物理實驗能力表現(xiàn)標準的開發(fā)研究

王煥霞

(1. 曲阜師范大學教育學院,山東 曲阜 273165; 2. 山東師范大學教育學部,山東 濟南 250014;3. 中國教育大數(shù)據(jù)研究院,山東 曲阜 273165)

學科能力表現(xiàn)標準明確指出學生在某一階段應達到的學習表現(xiàn),它以清晰文本的形式呈現(xiàn)出來,給一線教師教學評價帶來便利,同時也為我國教育質(zhì)量監(jiān)測工程提供基石,開發(fā)學科能力表現(xiàn)標準具有重要意義．而物理實驗能力作為一種重要的物理學科能力,其能力表現(xiàn)標準的開發(fā)具有迫切性和現(xiàn)實意義．

1 物理實驗能力表現(xiàn)標準概念內(nèi)涵

物理實驗能力是在有關的物理知識、技能基礎上,順利地完成物理實驗活動任務的個性心理特征,主要是指根據(jù)實驗目的、實驗要求制定實驗方案、實驗步驟,設計記錄表格,合理地選取實驗儀器,正確地使用儀器并進行實驗操作,分析整理實驗結果,得出實驗結論等能力．物理學是一門以實驗為基礎的科學,物理實驗能力是一種重要的物理學科能力．物理實驗能力細化為物理實驗操作能力,物理實驗條件控制能力,物理實驗記錄能力,表達實驗結果并最終解決物理問題能力．[1]

一般而言,表現(xiàn)標準的開發(fā)以學科能力為基礎．表現(xiàn)標準是指學生應當達成的基本能力、關鍵技能的目標規(guī)定,是衡量學生學習結果的準則．與此對應,物理實驗能力表現(xiàn)標準是指,學生經(jīng)過物理實驗學習之后應達成的物理實驗能力、關鍵技能的目標規(guī)定,是衡量學生物理實驗學習結果的準則,一般包括“表現(xiàn)描述”、“表現(xiàn)水平”與“作業(yè)實例及評注”等．[2-3]

2 物理實驗能力表現(xiàn)標準開發(fā)

結合物理實驗能力的基本要素和分類,本研究分別對物理實驗操作能力、物理實驗條件控制能力、物理實驗記錄能力、表達實驗結果并最終解決物理問題能力開發(fā)了相應的能力表現(xiàn)標準．這里展示物理實驗能力表現(xiàn)標準的構成要素“表現(xiàn)描述”和“表現(xiàn)水平”．

2.1 物理實驗操作能力表現(xiàn)標準

表現(xiàn)描述:進入實驗室以后,服從指導教師的指導,注意愛護儀器,根據(jù)實驗目的、要求制定實驗的方案、步驟,設計記錄表格,合理地選取儀器,正確地使用儀器和進行測量,分析整理實驗結果,得出必要結論,實驗結束后對實驗儀器進行整理歸位．

表現(xiàn)水平:表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高．詳見表1．

表1 物理實驗操作能力表現(xiàn)標準

2.2 物理實驗條件控制能力表現(xiàn)標準

表現(xiàn)描述:對實驗操作過程和方法的控制;預想和思考影響實驗效果或結果的各種因素,保持其他因素不變,只改變一種因素,進行對比實驗,記錄實驗現(xiàn)象、事實并進行分析、研究和處理;在執(zhí)行實驗計劃時逐步建立完成實驗操作活動的內(nèi)部體驗,對自己的的操作進行控制和調(diào)整．

表現(xiàn)水平:表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高．詳見表2．

表2 物理實驗條件控制能力表現(xiàn)標準

2.3 物理實驗記錄能力表現(xiàn)標準

表現(xiàn)描述:記錄儀器裝置、操作過程、實驗條件、現(xiàn)象和事實、實驗原理等．要如實、準確、客觀地記錄所觀察到的信息、數(shù)據(jù),正確使用文字、物理術語等記錄手段,確保記錄的科學性,記錄要全面而有條理．

表現(xiàn)水平:表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高．詳見表3．

表3 物理實驗記錄能力表現(xiàn)標準

2.4 表達實驗結果并最終解決物理問題能力表現(xiàn)標準

表現(xiàn)描述:將所得的實驗結果用文字、圖表、報告等形式,明了易懂地表述出來,易于使他人理解;能夠?qū)ξ锢韺嶒灲Y果進行總結歸納,得出物理實驗結論,最后形成科學的物理概念、定律和規(guī)律;能夠靈活運用這些科學知識解釋實際生產(chǎn)生活中的物理現(xiàn)象,解決物理問題．

表現(xiàn)水平:表現(xiàn)優(yōu)異、合格、有待提高．詳見表4．

表4 表達實驗結果并最終解決物理問題能力表現(xiàn)標準

3 物理實驗能力表現(xiàn)標準案例研究

這里展示物理實驗能力表現(xiàn)標準的構成要素“作業(yè)實例及評注”．

3.1 作業(yè)要求

實驗室準備了下列主要的實驗器材:帶孔的金屬小球、光電門和光電計時器．試設計一個實驗,驗證機械能守恒定律．

要求: ① 說明實驗方法和原理以及還需要的測量工具和器材; ② 說明實驗的步驟; ③ 說明實驗處理和驗證的具體方法; ④ 說明誤差產(chǎn)生的原因和改進的方法．

3.2 完成條件

小組完成、有時間限制、課堂作業(yè)、有教師反饋．

3.3 對應標準

物理實驗操作能力:進入實驗室以后,服從指導教師的指導,注意愛護儀器,根據(jù)實驗目的、要求制定實驗的方案、步驟,設計記錄表格,合理地選取儀器,正確地使用儀器和進行測量,分析整理實驗結果,得出必要結論,實驗結束后對實驗儀器進行整理歸位．

物理實驗記錄能力:記錄儀器裝置、操作過程、實驗條件、現(xiàn)象和事實、實驗原理等．要如實、準確、客觀地記錄所觀察到的信息、數(shù)據(jù),正確使用文字、物理術語等記錄手段,確保記錄的科學性,記錄要全面而有條理．

3.4 學生作業(yè)展示(表5)

表5 學生作業(yè)

3.5 教師評注

本作業(yè)展示了物理實驗操作能力的表現(xiàn),學生能夠根據(jù)實驗目的、要求設計與制定驗證機械能守恒定律的實驗方案、步驟,合理地選取儀器,正確地使用儀器進行測量;學生能掌握運用光電門和光電計時器的方法,并運用刻度尺和游標卡尺測量所需的數(shù)據(jù),完成實驗;分析整理實驗結果,驗證機械能守恒定律．對照“表1 物理實驗操作能力表現(xiàn)標準”,可以判斷學生表現(xiàn)水平為“表現(xiàn)優(yōu)異”．

本作業(yè)還展示了物理實驗記錄能力的表現(xiàn),學生在明確實驗目的的基礎上,知道重點要記錄的內(nèi)容,能按照要求正確使用文字、物理術語等記錄手段,如實、準確、客觀地記錄實驗操作要點、所觀察到的關鍵信息,能夠記錄多次測量的小球直徑d、懸點到小球釋放點的高度h、小球在最低點處穿過光電門所用的時間Δt、物體下落的距離Δh等關鍵數(shù)據(jù),確保了實驗記錄的科學性、有效性和條理性．對照“表3 物理實驗記錄能力表現(xiàn)標準”,可以判斷學生表現(xiàn)水平為“表現(xiàn)優(yōu)異”．

上述展示了“物理實驗操作能力和物理實驗記錄能力表現(xiàn)標準”的構成要素“作業(yè)實例及評注”．由于學科能力表現(xiàn)標準提供了學生作業(yè)實例來展示學生已經(jīng)達到“表現(xiàn)水平”的等級,不僅教師可以方便地參照作業(yè)實例指導和檢測學生的學習結果,而且學生也可參照作業(yè)實例判斷自己達到何種表現(xiàn)水平,這將有效促進物理教育評價正義性的實現(xiàn)．[4]

需要說明的是,由于解決一道相對復雜的物理問題時可能需要學生綜合運用多種物理能力才能實現(xiàn),比如一道試題既考查了物理實驗能力、物理思維能力、又考查了物理觀察能力,我們以試題最核心考查的能力指標為準．[5]

4 研究結論

物理學科能力表現(xiàn)標準對一線教師的課堂教學與評價具有重要指導意義,并為大規(guī)模學業(yè)評價提供參考,同時為深入開展物理學業(yè)評價與課程標準的一致性研究提供借鑒．[6]物理實驗能力作為一種重要的物理學科能力,其能力表現(xiàn)標準的開發(fā)具有迫切性和現(xiàn)實意義．

結合物理實驗能力的基本要素和分類,分別對物理實驗操作能力、物理實驗條件控制能力、物理實驗記錄能力、表達實驗結果并最終解決物理問題能力開發(fā)了相應的能力表現(xiàn)標準．物理實驗能力表現(xiàn)標準包括“表現(xiàn)描述”、“表現(xiàn)水平”與“作業(yè)實例及評注”．本研究開發(fā)的物理實驗能力表現(xiàn)標準具有重要的借鑒價值,將有效促進課程改革的深入發(fā)展．