基于CiteSpace的物理核心素養(yǎng)研究熱點和趨勢分析

摘 要：通過構(gòu)建2015-2018年物理核心素養(yǎng)文獻數(shù)據(jù)的知識圖譜，分析物理核心素養(yǎng)研究的熱點與趨勢.分析表明，該領(lǐng)域主要聚焦在物理核心素養(yǎng)的概念內(nèi)涵、教學(xué)方式、實驗創(chuàng)新、作業(yè)考試和物理文化五個方面.該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢有：從概念內(nèi)涵探討到方式方法落地，突出科學(xué)探究和深度學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，融合新技術(shù)的實驗教學(xué)創(chuàng)新，面向核心素養(yǎng)的作業(yè)和考試.

關(guān)鍵詞：物理核心素養(yǎng);教學(xué)方式;實驗創(chuàng)新;作業(yè);考試

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）05-0005-05

作者簡介：羅毛羽（1995-），男，江西南昌人，碩士研究生，研究方向：基礎(chǔ)教育學(xué).

近幾年來，基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革已經(jīng)步入了深水區(qū)，中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)一經(jīng)提出便成為熱點，而且已經(jīng)深入到學(xué)科核心素養(yǎng)的研究和實踐，成果頗多，但也存在諸如“新瓶裝舊酒”“換湯不換藥”的情況.本文借助信息可視化技術(shù)和計量學(xué)方法，揭示國內(nèi)物理學(xué)科核心素養(yǎng)研究的熱點和趨勢，力圖為該領(lǐng)域的研究和實踐提供有效的支持.

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

本研究采用陳超美開發(fā)的CiteSpace軟件，以科學(xué)知識為對象，通過聚類視圖和時區(qū)視圖顯示某領(lǐng)域科學(xué)知識的發(fā)展進程及結(jié)構(gòu)關(guān)系，適用于多元、分時、動態(tài)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析.本文的資料來源于 “中國知網(wǎng)文獻總庫”，在檢索中以主題詞“物理核心素養(yǎng)”進行檢索，檢索日期為2018年12月23日，通過CiteSpace軟件統(tǒng)計2015-2018年間文獻得到相關(guān)文獻總數(shù)為841篇，刪除無關(guān)文獻后得到有效文獻748篇，各年份間有效文獻篇數(shù)如圖1所示.統(tǒng)計有效文獻中的關(guān)鍵詞，共得到2705個關(guān)鍵詞，將出現(xiàn)次數(shù)≥3的關(guān)鍵詞確定為高頻關(guān)鍵詞，共得到27個高頻關(guān)鍵詞.將高頻關(guān)鍵詞歸類為學(xué)段（高中物理、初中物理、物理、中學(xué)物理）、概念內(nèi)涵（核心素養(yǎng)、物理核心素養(yǎng)、學(xué)科核心素養(yǎng)、物理學(xué)科核心素養(yǎng)、物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、物理概念）、教學(xué)方式（物理教學(xué)、教學(xué)設(shè)計、課堂教學(xué)、教學(xué)策略、培養(yǎng)、教學(xué)）、實驗教學(xué)（實驗教學(xué)、實驗探究、物理實驗）、考試（高考物理、高考）、文化取向（評價、科學(xué)態(tài)度、物理學(xué)史、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）等統(tǒng)計得到表1.

2 物理核心素養(yǎng)研究熱點分析

2.1 物理核心素養(yǎng)的概念和內(nèi)涵

胡衛(wèi)平（2017）認(rèn)為，物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格.李巖（2016）認(rèn)為，物理核心素養(yǎng)由基本物理觀念、基本物理思維、實驗探究能力和科學(xué)精神與態(tài)度構(gòu)成.林明華（2016）認(rèn)為，物理核心素養(yǎng)有物理觀念和應(yīng)用、科學(xué)思維和創(chuàng)新、科學(xué)探究和交流、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任四個維度.

（1）關(guān)于“物理觀念”的研究.郭玉英（2017）認(rèn)為，物理觀念主要包括物質(zhì)觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素.艾靜（2018）認(rèn)為，物理觀念是物理核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，也是階段性學(xué)習(xí)的目標(biāo).

（2）關(guān)于“科學(xué)思維”的研究.胡衛(wèi)平（2017）認(rèn)為，科學(xué)思維包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新，這是物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的關(guān)鍵能力.林欽（2015）認(rèn)為，科學(xué)思維是了解并掌握研究世界的基本思想和方法.盧長津（2018）認(rèn)為，科學(xué)思維將物理知識、方法、思想、觀念和精神有機融合在一起.

（3）關(guān)于“實驗探究”的研究.江山（2015）認(rèn)為，實驗探究是物理學(xué)科的基礎(chǔ)和重要特征，學(xué)生要經(jīng)歷提出問題、猜測假設(shè)，獲取和處理信息、分析論證得出結(jié)論，這有助于學(xué)生理解和掌握知識與技能，培養(yǎng)探究意識和科學(xué)素養(yǎng).曾雪琴（2016）認(rèn)為，實驗探究是激發(fā)學(xué)習(xí)物理興趣、增強物理知識應(yīng)用能力、落實科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵.

（4）關(guān)于“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”的研究.王高（2016）認(rèn)為，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是指認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的關(guān)系基礎(chǔ)上形成的對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感.婁德江（2018）認(rèn)為，教師要以情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)為導(dǎo)向，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，進而發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).

2.2 物理核心素養(yǎng)與教學(xué)方式

2.2.1 基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計

林欽（2015）認(rèn)為，基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理設(shè)計，需要包括圍繞核心概念展開教學(xué)、提供應(yīng)用科學(xué)方法研究問題的機會、還原“真實”科學(xué)研究歷史、創(chuàng)設(shè)待解決的真實問題情境、注重物理教師的言傳身教.白晶（2016）、任虎虎（2017）認(rèn)為，應(yīng)該以指向“深度學(xué)習(xí)”進行教學(xué)設(shè)計，讓學(xué)生進行思維的深化加工，“思維型”以認(rèn)知沖突和自主建構(gòu)促進物理觀念;以學(xué)生思維活動促進科學(xué)思維;以思維監(jiān)控為手段促進知識和思想的內(nèi)化;以應(yīng)用遷移達到有效培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目的.封英（2016）提出了基于核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計模型，以“楞次定律”為例，課堂導(dǎo)入、實驗設(shè)計、實驗探究等方面，進行了系統(tǒng)具體化的構(gòu)建.黃以明（2018）提出了“先學(xué)先行—檢測反饋—互動研討—當(dāng)堂訓(xùn)練—拓展提升”的五環(huán)節(jié)教學(xué)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力、合作精神等物理學(xué)科素養(yǎng).

2.2.2 基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)模式

余沐諍（2012）認(rèn)為，可以借助多媒體手段，創(chuàng)設(shè)“生活化的情境”，著力挖掘生活中的物理故事呈現(xiàn)物理問題、生活中的物理探究實驗、生活中的問答和圖例創(chuàng)設(shè)，運用生活化的語言交流.林春輝（2017）指出，以學(xué)生活動、參與體驗為中心，建構(gòu)“活動式”的物理教室，開放的專題環(huán)境、可移動組合的座椅、靈活的教學(xué)活動、個性化的學(xué)習(xí)活動、主題研究與展示等環(huán)節(jié)，有效提升物理核心素養(yǎng).謝瑾（2015）指出，將微課與翻轉(zhuǎn)課堂、導(dǎo)學(xué)案結(jié)合，可以起到知識的拓展的作用，便于難題講解同時有助于實驗講解.孫凡博（2014）使用“微視頻+教師講述物理概念和規(guī)律”的新型教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生主動和積極地猜想.汪伊凡（2018）將STEM教育融入初中物理課堂教學(xué)當(dāng)中，有意識地啟蒙學(xué)生的工程技術(shù)理念，拓寬了培養(yǎng)核心素養(yǎng)的有效路徑.徐清軍（2016）以物理課“彈力”和實驗課“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”為例，呈現(xiàn)了浙江省2017年新高考下物理核心素養(yǎng)的“問題·探究”教學(xué)模式.

2.3 物理核心素養(yǎng)與物理實驗教學(xué)

2.3.1 基于物理核心素養(yǎng)的物理實驗教學(xué)方法

盧星辰（2018）認(rèn)為，教師要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“創(chuàng)設(shè)問題情境、發(fā)現(xiàn)問題、進行猜想、探究驗證、得到實驗結(jié)論”的科學(xué)探究過程，并且，“隔杯吹蠟燭”的創(chuàng)新實驗探究了“流體壓強與流速的關(guān)系”.晉文梅（2018）認(rèn)為，在實驗教學(xué)時，可以由學(xué)生設(shè)計多種實驗方案，從中挑選出較好的實驗方案，再組織學(xué)生進行多種實驗探究，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并思考回答問題.張瑜（2018）認(rèn)為，應(yīng)該重構(gòu)物理實驗教學(xué)，可以借鑒不同版本教材對于同一種實驗的不同做法，降低實驗難度，或者采取慢鏡頭回放實驗細(xì)節(jié)來豐富實驗探究，積累更多的感性素材，從而優(yōu)化實驗教學(xué)效果.

2.3.2 基于物理核心素養(yǎng)的物理實驗創(chuàng)新

張瑛（2018）認(rèn)為教師應(yīng)該改進演示實驗，例如采用自制教學(xué)用的“制冷”模塊，在課堂上直接演示制冰、制霜，完整地模擬了水循環(huán)現(xiàn)象，彌補了課本演示實驗中的空缺，有助于學(xué)生直觀感知、理解和應(yīng)用知識.孫德成（2018）認(rèn)為，教師可以對實驗教具進行改進與創(chuàng)新，以“液體的表面張力”實驗教具改進為例，用銅絲制作了半米長的半圓，把吸管放置在裝置套的中央浸入肥皂液后拿起，可以清楚看到肥皂液薄膜在裝置上，再用手刺破左側(cè)肥皂液，吸管會在右側(cè)肥皂液的表面張力作用下運動到裝置右側(cè)，這樣，顯著地增加了液體張力的可見度.孫子彪（2018）則認(rèn)為，教師可以自制廉價且操作性強的實驗器具，還要引導(dǎo)學(xué)生以廢舊物品為原材料設(shè)計物理實驗，在動手操作和設(shè)計中，提升了學(xué)生的知識和技能.侯丹（2018）指出，可以通過3D虛擬增強現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)設(shè)豐富的情境，例如創(chuàng)設(shè)失重環(huán)境實驗平臺，讓學(xué)生深切感受失重條件，從而增強了學(xué)習(xí)興趣，加深對知識的理解提升和培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.齊國元（2017）將傳感器（DIS）技術(shù)用于物理課堂，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維和科學(xué)探究品質(zhì).

2.4 物理核心素養(yǎng)與作業(yè)考試

2.4.1 基于物理核心素養(yǎng)的物理作業(yè)

王金鐸（2018）從對物理作業(yè)的理解與認(rèn)識、設(shè)計的基本原則、物理作業(yè)的分類與功能方面闡述了符合學(xué)生發(fā)展物理核心素養(yǎng)的物理作業(yè).陳婷（2018）認(rèn)為，基于物理核心素養(yǎng)的培育，物理作業(yè)應(yīng)該具有目的性、合作性、多樣性、趣味性，要從教材出發(fā)，結(jié)合學(xué)生實際，對作業(yè)內(nèi)容進行優(yōu)化設(shè)計.桑嫣（2018）認(rèn)為，物理專業(yè)設(shè)計應(yīng)該系統(tǒng)化，先確定單元總體目標(biāo)，然后對總目標(biāo)分解細(xì)化至每一課時的作業(yè).陳向舟（2018）將物理家庭作業(yè)分為規(guī)律概念性題目、應(yīng)用型題目、實踐型題目實驗、探究型題目、綜合開放型題目五大類型，并對作業(yè)的評價從形式、對象、主體的不同采取不同的評價方式.詹清清（2015）等通過調(diào)查認(rèn)為，物理輔導(dǎo)資料使用非常廣泛，但是資料良莠不齊，學(xué)生選購資料時很盲目，教師極少關(guān)注學(xué)生使用資料的過程及存在的問題，教師應(yīng)該對其精心選擇和引導(dǎo).

2.4.2 基于物理核心素養(yǎng)的考試評價

程力（2016）深入解讀《國務(wù)院關(guān)于深化考試招生制度改革的實施意見》，其中要求科學(xué)命題要增強基礎(chǔ)性、綜合性，著重考查學(xué)生獨立思考和運用知識分析、解決問題的能力，以此促進基于學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)改革.于永建（2016）對2016年全國課標(biāo)物理《考試大綱》中關(guān)于高考物理內(nèi)容的刪除和調(diào)整進行分析，從中解讀出物理高考命題立意正在從“知識、能力”轉(zhuǎn)向“物理核心素養(yǎng)”的命題立意.解永平（2017）對2017年江蘇高考新增的“探究動能定理”實驗分析得出結(jié)論，指出像“科學(xué)探究體驗的過程”這類考題，要注重學(xué)生親身經(jīng)歷實驗探究過程，掌握科學(xué)研究方法，以此提升學(xué)生的核心素養(yǎng).于永建（2018）分析了2017年的高考真題新題型“原始物理問題”的“情境性、真實性、價值性和應(yīng)用性”，此類題型目的在于引導(dǎo)教師注重與物理實際問題相聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生參與問題解決的動機，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng).冷冰冰（2015）則對《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》體現(xiàn)核心素養(yǎng)的指標(biāo)進行量化研究，研究發(fā)現(xiàn)對科學(xué)素養(yǎng)、實踐素養(yǎng)、信息技術(shù)素養(yǎng)、問題解決能力、主動探究、學(xué)習(xí)素養(yǎng)、溝通與交流能力等較為重視，但對創(chuàng)新能力、社會責(zé)任、人文素養(yǎng)等重視程度還不夠.

2.5 物理核心素養(yǎng)和物理文化

朱建山（2017）認(rèn)為，物理教育應(yīng)該從基于知識的教育變?yōu)榛谖幕慕逃鰪姷钟孕藕蛡慰茖W(xué)的能力，提高學(xué)生的核心素養(yǎng).沈祖榮（2018）辨析了文化、物理文化和物理核心素養(yǎng)的概念，認(rèn)為物理文化中的“真、善、美”具有學(xué)科個性和共性，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理文化中的“真、善、美”，會內(nèi)化為學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng).吳熙（2018）認(rèn)為，在物理課堂中，介紹物理學(xué)家關(guān)于物理概念建立過程，有利于指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)家的研究方法、思維、態(tài)度和精神，可以提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng).胡雨宸（2018）對高考試題進行分析后認(rèn)為，在試題命制的情境創(chuàng)設(shè)中合理融入物理學(xué)史，是有效提升物理核心素養(yǎng)的途徑.

3 物理核心素養(yǎng)研究的趨勢分析

3.1 從概念內(nèi)涵探討到方式方法落地

物理核心素養(yǎng)的研究重點，從概念內(nèi)涵探討已經(jīng)轉(zhuǎn)向方式方法落地.由圖2可知，關(guān)于物理核心素養(yǎng)概念的探討在2015-2016年快速上升，2017年之后逐漸趨于穩(wěn)定，而物理核心素養(yǎng)與教學(xué)方式的研究則持續(xù)增長.研究者對于物理核心素養(yǎng)概念和內(nèi)涵形成了共識，主要包括物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個方面.并且，從以物理知識和技能為本的教學(xué)，轉(zhuǎn)向物理 “真、善、美”一體的文化引領(lǐng)，學(xué)生不但要學(xué)習(xí)物理概念建立過程，還要學(xué)習(xí)物理學(xué)家的研究方法、思維、態(tài)度和精神.后面的研究重點是探討基于物理核心素養(yǎng)的課程內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方式革新和作業(yè)評價改革等具體的落實措施.

3.2 突出探究和深度學(xué)習(xí)的教學(xué)方式

在教學(xué)理念和設(shè)計上，針對以往物理教學(xué)中存在的弊端：過分重視科學(xué)觀念（知識、技能）的講授、鞏固過度操練，忽視科學(xué)探究過程、科學(xué)思維方法培養(yǎng)導(dǎo)致“科學(xué)探究”簡單化、程式化、形式化，科學(xué)思維淺層化、泛化或僵化.研究者認(rèn)為，關(guān)鍵在于，要緊扣物理核心素養(yǎng)的概念和內(nèi)涵，重視科學(xué)探究，培養(yǎng)科學(xué)思維，形成物理觀念，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，從而落實物理核心素養(yǎng).因而，在教學(xué)方式方法上，應(yīng)該采用“情境創(chuàng)設(shè)—實驗探究—交流表達—知識技能應(yīng)用”的“深度學(xué)習(xí)”，以問題導(dǎo)向、合作探究，應(yīng)用遷移，讓學(xué)生有機會多觀察、操作、深入思考討論、鞏固和應(yīng)用知識技能;并且，還可以革新物理課堂教學(xué)，翻轉(zhuǎn)課堂、微課和物理導(dǎo)學(xué)案結(jié)合，有助于實驗探究，又有利于知識鞏固拓展，將實驗探究和知識鞏固應(yīng)用結(jié)合.核心素養(yǎng)的落地生根，這種實施層面的課程與教學(xué)設(shè)計研究最為重要，最為缺少，是研究的重點和趨勢.

3.3 融合新技術(shù)的實驗教學(xué)創(chuàng)新

研究者認(rèn)為，實驗教學(xué)是物理核心素養(yǎng)落地的有效途徑，應(yīng)該重視實驗教學(xué)，改進實驗方案，組織學(xué)生進行多種實驗探究，注重學(xué)生探究過程，讓學(xué)生親歷科學(xué)探究過程.而且，應(yīng)該將新技術(shù)融入物理實驗改善實驗教學(xué)的效果.例如，應(yīng)用傳感器（DIS）技術(shù)、3D虛擬增強現(xiàn)實技術(shù)、多媒體教學(xué)技術(shù)等，創(chuàng)設(shè)逼真的、沉浸式、交互式的問題情境，凸顯物理實驗的細(xì)節(jié)，展現(xiàn)特殊的實驗場景，回放歷史實驗場景，為學(xué)生觀察、分析、探究提供更有效的支持.還要對實驗教具進行改進與創(chuàng)新，改進演示實驗效果，克服以往實驗中的難題等.

3.4 面向核心素養(yǎng)的作業(yè)和考試

研究者認(rèn)為，設(shè)計面向物理核心素養(yǎng)的物理考試，對于物理核心素養(yǎng)的落地有決定性的作用，而設(shè)計面向物理核心素養(yǎng)的作業(yè)則是關(guān)鍵的支撐.教師要摒棄過于依賴課外輔導(dǎo)書的做法，厘清面向核心素養(yǎng)的物理作業(yè)設(shè)計原則，精心選擇和設(shè)計突出物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及科學(xué)態(tài)度的作業(yè).例如，設(shè)計具有探究性的、待解決的真實的問題情境的作業(yè)，并能體現(xiàn)良好的價值導(dǎo)向，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度.在物理考試方面，以物理核心素養(yǎng)為綱進行命題，從“知識、能力”轉(zhuǎn)向“物理核心素養(yǎng)”，突出考查物理觀念、科學(xué)思維、探究能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.例如，在實驗類的考題上，要考查學(xué)生是否親身經(jīng)歷實驗探究過程，是否掌握了科學(xué)研究方法，是否能夠?qū)⒖茖W(xué)知識、科學(xué)思維（分析、比較、判斷、推理）用于解決新問題，是否具有嚴(yán)謹(jǐn)正確的科學(xué)態(tài)度.

總之，在物理核心素養(yǎng)的研究和實踐中，將面臨許多亟待解決的新問題，如課程標(biāo)準(zhǔn)、教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核評價等，需要更為深入的基礎(chǔ)研究，在實踐中探索，為其落地打下更為堅實的基礎(chǔ).

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（收稿日期：2020-12-18）