基于AHP的高中物理跨学科项目化学习评价研究

摘 要：随着项目化学习在初中和大学中推动跨学科学习的广泛应用，学生在解决复杂实际问题方面的跨学科能力得到提升。然而，在高中阶段项目化学习过程中，存在着一些问题，包括组织形式单一、教学方式传统以及缺乏有效的评估研究等。为了应对这些问题，提出了以下策略：使用德尔菲法确定评价指标体系，运用层次分析法（AHP）计算指标权重，并由多位教师的协同指导来支持项目实践。

关键词：跨学科；项目化学习；AHP；指标体系

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2024）10-0077-5

收稿日期：2024-03-12

基金项目：江苏省教育科学“十四五”规划重点课题“学科育人视阈下基于高中物理大概念的‘教学评’模式研究”（B/2022/03/84）。

作者简介：朱健（1977-），男，中学高级教师，扬州大学兼职硕士生导师，主要从事教师发展、中学物理教学、课程与教学论的研究。

2018年8月，教育部等三部委印发《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》，要求“探索跨学科培养创新创业人才机制”，以促进哲学社会科学、自然科学和工程技术之间交叉融合”［1］。2022年4月，教育部发布了《义务教育科学课程标准（2022年版）》，首次提出了4个跨学科概念［2］。目前，在初中和大学教育中，项目被广泛应用以推动跨学科学习。然而，高中作为承上启下的阶段，应积极参与跨学科项目化学习教学改革。新的高中物理课程强调，将与生产生活、现代社会以及科技发展相关的物理学内容和研究方法纳入课程中。它重视物理学技术应用所带来的社会问题，培养学生的社会参与意识和社会责任感［3］。因此，高中物理课程蕴含了大量跨学科内容，需要一线教师将其有机融入到项目化学习中，以提升学生整合跨学科知识、设计制作和迭代产品的能力。

1 研究方向确定

谢丽教授团队利用中国知网（CNKI）数据库，在中学物理教育研究领域选择了五本深耕的学术期刊，包括《物理教师》《物理教学》《物理教学探讨》《中学物理》和《中学物理教学参考》［4］。他们以“STEM”或“STEAM”为主题词，并以“2016—2021”为时间范围进行检索，从中选取了143篇有效文献作为研究对象。研究结果显示，这些文献主要集中在设计（45.5%）和应用（46.2%）两个主题上，具体研究内容主要涉及教学设计（35%）和应用案例（41.3%）。令人意外的是，实践效果评价研究仅占总体研究量的4%，表明跨学科项目化学习的评价仍值得深入研究。

2 学习方式分析

当前存在四种主要的学习方式，包括项目化学习、跨学科学习、工程教育和“STEM”教育。这么多学习方式给一线教师带来了选择、实施和评价的困难。因此，从学习目标、核心概念、研究特征、学习成果以及主要评价方式等角度进行了分析，具体内容如表1所示，为一线教师的研究提供参考。

基于上述分析，试图建构一个适用于高中物理跨学科项目化学习的评价指标体系。本文采用课堂观察和视频切片分析法描述学生在项目实践中的表现，并把评估的重点放在项目实践效果上，以便进行评估与优化。

3 评价指标体系建构

为了建构高中物理跨学科项目化学习的评价指标体系，课题组开展了研读郭华教授专著《跨学科项目化学习》活动，以探索跨学科项目化学习的属性，并为评价指标的设计提供理论指导。郭教授指出，许多跨学科项目化学习注重活动的开放性和真实性，但忽视了其应具备的教育性。这种教育性的缺失体现在通过活动使学生在课堂教学过程中无法获得的发展方面取得进展。主体性强调学生在真实而开放的活动中如何自主决策和推动后续活动。整体性体现在跨学科和长时段两个方面，长时段指完成项目学习所需的课时多且单个课时的时长不一致。开放性强调学习过程和结果的生成性和不确定性。真实性强调情境创设必须与社会生活和学生经验相关联。

李艳燕教授团队在建构STEM教育质量评价指标体系时，选择了20位STEM教育研究专家，并采用德尔菲法确定了4个一级指标以及28个二级指标［5］。借鉴李教授团队的研究方法，组织课题组的11名成员和7名外聘专家进行了两轮研讨。第一轮研讨中，确定了“知识内容”“操作技能”和“情感态度”3个一级指标，从跨学科项目化的“发展学科核心素养”学习目标出发，将“理解项目原理、解释器件功能、掌握知识、设计项目方案”确定为“知识内容”的4个二级指标。从跨学科项目化的“持续探究创造作品”学习目标出发，将“制作产品模型”“测试与评价”和“迭代设计”确定为“操作技能”的3个二级指标。从项目化学习过程中学生的情感投入程度出发，将“交流方式”“合作意识”确定为“情感态度”的2个二级指标。第二轮研讨中，采用德尔菲法进一步优化指标体系，并组织了课题组成员讨论如何观察和评估指标，形成了具体的评估内容（表2）。

4 指标权重计算

层次分析法（AHP）用于分析指标之间的重要程度。将指标重要性分为9个级别，并进行比较，然后使用比较结果建立判断矩阵来计算指标的权重。具体而言，对于指标Di相对于指标Dj的重要性，将其记为以下数值：如果Di与Dj同等重要，则记为1；如果Di稍微重要于Dj，则记为3；如果Di明显重要于Dj，则记为5；如果Di强烈重要于Dj，则记为7；如果Di极端重要于Dj，则记为9。如果认为重要程度介于上述数值之间，则可以记为2、4、6、8。反之，如果Di稍微不重要于Dj，则记为1/3。按照这样的规律，对指标进行重要性比较和评分。

在实践过程中，将11名成员和7名专家根据重要性评分的结果进行求和并排序，然后建立判断矩阵进行权重计算。一级指标按照重要性从高到低的顺序排列为：操作技能、知识内容、情感态度。接下来建立相应的判断矩阵：

AHP层次分析结果如表3所示；对二级指标求和后，按重要性从高到低进行了排序。排序结果如下：理解项目原理、掌握知识、解释器件功能、设计项目方案、制作产品模型、合作意识、测试与评价、迭代设计、交流方式。接下来，建立了相应的判断矩阵：

AHP层次分析结果如表4所示。

根据表3中的判断矩阵，计算得到的CI值为0.005，对应的RI值为0.520，计算得到的CR值为0.009<0.1，这表明判断矩阵满足一致性检验，计算所得的权重具有一致性。同样，在表4中的判断矩阵计算得到的CI值为0.051，对应的RI值为1.460，计算得到的CR值为0.035<0.1，这表明判断矩阵满足一致性检验，计算所得的权重具有一致性。将一级指标权重值与二级指标权重值相乘，得到综合权重值，以实现对跨学科项目式学习的整体评价。具体结果如表5所示。

5 评价操作

在实践开始之前，首先召集课题组成员学习评价指标体系，明确课堂观察的要点。其次，根据观察要点并考虑到教师的兴趣和专长，将课题组成员分成若干观察小组。最后，每个小组根据课堂观察和教学视频切片，对相应的评价指标进行打分。完全符合指标的分数区间为91～100分，符合为81～90分，较为符合为71～80分，一般符合为51～70分，不太符合为1～50分，完全不符合赋予0分。将每个指标项的平均得分与综合权重值相乘，以评估该指标的实际效果。

6 评价案例

制作电磁炮项目是多个课时和多门学科内容的实践过程，需要多位教师协同指导。例如，在介绍电磁炮的发展历程时，可以从历史、政治、经济和科技的角度分析其研究价值。这涉及到多门学科的内容，需要多位教师进行融合教学。设计电磁炮项目方案时，还需要邀请校外工程设计人员合作，指导学生进行电路图的设计和改进。组织学生制作、测试与评价模型时，除了邀请数学和通用技术教师一起参与指导外，也需要邀请校外技术人员参与。电磁炮制作跨学科项目式学习片段的内容如表6所示。

从表6可以看出，b1的得分（80）远低于b3的迭代设计得分（95），而根据综合权重分可推断，学生前期模型制作（1.00）的经验对后续模型迭代设计（0.41）起到支撑作用。在模型迭代过程中，学生使用了部分成品器件，降低了制作难度，但也减弱了创新能力的培养。根据综合权重分可推断，学生在知识掌握（11.17）、解释器件功能（7.90）和合作意识（1.50）方面表现更好。但是，也存在跨学科不突出的问题。

7 总结与思考

对项目化学习实践进行评估的方法，可形成一种实践教育的质量评价工具，为后续研究提供参考。然而，由于参与建构评价指标体系的一线教师多于理论专家，实践样本数量较少，评价指标体系主要依赖参与者的主观经验形成。因此，需要融入更多客观评价方法，以提高评价的精确度。

参考文献：

［1］郑石明. 世界一流大学跨学科人才培养模式比较及其启示［J］.教育研究，2019，40（5）：113-122.

［2］中华人民共和国教育部. 义务教育课程方案（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［3］中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

［4］李治，谢丽.STEM教育融入我国中学物理教育研究的现状——基于5种中学物理教育专业期刊的分析［J］. 物理教师，2023，44（3）：2-5.

［5］李艳燕，董笑男，李新，等.STEM教育质量评价指标体系构建［J］.现代远程教育研究，2020，32（2）：48-55，72.

（栏目编辑 贾伟尧）