初中物理核心素養與關鍵能力的研究

李寶銀

(海安縣紫石中學，江蘇 海安 226600)

為在國家統一的課程標準基礎上,從學科層面探索建立具有江蘇特點的質量標準,為全省的基礎教育質量監測提供基本的依據,[1]從2015年開始,啟動實施“學科核心素養與關鍵能力”研究工作.現將研究成果進行簡單介紹.

1 核心素養與關鍵能力的內容結構

初中物理核心素養是具有初中物理特征的,適應學生個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力.物理核心素養是物理課程目標的集中體現,是在物理學習過程中逐步具備的良好思維品質、掌握的科學探究方法、形成的物理觀念,以及養成的科學態度與責任.基于這種認識,以及北京師范大學郭玉英等“中小學物理學科能力表現研究”的成果[2],認定初中物理核心素養由“概括理解”、“實驗探究”、“實踐運用”和“求實創新”4個方面構成,每個學科核心素養包括2～3個關鍵能力,框架結構如圖1所示.

圖1 核心素養與關鍵能力的內容結構

(1) 概括與理解是學生在進行物理知識學習的過程中表現出來的能力.具體表現為能否完成觀察和回憶、提取、辨識、概括、建模、推理等物理學習理解活動.

(2) 實驗與探究是指學生在觀察、實驗和科學探究過程中表現出來的能力.具體表現為能否根據實驗目的,選擇適當的器材,應用科學方法設計實驗,正確使用測量工具和器材進行實驗操作.能否在問題驅動下按照科學的規則進行探究學習活動.

(3) 實踐與應用是指學生綜合運用物理知識解釋自然現象和解決實際問題中表現出來的能力.具體表現為學生能否完成分析和解釋與物理有關的實際情景問題、進行推測與推理、借助適當的思想方法來解決實際問題等應用性實踐活動.

(4) 求實與創新是指學生在學習與問題解決中要有證據意識,能夠合理地進行知識遷移以期有新的思考和發現,具有質疑和實證、知識遷移的能力.具體表現為能否進行較為復雜推理、創意設計、評價反思、知識和方法遷移到新情景等基于物理知識的創新性活動.能否尊重實驗事實和自然規律,有依據得出結論,對現有的結論有質疑和求證的意識.

2 核心素養與關鍵能力的行為表現

學科核心素養是一種學科內在品質,在應對現實情境問題時,表現為解決處理問題的一種能力——核心素養的關鍵能力.這些關鍵能力在學科發展過程中經過長期的積淀而形成,支撐學科的過去、現在和未來,有著自身的行為表現.例如,“設計與操作”、“思想與方法”的行為表現如表1所示.

表1 關鍵能力的行為表現

3 核心素養與關鍵能力表現的水平劃分

在學生樣本的行為表現進行觀測研究的基礎上,對核心素養與關鍵能力表現水平進行科學合理的劃分,是測試學生核心素養與關鍵能力的關鍵步驟.基于江蘇省學業質量監測考試所獲得的數據,遵循書簽法的主要步驟流程進行水平劃分,將初中物理關鍵能力的表現水平分成了3個層次.例如,幾個關鍵能力的水平描述如表2所示(注:限于篇幅僅對本文所涉及的關鍵能力水平進行描述).

表2 關鍵能力的水平描述

續表

4 核心素養與關鍵能力的水平測評

核心素養與關鍵能力水平的測量與評價,是根據考生完成某一學科標準水平的試題(核心素養與關鍵能力測試工具)來解釋考生的知識與技能、方法與能力;參照定義的標準水平(核心素養與關鍵能力表現的水平描述)來解釋考生在考試中的表現.關注的是考生學科內容的掌握程度,以及學科核心素養與關鍵能力的表現水平,而不是學生在群體中的相對位置.試卷由選擇題和解答題組成,沒有通常的填空題.選擇題用來考查《課標》對學生的基本要求;解答題的開放度較高、難度也較大,用于衡量學生高層次的認知水平和解決問題的能力.選擇題和解答題的比例約為4∶1,也會根據命題的實際情況有適當的調整.現在結合兩道測試題,對其進行介紹.

圖2

例1.(2016年江蘇質量監測題)如圖2所示,小球靜止在彈簧上方(小球和彈簧不相連).如果這時小球所受的重力突然消失,下列關于小球的說法正確的是

(A) 靜止在原位置.

(B) 始終加速上升.

(C) 先加速后勻速.

(D) 始終勻速上升.

本題是“根據一定的事實和條件,利用力與運動的知識,進行分析判斷”.從“概括與理解”的角度考慮,選擇正確答案的學生,達到“能根據已有知識進行科學推理,獲取新的結論”的水平層次——“概括與推理”中“水平3”的級別.

假設物體重力消失后的情況,這種現象實際生活中是看不到的,在此實際上是根據一定情景運用物理知識的科學假設,從“實驗與探究”的角度考慮,選擇正確答案的學生,同時達到“能對他人提出的猜想、推測或假設的合理性做出判斷” 的水平層次——“問題與猜想”中水平3的級別.

例2.(2014年江蘇質量監測題)炒菜時打開料酒瓶,會聞到酒精的氣味.某學生想,這樣時間長了會不會使酒的濃度降低呢?于是,他在實驗室用兩個相同的燒杯,分別裝入105 g的料酒和水,每隔一段時間,測出杯中液體的質量,得到的實驗數據如表3所示.

表3 實驗數據

從表中數據你能得出什么結論?請對你的結論作出解釋.

答案1.結論:時間長會使料酒的濃度降低.解釋:第1天到第2天,水的質量減少量(105—101.2)g=3.8 g;料酒的質量減少量(105-94.4)g=10.6 g;料酒中的酒精和水同時在減少,其中水的減少量少于3.8 g,則其中酒精的減小量多于(10.6—3.8)g=6.8 g>3.8 g.同樣的推算第2天到第4天也有這樣的特點.可見相同條件下,酒精的蒸發比水快,時間長會使料酒中酒精的濃度降低.

從實驗與探究角度考慮,學生需要縱向計算和橫向比較,還需要有對控制變量的正確認識,達到“采用合適的方法對數據進行處理,根據證據對猜想與假設做出合理的判斷,解決提出的問題并得到實驗結論”的水平層次——“證據與論證”中水平3的級別.

從實踐與應用角度考慮,實驗結論的解釋,達到“綜合運用物理知識,對比較復雜的物理現象和實際問題進行正確解釋,語言準確、思路清晰、表述完整”的水平層次——“分析與解釋”中水平3的級別.

從求實與創新角度考慮,學生不是根據文本介紹的過程或生活經驗進行判斷的,而是在數據的縱向計算和橫向比較中,真正發現了“酒精的蒸發確實比水的蒸發快”.說明其實證意識很濃,達到“能尊重事實,有依據地做出結論,對未經證實的結論主動求證”的水平層次——“求實與質疑”中“水平3”的級別.

答案2.結論:時間長會使料酒的濃度降低.解釋:料酒和水的質量相同,相同時間內,料酒減少的質量比水多,說明酒精的揮發比水快,時間長了酒精在料酒中所占的質量比就降小,水在料酒中所占的質量比就變大,因而料酒的濃度有所降低.

從實驗與探究角度考慮,學生雖然也對數據進行了縱向和橫向比較,但相對于“答案1”而言,他們對數據處理是膚淺的,只能認定其達到“初步對數據進行處理,根據證據對猜想與假設做出合理的判斷,并得到實驗結論”的水平層次——“證據與論證”中水平2的級別.

從實踐與應用角度考慮,答案2對結論的解釋運用的是生活經驗“揮發”,不是物理知識“蒸發”,因而不具有“分析與解釋”的行為表現.

答案3.結論:時間長會使料酒的濃度降低.解釋:蒸發時刻在進行,而酒精蒸發的速度大于水的蒸發速度,所以料酒的濃度會降低.

從實踐與應用角度考慮,達到“能應用物理知識,對物理現象和實際問題進行正確的解釋”的水平層次,沒有達到“語言準確、思路清晰、表述完整”的水平層次,對應于“分析與解釋”中水平2的級別.

從實驗與探究角度考慮,雖然結論正確,但沒有對數據進行分析求證,沒有“證據與論證”的行為表現,也沒有“求實與質疑”的行為表現.

答案4.結論:時間長會使料酒的濃度降低.解釋:因為第4天時候,水的質量比料酒的質量大,說明料酒中酒精會隨時間的變化而蒸發掉的,所以料酒的濃度會降低.

從實踐與應用角度考慮,這樣的解釋雖然有些道理,但是不完整,也不嚴謹,只能認定達到“能應用物理知識,對物理問題進行初步解釋”,沒有達到“正確的解釋”的水平層次,對應于“分析與解釋”中水平1的級別.

顯然,核心素養與關鍵能力測評時,解答題根據答案的學科能力表現的水平高低來分層.“高水平的回答”對應的是高級別的學科能力表現;“低水平的回答”對應的是低級別的學科能力表現.這種以學生的真實反應(答案)作為制定標準(水平層次)的依據,是為了鼓勵學生提出不同的觀點,這也充分體現了核心素養與關鍵能力的測評以學生為本的思想,期望學生發表自己的個性,提出具有創造性的想法.

另外,核心素養與關鍵能力測評的閱卷,對學生的回答不是直接賦分,而是給出具體的編碼.例如,若把“答案1”的編碼輸入電腦,計算機系統就會自動判定出這個學生的原始分和標準分,并分別歸類到“證據與論證”、“分析與解釋”以及“求實與質疑”水平三之中. 若把“答案4” 的編碼輸入電腦,計算機系統就會自動生成遠低于“答案1”的原始分和標準分,將其歸類到“分析與解釋”水平1之中.

1 江蘇省基礎教育質量監測中心辦公室等.江蘇省義務教育學科核心素養與關鍵能力框架(試行).2017,05.

2 郭玉英等.物理學科能力及其表現研究[J].中學物理教與學,2016(12):3-9.