的放矢地研究其时代内涵和特征、相关性、评价模式，可为培养策略的实施提供坚实的基础.

2.1 宏观扶植策略

首先，在保持我国教育行政现代化走向的条件下，“云时代”培养的中学生物理核心素养与学习能力应该符合两者的时代内涵、特征和相关性，构建知行合一的宏观策略，提升培养者和中学生的理性认知速度、范围、程度，这是制定和实施宏观培养策略的前提.

保持我国的基础教育行政现代化走向（科学化、民主化、法治化和专业化）能提升教育秩序、效率、公平性和效能［10］，同时也是学生发展的必要宏观行政基础，是宏观策略研讨质量和有效实施的保障.在基础教育多元、开放的时代定位日益鲜明的今天，中学生物理核心素养和学习能力的时代内涵和特征也逐渐细化.前者涵盖物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任，并在最新版课标中被规范细化，科学特征鲜明，后者包括多元才能（知识整合能力、社交能力、心理素质拓展能力、团队合作能力、理财能力、策划与决策能力）和核心能力（注意力、观察力、记忆力、思维力、想象力、创造力、理解力、语言表达能力、操作能力、运算能力、听视觉能力）.物理学习能力则重点突出注意、观察、思考、探究和解决问题，设计实验以及实验操作、归纳总结、语言表达等方面能力［11］，突出与学习情境交互体验，其深度学习特征明显［12］.培养中学生物理核心素养的具体内容只有依靠提升其学习能力这一核心才能有效实施，二者具有正相关性.由此探讨并构建知行合一的宏观培养策略，才能顺应“云时代”趋势并有效实施.

其次，“云时代”培养中学生物理核心素养和学习能力的宏观扶植策略应包括理念定位、资质识别、自匹配培养方式与内容、多元评价及反馈机制，它们之间的关系如图1 所示.

理念定位是指对中学生物理核心素养和学习能力时代内涵、特征和正相关的基本认知及扶植式培养的理念定位.通过教育行政部门确立、引领和统一各层理念，方便上下协调，形成知行合一的扶植合力.

图1 宏观扶植策略逻辑关系略图

资质识别是指对学生资质的大数据识别.教育行政部门需将培养策略关联中高考政策，学生应用自测APP 大数据（由培养团队提供）识别自己的学习特质以及培养前物理核心素养和学习能力的等级.自匹配APP 会推荐与等级相应的培养方式和内容，培养方式和内容的宏观选用、引领、示范、激励和推广是教育行政部门在团队专家的协助下决策并提供的培养质量和主体动力保障.同时，“云时代”海量物理优质资源的建设、高效物理课堂资源的自主选用和即时评议反馈等优化培养方式和内容已初现雏形，并被基础教育一线物理教师和家长熟知.表现突出的部分线上教育公司（如，作业帮、小猿、智学网等）和线下专业水平高且与时俱进的公立学校及物理教师较多.在中学生心目中，后者在实际培养信任度和培养效率方面具有特别的地位，为公立学校教育成为“云时代”培养中学生物理核心素养与学习能力的主体平台增添了主观能动力和依靠力.

多元评价及反馈机制是将团队专家设定的评价指标、权重、等级和方式等提交给教育行政部门，待确认后发布给培养团队、第三方权威学业评估机构和中学物理学科赛事主办方，作为培养和评估学生核心素养和学习能力、试（赛）题编制和批阅的主要参考，确保评价的权威性、科学性和统一性.培养团队定期培养教师和家长，接受他们的需求反馈并及时给予有效指导，定期向教育行政部门反馈培养修订建议，保障反馈及时有效.根据权威评估机构和赛事主办方的个性化评价，教师、家长和学生定时沟通三方共知的培养方式和评价结果，并积极作出个性化微观阶梯方案的调整.鼓励学生参加物理学科赛事和权威评估，利用试（赛）题实施新课改，培养学生的物理核心素养和学习能力，量化学生的培养效率，有的放矢地解决实际培养问题，确保培养策略的指向性、专业化和个性化效率.另外，多元评价指标包括物理核心素养和学习能力的评价观、教师评价、学生评价、家长评价、评估机构评价和赛事评价等指标（参考指标如图2）.

2.2 微观阶梯式培养实施方案

“云时代”培养中学生物理核心素养和学习能力宏观策略的贯彻和实施要为微观个体（每位学生）的培养质量与效率的提升提供政策、评估和赛事资源的保障.在宏观策略的扶植下，学生识别自己的等级并获得自匹配的培养方式和培养内容后，才可以运用适合的培养方式以深度学习为学习能力特征、以阶梯式提升等级为目标的主动培训.因此，微观阶梯式培养方案的设计与实施不但要秉承宏观培养的理念定位，而且要阶梯式落实物理核心素养和学习能力的具体内容.目前，物理核心素养和学习能力的培养方案的实施仍主要体现在线下中学物理课堂教学，少部分线上课堂呈现出优于线下的培养意识与行为（如学而思的老杜初中物理课堂），且趋势良好.

图2 多元评价指标参考图

首先，微观阶梯式培养实施方案要重视深度学习情境的个体差异设置，注重对真实生活的个体体验和差异，这是落实学生个体物理观念和科学思维从形成、深化到运用，科学探究从认识、深入到熟练，科学态度与责任从体会、担当到传承各阶梯的必要设计认知，也是自匹配APP 分级有效、资源全面的理念保障.

其次，“云时代”培养中学生物理核心素养和学习能力的微观阶梯式培养实施方案应该涵盖与自测资质各级别相应的差异培养方式和阶梯培养内容、师生及时优化评价记录、方案反思及修正.它们之间的关系如图3 所示.

其中，差异培养方式是依托线上线下课堂教学进行阶梯式深度学习的教学设计呈现的.通常情况下，学生主体时间分布在线下传统课堂，线上课堂为辅.在异常情况下（如疫情等），传统课堂也可以实现线上教学.对应自测结果的初识、深入、运用3 个等级资质（根据学生学习特质每个等级还可以细化为被动、主动型2 级），自匹配APP 分别推荐三种能力班别和四种规模班别（结合学生学习特质、班额和师资推荐）的课上培养方式.课下辅导交流进程中，不同班型初期都采取及时提醒模式，再渐进到定时诊断模式，最后渐进到不定时研讨模式，以便调整中学生的学习习惯，为物理学习能力的阶梯式培养提供基本辅助.阶梯式培养内容主要包括物理学科素养及其学习能力的培养.将核心素养的四项内容各设三个阶梯（图3 中①～③）注入不同能力的训练，最终完成深度学习能力的提升.在课上，教师根据具体教学内容所需的学科素养设置各阶梯（等级）目标，学生达到目标后可以通过宏观反馈和评价（主要是师生间）向上一个等阶梯（或等级）出发.

图3 微观阶梯式培养实施方案示意图

师生及时优化评价记录是指教师要在授课和辅导中关注学生个体的反馈，及时用多视角录课等优化方式记录学生反馈与教师评价情况，有利于学生回放复习，根据教师评价的具体内容，结合能力指标进行反思，也便于教师对应深度学习能力的各项指标进行诊断、反思并修正培养方式和内容难度.

2.3 实施案例

2019 年秋季学期，本课题组与以通化市教育学院为主体的基础教育物理培养团队就本宏观扶植策略的实施进行了研讨.随后，依托通化市初中物理学科教师专业素养提升培训和“同课异构”等活动（如图4），尝试性地部分实施了微观阶梯式培养方案——匹配深入级提高小班线下互动课堂、及时提醒式课下辅导交流方式培养中学生物理核心素养和学习能力.以同课异构之“滑轮”I 课为例，结合体现深度学习特征的教学设计，对实施情况总结如下：

（1）宏观扶植理念贯穿微观阶梯式培养教学设计.从滑轮教具的制作和改进到教学设计的完善，本课题组成员给予讲课教师多方扶植和指导，帮助教师完成了体现深度学习互动特征的同课异构教学设计.通过智学网等APP 评价功能，学生角色从单一的学习接受者向体验者、探究者和评价者转变.可见，教师进行深度学习教学设计的主动性及资源层次、广度有保障；学生提升物理核心素养和学习能力的动力足、阶梯目标更精准、体验角色增加，为引导学生形成良好的核心素养与学习能力做好顶层教学设计.

（2）微观阶梯式培养方案的实施激活了培养动力、提升了培养质量和效率.以深入级提高班培养过程为例，此资质匹配的培养内容的重点任务是通过精心创设的生活应用质疑情境和师生交互探究方式，巩固核心素养①阶梯对应的注意和观察学习能力基础上，登上②阶梯，深化物理观念和科学思维的归纳能力、深入科学探究的实验能力、担当起科学态度与责任，以合作解决生活应用问题为导向，培养学生的探究、思考和表达的深度学习能力.课堂伊始，通过图片、视频和实物展示滑轮的应用优势、用途分类及各自的结构特点，吸引和巩固了初识级学生的注意和观察力，为核心素养的进阶提供了基础学习能力.学生跟随教师指向科学思维的阶梯问题（应用体验、适用情况、工作特点等）主动寻找上阶梯的方式，开启深度学习.通过体验实物大滑轮的应用情境，师生一起深化力与距离等相关物理观念，关注距离和力的省废、力的方向，交互合作探究滑轮（组）工作特点的实验方法、实验步骤，深入并重复科学探究的各基本环节，实现学生实验能力提升，科学思维的连续进阶及恰当思考、归纳、表达滑轮（组）工作特点和优势的学习能力.在合作解决生活应用问题（环境约束下滑轮组的选配）中选择科学态度，承担应有的责任.

图4 课堂实施情境

深入级提高班的培养过程中，各细节任务指标的完成程度都由视频记录.由类似学习通APP 等软件上传多角度课堂实录，以便学生有的放矢地回放复习内容，将问题及时反馈给教师，针对教师的评价及时反思和提高，然后再次通过自测取得上一级培养资格、方式和内容，保障了培养内容的指向性、专业化和个性化及较高的培养效率.

及时提醒式课下辅导与多元评价反馈相辅相成重培养过程.教师利用学习通APP 及时提醒学生查看个人在课堂实录中的过程激励评价，辅导解决学生自身科学思维进阶过程中遇到的问题.学生能及时回味课堂体验，及时感受提升的喜悦，为定时诊断式和不定时研讨式课下辅导交流的选择奠定主观基础.再辅以多元评价的反馈，对应具体指标，学生提升的目标清晰，教师修正思路明确，家长协助方法得力，评估机构连接有效，参与赛事有依据.

由于培养意识、人力物力资源、网络技术、教学业务水平、工作量衡量等差异的制约，与同课异构之“滑轮”Ⅰ相比，“滑轮”Ⅱ的课堂培养效果差异比较大，而物理学科教师专业素养的提升对增强培训课堂的效果较好.通过对具体实施过程的对比发现了一些不足，还需要专业培养团队、学科带头人、教师和学生等多方通力合作，才能为完善微观阶梯式培养方案提供更多的提升渠道和空间.