初中学业水平考试物理能力要素构建的初步研究

2020-09-23朱行建陆建隆褚慧玲

考试研究 2020年5期

朱行建陆建隆褚慧玲

一、问题的提出

2016年，教育部启动了新一轮中考改革，为减少义务教育阶段学生多次考试的压力，对初中毕业考试和升学考试实行“两考合一”，统称为“初中学业水平考试”。2019年，《教育部关于加强初中学业水平考试命题工作的意见》（教基〔2019〕15 号）指出，“初中学业水平考试主要衡量学生达到国家规定学习要求的程度，兼顾学生毕业和升学需要”。这一考试性质对初中学业水平考试的能力考查提出了新的要求，初中物理学业水平考试能力要素的确立对指导命题改革和引领初中物理教学具有重要的实践意义。为此，南京师范大学陆建隆教授领衔成立了全国初中学业水平考试物理能力研究课题组，成员由大学教授、省级考试院专家、部分中考命题负责人共10名从事中学物理教学研究的全国知名专家组成，具体研究过程如下。

二、初中科学（物理）能力要素分析

（一）部分国家初中阶段科学（物理）课程标准中的能力要素

1.美国科学课程标准的能力要素

美国于2013年4月发布了《下一代科学教育标准》[1]，涵盖 1-12年级，设置“表现预期”栏目，陈述了学生在某一学段应该理解和能够做到的相关科学内容。为更好地解释“表现预期”内容，该标准在此栏目的下方建构了“基础框”，基础框中的内容分为三个维度:科学及工程实践、学科核心概念和跨学科概念，其中科学及工程实践包括8个类别:提出问题和明确问题；建立和使用模型；设计和实施调查；分析和解释数据；使用数学和计算方法；构建解释并设计解决方案；基于证据的论证；用证据论证、获取、评价、交流信息。

2.英国科学课程标准的能力要素

英国《国家科学课程学习标准》[2]（中学阶段，Key Stage 2）指出了学生需要学习的三方面重要技能与过程:一是实践和探究技能，包括运用一系列科学方法和技术去检验和发展观点与解释，能判断实验室、工作场中存在的安全隐患并安全地工作，能够独立或通过小组合作完成科学实践活动；二是对证据的批判思考，包括直接或者间接获得、记录并分析数据，如ICT技术，并用所发现的结果进行科学解释，评价科学证据和所使用的方法；三是交流，包括运用合适的方法讨论相关科学议题，并进行表达与交流科学信息。

3.加拿大安大略省科学课程标准的能力要素

2008年，加拿大安大略省颁布的《安大略课程（1-8年级）:科学与技术标准修订版》[3]中指出，对学生的知识和能力评估可以从四个方面考虑，一是知道和理解，在每一年级获得具体学科的内容并理解其意义和主要性；二是思维和探究，运用批判性和创造性思维以及探究和问题解决技能；三是交流，通过各种形式传达意图；四是应用，在各种情境中利用知识和技能。

4.我国初中物理课程标准中的能力要素

教育部颁布的《义务教育物理课程标准（2011版）》[4]指出，课程内容由科学内容和科学探究两部分组成。科学内容使用了认知性目标和技能性目标，即了解、认识、理解和独立操作（能、会）。科学探究能力提出了7个要素，即提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。

5.能力要素分析结果

科学课程通常包括物理、化学、生物、自然地理内容，在义务教育阶段，我国开设的是物理、化学、生物等分科课程，而国外通常开设的是综合科学课程，因此，上述文献除我国是物理课程标准外，其他国家都是科学课程标准。由于综合科学课程包含了分科课程，本研究将这些国家的综合科学课程标准中的能力要素作为物理学科的能力要素。根据以上课程标准文献研究，找出文献中的物理能力要素，如表1所示:

表1 课程标准中的物理能力要素

能力要素尽管各不相同，但是从以上课程标准中提出的能力要素累计频次看，科学探究能力和理解能力排在前两位，而对其它能力要素的看法各不相同，究其原因可能主要是各国家的价值取向不同，如美国《新一代科学标准》的价值理念是将科学及工程实践、学科核心概念和跨学科概念三个内容结合起来的“大观念”，学生通过在“大观念”下的内容学习获得能力的发展。

（二）国内外教育测评中的能力要素文献分析

1.PISA测评能力要素

国际经济合作组织（OECD）每3年对15岁儿童的阅读素养、数学素养和科学素养进行评估，即国际学生评估项目（Program for International Student Assessment），简称PISA。PISA每次对科学素养的能力目标要求考查都不同，PISA2015对科学素养的能力考查集中在三个方面[5]，一是解决生活中的科学问题，科学地解释现象；二是评价和设计科学探究，设计科学调查，以科学的手段解决问题；三是科学地解释数据和证据，以不同的方式分析和评估数据、观点，得出合理的科学结论。学生能否施展以上能力，取决于知识，即对基本科学事实、概念和解释性理论的理解。

2.TIMSS测评能力要素

国际教育成就评价协会（International Association for the Evaluation of Education Achievement）每 4年对四年级和八年级学生的数学与科学课程进行测试，即国际数学和科学评测（International Mathematics and Science Study），简称 TIMSS，其测试框架基本相同，只是四年级和八年级的试卷中关于能力考查的试题分数占比结构不同。TIMSS2019科学评价框架认知领域评价主要是四个方面，即知道、应用、推理和科学探究[6]。

3.NAEP测评能力要素

美国国家教育进展评估项目（National Assessment of Educational Progress）每 4 年对四、八、十二年级的学生数学、阅读、科学、写作进行测试，简称NAEP。NAEP2009规定科学课程测评框架分为科学内容和科学实践，主要测评学生应该“知道什么”和“能做什么”。具体来看，NAEP认为学生应该熟悉自然世界知识，理解主要科学事实、概念、原则、规律和理论，要求学生掌握物质科学、生命科学以及地球与空间科学三大领域的知识；此外，科学实践要求为识别科学原理、运用科学原理、运用科学探究、运用技术设计等[7]。

4.我国教育质量监测能力要素

2018年，教育部基础教育质量监测中心发布了《中国义务教育质量监测报告》，这是我国首份国家义务教育质量监测报告。报告指出，学生科学学业能力要素主要包括科学理解能力、科学思维能力和科学探究能力[8]。

5.国内外教育测评中的能力要素分析结果

根据以上文献研究，将科学课程测试中的能力要素作为物理学科的能力要素，找出文献中的物理能力要素，如表2所示:

表2 教育测评中的物理能力要素

从表2测试能力提出的频次看，科学探究和理解能力排在前两位，这与前述各国课程标准对能力要素的观点一致。

三、我国学者关于初中物理能力要素研究举要

我国学者对初中物理能力要素进行了一系列研究，他们采用思辨研究、实证研究和访谈研究的方法进行了探索。课题组选取采用不同方法、具有一定代表性的研究团队的成果进行梳理。

（一）思辨研究:北京师范大学郭玉英教授团队对初中物理学科的能力要素进行了研究，通过一百年来我国颁布的31份物理课程标准和教学大纲，基于其教学目标（目的）的表述，系统梳理我国中学物理课程对物理核心能力的认识。他们认为，各时期对物理核心能力要求的价值取向在变化中趋于相融一致，主要是学科学习、问题解决、认知思维、探究活动和创新活动[9]。

（二）实证研究:首都师范大学邢红军教授团队将“智力—技能—认知结构”一般能力理论中智力包含的思维力、观察力、想象力，技能中包含的操作技能、心智技能，认知结构中的知识与科学方法这七个重要因素，与物理学的五个基本特征进行交互相关，依据因素分析“从众多变量的交互相关中找出起决定性作用的因素”思想，从而建构出新的物理能力要素，主要是观察、实验能力、物理想象能力、物理思维能力、物理运算能力、运用物理知识和科学方法的能力[10]。

（三）访谈研究:江苏省教研室叶兵教授团队从2015年开始开展 “初中物理学科核心素养关键能力”研究，在梳理了有关研究文献的基础上，结合江苏省义务教育学生学业质量监测工作和对物理学科专家与一线教学人员的深度访谈，初步构建了初中物理核心素养与关键能力要素，主要有概括理解、实验探究、实践应用和求实创新四个方面[11]。这一成果在江苏省学业质量监测中进行了应用，具有一定的影响力和代表性。

上述我国学者的研究一是偏重于理论研究，二是学业质量监测和学业考试的性质不同，共同的特点是对初中学业考试命题的实践考虑不足，对考试命题的指导性不强，这些学术观点在学业水平考试命题中未得到广泛应用。

四、初中学业水平考试物理能力要素构建

（一）政策依据

《教育部关于加强初中学业水平考试命题工作的意见》文件指出，“试题命制既要注重考查基础知识、基本技能，还要注重考查思维过程、创新意识和分析问题、解决问题的能力。结合不同学科特点，合理设置试题结构，减少机械记忆试题和客观性试题比例，提高探究性、开放性、综合性试题比例”。此文件为初中学业水平考试物理能力要素构建提供了政策依据。

（二）理论基础

2019年12月，教育部考试中心发布了《中国高考评价体系》，在这一成果中提出了关键能力群的概念，主要包括（1）以认识世界为核心的知识获取能力群，（2）以解决实际问题为核心的实践操作能力群，（3）涵盖了各种关键思维能力的思维认知能力群。程力、李勇以此理论构建了我国高考物理能力模型:知识获取能力群是理解能力，实践操作能力群是实验探究能力，思维认知能力群是推理论证能力、模型建构能力、创新能力[12]。这一理论可为初中物理学业水平考试能力要素建构提供一定的借鉴作用。

（三）初中学业水平考试物理能力要素构建

1.各地中考的实践

课题组在完成上述文献分析后开展了全国各地中考的实践研究，梳理出全国部分地区初中物理学业水平考试大纲（说明）中的物理能力要素，具体如表3:

可以看出，各地考试说明中的物理能力要素不尽相同。最少的有3个，最多的有5个。这说明在命题实践中，命题人员对初中学业考试物理能力的主要要素是什么、有多少看法不同。

2.物理能力要素构建

课题组通过对上述文献的理论研究和各地命题实践中的能力要素进行梳理，将相同含义的合并为同一类，得出描述初中物理的能力要素特征的关键词有24个，分别是理解、科学探究与实验、认识、应用、了解、知道、思维、分析与综合、会、推理、交流、创新、问题解决、观察、掌握、想象、运算、科学方法、评价、解释、批判思考、说明、设计、体验。课题组对这些要素指标进行编码，然后分别统计每个能力要素提出的频次，再按照频次由高到低进行排列，如图1所示:

表3 各地考试大纲（说明）中的物理能力要素

图1 能力要素频次

根据图1，经过课题组专家研讨、访谈，并采用德尔斐法进行分析，合并含义基本相同的要素，剔除不必要的要素，得出能力要素的主要指标有5个，其他要素按照与主要能力要素含义基本相同进行归类，作为行为动词举例进行呈列，如表4所示。

课题组将这5个初中物理能力要素指标在某有2000人的物理教师QQ群中进行网络调查，尽管高考物理的能力要素如前文程力、李勇所述有5个，即理解能力、实验探究能力、推理论证能力、模型建构能力、创新能力，但由于初中与高中学生的年龄与心理特点不同，教师们比较一致的观点是:第一，不能用高考的能力要素来代替中考的能力要素，因为中考的能力要求要低于高考的能力要求；第二，高考5大能力要素与表4中的中考能力要素有两个是重合的，即理解能力、实验探究能力，说明这两个能力要素不仅是高考的重要能力要素，应该也可以作为中考物理的能力要素；第三，在初中的教学过程中，其余3个能力要素中的应用是教师们谈及最多的高频词，应用也应该是初中物理能力要素之一。

表4 主要能力要素指标

根据网络调查的结果，参考高考评价体系提出的能力群理论，即知识获取能力群、实践操作能力群、思维认知能力群，同时结合图1能力要素提出频次的高低，课题组以“整体上看，高中课程更强调问题解决能力和综合能力，初中课程更强调基本能力和认识论”[13]作为中考物理能力要素构建的基本观点，将表4中的能力要素进一步合并与简化:（1）由于理解与认识提出的频次分别排在第1和第3，考虑到认识的行为动词与理解的行为动词含义相近，且在理解问题时一般要认识问题，理解的层次包含了认识的层次，故将认识合并到理解，而理解是知识获取的重要能力，将理解能力作为为知识获取能力群中的要素；（2）实验与科学探究本来在图1中的能力要素提出频次排在第2，且体现了物理学科特点，予以保留，实验与科学探究是实践操作能力的重要体现，将实验与科学探究能力作为实践操作能力群中的要素；（3）应用在图1中的能力要素提出频次排在第4，在新修订的布鲁姆教育目标分类学中，能力分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造六个层次，“浅层学习是对浅层知识的简单描述、记忆或复制，其认知水平停留在较低的记忆、理解层次，所涉及的是机械记忆、简单提取、浅层理解等低阶思维活动；反之，深度学习是对知识的深度理解和迁移应用，其认知水平处于较高的应用、分析、评价、创造层次，而所涉及的大都是劣构问题解决、元认知、创造性思维等高阶思维活动，所获得的是高阶认知技能”[14]，“应用实践是指学生能够应用物理学科核心知识和科学思维分析和解释物理现象、解决实际问题的能力”[15]，即在应用中有着高级思维活动，故应用能力要素予以保留，将排在第5的思维并入应用，并将应用能力作为思维认知能力群中的要素。即中考物理的能力要素为3个，分别是知识获取能力群中的理解能力、实践操作能力群中的实验与科学探究能力、思维认知能力群中的应用能力，具体如表5所示。