2020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

2020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172篇,分布在33种刊物上．表1是排名前10位的刊物转载情况,其中,《物理教学探讨》《物理教师》《中学物理教学参考》《中学物理》《物理教学》《物理通报》等物理教学专业期刊转载文章总计116篇,占总数的67.4%．

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55.2%、22.7%和22.1%．中学作者依然是主力,教育科研单位的转载占比较往年有所提升．地域分布方面,排名前五位的依次是江苏(33篇,占19.2%)、北京(27篇,占15.7%)、浙江(25篇,占14.5%)、广东(14篇,占8.1%)、上海(13篇,占7.6%),地域特征较明显,但与往年相比有渐趋均衡之势．

1.3 基金项目文章统计

在转载的论文中,有71篇属于基金项目课题研究成果(其中省部级以上课题成果34篇),占总数的41.3%,与往年大致相当．

1.4 转载文章内容分类统计

2020年度转载文章按内容分类统计结果见表2．

表2

课程与教材领域的文章较往年有所增加．

2 重点与热点概述

2.1 物理核心素养的深化研究

物理学科核心素养的研究持续引发研究者关注,并逐步由对其要素的解读介绍转向了深入研究．

(1) 对物理观念的争鸣持续进行．

自《普通高中物理课程标准(2017年版)》(下称“课标”)将物理观念纳入物理学科核心素养,学术界对物理观念的争鸣就不绝如缕．《中学物理教与学》持续关注这一争鸣,就目前的研究而言,研究者又重新回到“课标”本身,试图从落实物理学科核心素养的角度展开讨论．廖伯琴等认为“物理观念总体而言是一种物理的自然观,是在物理知识基础上的提炼和升华”“物理观念的学习目的是为了学习者能够用相关知识去解释自然现象和解决实际问题”．[1]这一解读和“课标”的论述是一致的．续佩君根据哲学对观念“意识对外部现实的一种能动反映形式”的界定,认为“课标”所提及的“物理概念和规律在头脑中的提炼和升华”实质指物理观念“是在被高度概括后达到的一种超越物理知识间一般性联系且涉及存在(前提)性或本质性的内在关联命题,可使用于对大量事物的判断”．[2]还有研究认同“物理观念也是物理知识的观点”,认为“物理观念与物理事实、物理概念、物理规律同属于物理知识,是聚合和抽象程度更高的物理知识,是居于物理学科中心,具有超越课堂教学的持久价值和迁移价值的关键性概念或原理”．[3]

(2) 基于物理核心素养的教学实践探索．

这些教学实践探索,也逐渐克服了“求大、求全”和“冠名”式的研究而转向了就某一具体素养的有效培育展开讨论．高翔以“分子动理论的基本内容”为例,讨论了指向物质观形成的既符合物理逻辑又符合教学逻辑的教与学方式,指出“重视观念的教学并不是将观念等同于陈述性知识,它依然需要多样化的学习方式通过体验,内化为一种认识,上升为一种品格”,[4]颇具启发意义．有研究结合我国本土教学实践情境,提出了“基于心智模型进阶的导引式建模教学模式”,[5]该模式将建模教学分为“模型选择与建构、模型检验、模型分析、模型应用和拓展”四个教学要素,强化教师在科学建模活动中的引导作用,力求使学生经历建模过程的同时促进其心智模型的发展．

(3) 学生物理核心素养的测评研究．

学业质量水平的提出为学生素养发展的评价提出了新的课题,评价作为一种价值判断活动,单就技术性而言,首先是评价量规的制定,其次是展开真实的测评．学者们在这两个方面都做了一些有益的探索．王焕霞制定了物理实验能力表现性评价的标准,这一研究“结合物理实验能力的基本要素和分类,分别对物理实验操作能力、物理实验条件能力、物理实验记录能力、表达实验结果并最终解决物理问题能力开发了相应的能力表现标准”．[6]也有研究建构了高中生物理质疑能力的评价框架．[7]刘晓坤、胡象岭借助国外学者设计的“证据使用框架”构建了“概念复杂性”“规则精确性”“证据可靠性”和“推理有效性”4个维度的科学论证能力框架,并以“力和运动”等具体的物理内容开发论证测试题,在对高一学生科学论证能力测试结果的分析表明,“大多数高中学生的科学论证能力处于中等水平,不同性别的被试科学论证能力不存在显著性差异,科学论证能力与物理学业成就之间存在显著的正相关”,[8]这一研究说明科学论证能力和物理学习之间具有相互促进的作用,对深入开展基于科学论证的物理教学具有借鉴意义．

2.2 高中物理新教材研究

2019年,根据“课标”编写的高中物理新教材经国家教材委员会专家委员会审定通过后正式出版发行,教材编者及物理教师展开了对新教材解读、教材比较和使用方面的研究．

(1) 对高中物理新教材的解读．

对“教材编写是如何凸显物理学科核心素养的”这一问题的回答既是新教材编者要明晰的首要问题,也有助于教师提高“用教材教”的能力．彭前程列举了“人教版”新教材在物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任等方面的编写方式,还就教材中学习活动的设计、STSE思想的渗透以及融入我国科技进步等编写特点展开了具体的分析．[9]廖伯琴以几个案例对新教材凸显物理学科核心素养培养方面的设计做了介绍．[10]总体上来看,这类分析主要围绕对教材编写特点的推介展开,至于教材的结构、特色以及蕴含的育人因素等,仍需进一步深入研究．另外,基于新教材的教学改进研究还不多见．

(2) 物理教材对比研究．

较之于教材解读,物理教材对比研究则围绕某一主题或视角切入教材文本本身,更为系统、细致地就某一具体问题展开翔实的论证．在教材对比研究中,尤为鲜明的一个特点是对比分析新旧教材在落实物理学科核心素养方面的程度、水平和特色,如张雪等运用量化与质性相结合的研究方法对21世纪以来我国三版物理教材中科学本质内容的变迁做了研究,指出“在数量上科学本质的表征维度覆盖度逐渐变广,各表征维度出现频次呈增长趋势;在特点上,科学本质涉及内容的明确性逐渐增强,但准确性有待提高”．[11]教材对比研究也关注到了“课标”的变化,如“课标”对实验内容做了重要的调整,除了规定必做实验外,还优化了科学探究的要素,这也反应到了教材编写中,有研究具体对比了新旧教材力学实验内容的编写,指出“新教材更重视培养学生的科学思维及科学探究能力”．[12]再如“课标”对学业质量水平的重视折射到教材中则表现为例题、习题编写在数量、类型上的增加和情境设计方面的优化,有学者对比研究了新旧教材习题编写的变化,指出新教材在习题部分“设置大量情境、增加图像表征类型和数量、增加实验探究类题目以及在设置问题时侧重引导学生推理和论证”等特点．[13]郭庆、乔翠兰对比研究了新旧4个版本的物理教材具体体现核心素养的水平,指出“两版新教材(人教版和鲁科版)都大大增加了习题数量,在全面考查核心素养的同时又有不同的侧重”．[14]还有研究具体分析了人教版物理新教材习题配置特点,尤其对习题配置提出了较为专业而又有针对性的建议,[15]对教材编写和使用均有借鉴意义．我们通过研读新教材也发现,新教材在某些内容的编写逻辑或表述方面借鉴或采纳了教材研究的成果,这也凸显了教材研究的价值．

2.3 物理深度学习与精准教学

人工智能的发展引发人类学习观的转变,深度学习与高阶思维能力培养日渐引起人们的重视,基于“互联网+”的教学改革诱使研究者试图通过“大数据”平台实施精准教学,这些教育思潮也投射到物理教学研究中,引发了对物理精准教学与深度学习等方面的讨论,甚至成为研究热点．

(1) 深度学习理念在物理教学中的体现．促进学生深度学习的前提是教师需要深度教研、深度备课并以有效的教学策略调动学生的高阶思维．张世成、倪志锋认为“深度学习必然是触及学生心灵、深入思维内核、体现学习挑战的学习”,为此,教师在开展教研活动时,应围绕“如何制定指向思维发展的学习目标、如何确定触及学生心灵的学习任务和如何体现学习挑战的学习评价”等方面展开深度教研以成就深度学习．[16]“新冠”疫情致使“停课不停学”客观上促进了“线上教学”的发展,但是直播教学的“低效”亦为人所诟病,为改进物理直播课堂,有研究者提出了契合深度学习理念的生活化直播教学方式,[17]将真实的生活情境拍摄为视频或直接在户外进行专门的直播,在此过程中,启发学生的思考、讨论,将封闭的直播变成了探索发现的平台．还有研究对指向深度学习的物理实践作业[18]、学习评价[19]等展开了初步的探索,至于物理深度学习的内在机制、实现条件等原理性的探讨还较为匮乏,需要进一步借助认知心理学等开展跨学科的实证研究．

(2) 通过项目式学习实现深度学习．

项目式学习因其以真实情景为载体,通过驱动性问题促使学生主动探究,自主完成成果生成、知识建构的过程,被认为是触发深度学习的重要途径．李振文等在综述国际科学教育对项目学习特征的基础上,提出基于项目学习的物理教学需符合“问题驱动、主动探究、成果生成、知识建构”4个特征,并设计实施了牛顿第三定律“押加比赛”项目,[20]为项目学习与物理课堂教学融合开展提供了很有裨益的探索．黄跃涛对基于项目化学习的物理实验教学设计展开了研究,指出项目化学习过程具有“培养高阶思维、促进知识内化、开发学生头脑和激发学生科学态度与责任感的生成”等优势．[21]我们对项目学习研究的元分析发现,主要有两个问题值得研究者关注,一是真正开发出符合物理学科特点及学生认知发展水平并与课程内容相适宜的项目学习实践案例,二是在项目学习开展的过程中应重视科学解释、技术应用、数学表征、工程设计等STEM科学实践活动的内核,使项目学习真正促进学生物理核心素养的发展．

(3) 物理精准教学的技术路线与方法．

曹宝龙考查了精准教学的发展与实施,提出精准教学并非是新的教学理论,而是行为主义学习理论的应用,“精准教学应该体现在教学目标、教学过程、巩固练习和考试评价等各个环节”,[22]教师可以借助信息技术平台辅助采集、分析学生学情信息,给学生以适切、个性化、更精准的指导．互联网时代技术手段的进步,促使学情诊断、知识图谱建构和即时反馈等成为可能,对教学的促进作用是显而易见的．不过,单靠技术是不够的,精准教学的开展更需要教师的实践智慧,正如梁旭的研究所揭示的,即使是要做到精准练习,都需要教师掌握“从教学功能和素养要素及学业水平角度分析题目”的能力,[23]这在更深层指向了教师的专业素养．

2.4 物理单元教学设计

单元教学被认为是核心素养时代整合和落实课程目标的关键,是走向深度学习的有效途径,是撬动课堂转型的支点,引发了物理教育研究者的研究热情,发表了较多研究成果．就目前的研究而言,主要围绕两个方面展开．

(1) 围绕大概念组织单元教学内容．

学科素养的整合性决定了单元教学内容的系统性与结构化,围绕大概念实施单元教学已成为基本共识,蔡铁权、郑瑶指出应依据“学科课程标准、学科教材内容、学生实际情况和物理观念的达成”选择单元设计的主题,认为“将物理观念作为物理教学的主线来划分单元,是最适切的选择”．[24]骆波提出了“解读课程体系结构,分析认知心理层次,规划概念进阶路径”的单元知识结构化的方法．[25]对于以大概念为统领对单元学习过程的规划,张玉峰结合学习进阶研究指出“学习进阶是单元学习过程设计的依据”,[26]在单元学习过程设计中,要系统规划知识衔接及单元内认知逻辑,系统规划伴随知识学习的思维发展,并基于关键点系统设计学习方式,其内在要求则是从物理情境创设、知识内容安排、学科核心素养和学习方式等诸方面对单元学习各层级展开详细描述．

(2) 采用基于理解的逆向单元教学设计策略．

“逆向设计”是一种“以终为始”的教学设计思路,指在开始时就明确预期的学习结果,并确定相应的学习表现以获得学习发生的证据以评估学习目标的达成标准,这种设计强调教师是培养学生用表现展示理解能力的指导者,对实施以学习为中心的教学具有促进作用．任虎虎将这一理论用于单元教学设计,开发了“抛体运动”单元设计的案例,并提出了相应的教学策略,[27]这一研究可作为“范例”,能对单元教学设计提供借鉴．其他的一些研究也设计了具体的案例,但对单元设计实施的实证研究还不多见,研究者需要进一步评估单元设计在促进学生核心素养发展方面的作用,进而优化单元设计,同时还需要处理好单元设计与具体课时之间的关系,避免出现“两张皮”的现象．

2.5 物理新高考评价体系

2019年,教育部考试中心颁布了《中国高考评价体系》,提出了“一核四层四翼”的高考评价体系,是我国高考内容改革的实施路径．新评价体系一经发布,就引起了研究者的关注．

(1) 新高考评价体系的物理学科化解读．

程力、李勇参照高考评价体系的框架,依据“课标”和高校人才选拔要求,遵循学生认知规律和物理学科特点,从物理学科考试的功能定位、考查内容、考查要求和考查载体等方面,探索高中物理学业水平选择性考试物理学科内容改革的实施路径,促进物理学科考试实现由“知识能力立意”评价向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”评价转变,以期提升物理学科考试质量,推动高考综合改革落地,助力高中物理育人方式改革．[28]这一研究整合了物理学科核心素养与原高考大纲对学生能力的考查,提出了理解能力、推理论证能力、模型建构能力、实验探究能力、创新能力等5种关键能力．在考查载体上,强调分层分类以生活实践情境和学习探索情境设计试题的情境,力求在真实问题情境中考查学生的物理问题解决能力和学科素养．张春丽依据相关物理教学理论,分别界定了上述5种关键能力,使高考评价体系中的关键能力更加具体化、可操作．[29]

(2) 新高考评价体系在高考物理试题中的体现．

蒋炜波、赵坚结合近年来的高考试题,具体分析了高考物理试题是如何体现基础性、综合性、应用性和创新性的,强调教师的教学应“体现核心价值的引领作用,贯彻落实物理的学科素养,关键能力要过硬,必备知识要扎实”等．[30]他们还具体研究了试题命制如何考查科学思维等问题．[31]有研究也具体分析了高考评价体系在2020年高考物理试题中的体现．[32]此外,基于新高考评价体系的物理复习课教学亟待深入扎实的研究．

2.6 物理教研创新与教师发展

素养时代的教与学对教师专业能力和专业智慧提出了更高的要求,教学研究活动是促进教师职后发展的重要途径,实践中教师每年参与教研活动的次数不在少数,但却普遍存在着主题不明确、系统性不强和实际参与度不高等现象．可见,如何有效组织真正能使教师获得发展的教研活动,是值得讨论的问题．陆伯鸿基于对深度教研“指向真实问题,规划教研主题,设计系列活动,精准专业指导,助推教师成长”特点的论述,提出了深度教研运作的“螺丝钉”模型,并将教师的参与度按水平划分为“话题引导、问题引导、工具参与、任务参与、项目参与”5个层级,其所要求的深度教研至少应该达到“任务参与”的水平,通过“从‘同课异构’到‘同课再构’和从‘同单元命题异构’到‘同单元命题重构’”两个教研案例,展示了上述模型的实践应用．[33]这一研究体现了深度教研活动顶层设计的重要性．

实践层面上,一些教研部门和名师工作室也分享了组织教研活动的创新方法,如张世成名师工作室的“证据物理”,蒋天林名师工作室以“问题导向课题教学模式建构”为抓手的教研等．[34]再如有研究提出的物理科普名著阅读为线的教研员培训,[35]还有 “辩课”深度教研模式等,[36]也都有一定参考价值．实际上,教师参与教研获得专业发展需要教师自身拥有较强的发展愿望和“内驱力”,从组织上应该建设有共同发展愿景的教研共同体,深层则要培育教学学术文化,这种教学学术文化,“应当弘扬科学精神,倡导真理面前人人平等的理念,并在辩理研讨的过程中,真正形成风格鲜明的‘学术共同体’,使得物理教研活动成为分享经验和智识,成就教师自我的教学学术活动”．[37]

3 启示与展望

3.1 物理学科育人的课程实现

落实立德树人根本任务,为党育人、为国育才是新时代我国教育鲜明的价值观.近年来,国家下发了关于教育改革方面的诸多文件,其内在精神与育人密不可分,反映到学科教育之中,就是学科育人价值的课程实现．物理学科的育人价值反映在认知价值、发展价值、精神价值和审美价值诸方面,这些育人价值转化的路径,在根本上是以物理学科核心素养统领课程实施的全过程．为此,物理教育研究者不仅要关注“教什么”“怎么教”的问题,更应在更上位的层面上思考“为什么教”的问题,从而使“物理学科教学”在真正意义上上升至“物理学科教育”．物理教育研究者在关注物理学科本体价值的同时,也要关注以下方面:一是物理与人文．深入挖掘物理学科所蕴含的人文精神和文化内涵,将社会性科学议题引入课堂,培养学生求真向善臻美的科学态度与社会责任意识,做好物理文化传承．二是物理与技术．将科学教育与技术教育相融合,在强调物理学科核心素养的同时也关注学生工程思维、技术素养的形成,为学生将来的科学决策能力奠基．

3.2 物理思维教学的深化研究

我国的物理教学有着优良的传统,尤其是特别注重物理概念、物理规律的教学,倡导将物理知识讲“透”,但在物理思维能力培养上存在“短板”,在研究中也往往将物理思维、物理方法和物理思想相混淆,笼统地称之为思想方法或思维方法．这些倾向都不利于学生物理思维能力的培养．“课标”将科学思维作为物理学科核心素养的重要维度,并将模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新作为重要的科学思维．为了深化物理思维教学,则有必要对物理知识、物理方法和物理思维之间的关系进行理论分析,对物理思维教学的方式、路径做具体的研究,最好能够以实证研究的路径来检验理论假设,以提高物理思维教学的科学性．

3.3 物理教育研究的元分析

自物理学科核心素养的理论提出以后,物理教育研究者和物理教师对其倾注了极大的热情,发表了大量冠名以物理核心素养的论文,这些论文,或为理论论证,或为实践案例,或为测量评价,一方面反映了物理教学学术的繁荣,但在某种意义上也是学术浮躁的表现．因此,我们需要知晓大家在讨论什么,讨论是在什么前提和背景下发生的,以及讨论的结果是什么,这就需要对已有研究成果进行元分析,胡扬洋博士发表的物理教育思想史研究可看成元研究的一种．元分析作为一种研究方法,在心理学等领域已有非常成熟的应用,物理教育研究可以借助这一方法对物理教育领域的核心课题和热点问题展开分析,以及时获取对相关问题的基本认识,进而推动物理教学学术的进一步发展．

3.4 新课标、新教材、新高考研究

高中物理新课标、新教材、新高考逐渐走向了实践,从“三维目标”到“物理核心素养”的教育价值观的螺旋上升,重整后的课程结构,新修订的教材以及新的学业质量标准,这给物理教学实践带来了挑战,也对物理教学研究提出了新的课题．义务教育课程标准修订已近尾声,预计于2021年发布,对义务教育物理课程标准修订的解读与使用也将是未来研究的一大热点．希冀物理教育工作者以“扎根田野,长程发展,做真学问”的教育情怀、教研理念和发展愿景,服务于物理教育教学改革与发展,共同提高我国物理教育的质量．