2023年度中學物理教育教學研究綜述
——基于《中學物理教與學》論文轉載情況分析

張海龍 馬亞鵬

(1. 中國人民大學書報資料中心,北京 100872; 2. 銀川市第九中學,寧夏 銀川 750011)

1 統計分析

1.1 刊物轉載排名

2023年中國人民大學書報資料中心復印報刊資料《中學物理教與學》共轉載論文163篇,分布在30種刊物上.表1是排名前10位的刊物轉載情況,其中,《物理教師》等6本物理教學專業期刊轉載文章總計119篇,占總數的73%,與往年持平.《物理教師》繼續蟬聯榜首,物理教學專業期刊轉載量梯次排列,相對穩定.

表1

1.2 作者單位、地域分布情況統計

以轉載論文第一作者統計,來自中學、高校和教育科研單位的比例分別是47.2%、37.4%和15.3%.中學作者始終是主力,但比例下降明顯,在地域分布上排名前三的依次是江蘇(17篇)、北京(12篇)、浙江(10篇).高校作者的轉載數較往年大幅上升,排名前列的依次是首都師范大學(6篇)、西南大學(6篇)、北京師范大學(5篇)、東北師范大學(5篇)、華東師范大學(4篇)、華南師范大學(4篇).教育科研單位的轉載量占比稍有增加,地域分布排名前兩位的分別是北京(7篇)和福建(6篇).整體地域分布方面,排名前6位的依次是北京(27篇,占16.6%)、江蘇(24篇,占14.7%)、浙江(17篇,占10.4%)、廣東(13篇,占8.0%)、福建和重慶(均為12篇,各占7.4%),江蘇作者不再獨占鰲頭,北京作者(其中教育科研單位占比較大)奪得榜首.

1.3 基金項目文章統計

在轉載的論文中,有84篇屬于基金項目課題研究成果,占總數的51.5%,首次超過半數,其中省部級以上課題成果47篇,優質課題項目占比明顯增加.

1.4 轉載文章內容分類統計

2023年度轉載文章按內容分類統計結果見表2.各領域轉載篇數與往年大致相當,學生研究類稍有增長,但學生研究和教師發展依然是薄弱領域.

表2

圖1為2023年度轉載論文關鍵詞云圖,可見,物理教育研究者和物理教師圍繞物理學科核心素養這一中心,對新課程與新教材、科學探究與實驗教學、科學論證教學、跨學科實踐等進行了豐富的研究,下文就幾個研究重點與熱點問題進行概述.

圖1 關鍵詞云圖

2 重點與熱點問題概述

2.1 物理新課程與新教材研究

立足服務深化課程改革的需要,落實物理課程育人功能之發揮,新修訂的《義務教育物理課程標準(2022年版)》及普通高中新教材持續成為研究熱點,引發研究者從不同角度解讀與分析.

一是初中物理新課標的深入研究.廖伯琴以繼承與發展為關鍵詞,對21世紀以來我國教育部頒布的3個初中物理課程標準的課程性質理念、目標、內容、學業質量及課程實施諸方面進行對比分析,指明2022年版課標凸顯知行合一、學以致用、育人為本的思想.[1]彭前程、馬賢榮非常細致地分析了2022年版課程標準的變化要點,如提到課標將“遵守道德規范,保護環境”改為“熱愛自然、保護環境、遵守科學倫理的自覺行為”,更加適切與準確,正是在這樣的辨析之中,引導教師理解及挖掘其背后的編寫意圖.[2]羅瑩、蔡天嬌著重對比分析課標從科學探究到跨學科實踐的迭代變化,認為這一變化是學習方式變革的新方向,指出項目學習是開展跨學科實踐、促進學生素養發展的核心路徑.[3]

二是普通高中物理新教材的分析.科學探究是物理核心素養的組成要素,徐惠玲、閆循旺依據課標制定的教材內容科學探究水平的分析框架,對人教版高中物理新教材中科學探究水平進行了量化分析,[4]擴展了教材研究范式,亦為教材修訂與教學改進提供了參考.陳思穎基于多重表征理論,從經驗表征、物理表征和符號表征3個維度,定性與定量相結合,對比分析了6個版本的高中物理新教材中的“彈力”內容,[5]利于教師準確把握教材,同時啟示教學中要靈活應用多重表征以深化學生對物理內容的理解,形成多維立體的知識結構.

三是創造性使用物理新教材研究.創造性地使用教材有助于教師由“教教材”向“用教材教”轉變,歐劍雄立足于物理核心素養的培育,從教材內容分析、教學目標制訂、教學過程設計和學生學習評價等維度對必修1模塊進行整體設計,[6]有助于教師從宏觀上把握教材、布局規劃教學,落實課程目標.張玉峰等則以“月-地檢驗”為例,從學生認知的角度,圍繞設計性任務對教材內容進行重組,[7]以增強教學內容的探究性,對課程實施、學生學習和教師發展均具有啟發意義.

2.2 科學論證教學

近年來,物理教育研究者對物理學科核心素養諸要素進行了廣泛而深入的理論與實踐研究,尤其是對物理觀念、科學思維等的研究,極大提高了我國中學物理教學學術水平,《中學物理教與學》密切關注學術熱點,轉載了多篇研究成果.囿于篇幅限制,本文僅討論科學論證相關研究.

一是科學論證教學策略研究.科學論證是科學實踐的重要方式,是科學理論發現與辯護的邏輯基礎,物理教學中的論證對學生核心素養的培育具有重要作用.研究者在科學論證內涵、教學模型的引介基礎上,對適宜我國本土物理教學的論證教學策略展開研究.馬亞鵬依據學習心理學提出反思性論證教學策略,指出“反思性論證策略可實現學生對所要探究和論證的內容的深度學習,同時促進學生元認知能力的發展”.[8]張婷玉、張春麗針對當前論證教學困境,將原始物理問題與科學論證相結合,引導學生應用主張、證據、推理等論證思維解決原始物理問題并在此過程中培養學生的科學論證能力.[9]

二是科學論證與批判性思維的融合.越來越多的研究將科學論證與批判性思維融通,這是由于科學論證的展開過程本身就是運用批判性思維形成科學主張、證明科學觀點、反駁錯誤觀念及對科學結論加以限定的思維過程.因此,基于批判性思維的分析論證可以“優化學生的思維方式,讓推理論證邏輯科學嚴謹”.[10]有研究討論了審辯式思維與物理核心素養的關系,建構了基于審辯式思維的物理規律論證教學模式,[11]不僅使得物理規律建立基于堅實的證據與論證之上,還使學生學會像物理學家一樣思考,有助于論證教學的深化.

三是教師的科學論證教學能力.弭樂、陳蘭通過教學實驗研究發現“學生口頭和書面論證的實質性發展與教師的教學水平息息相關”,[12]指出促進教師論證教學能力提升需要提供多種條件的支持并進行系統化專業發展設計.有研究以中學物理青年教師的競賽課視頻為研究對象,采用視頻分析法,定量研究了教師的課堂論證話語,發現教師的“非論證話語的占比遠高于論證話語”,[13]指出教學中教師應提高話語的開放度,關注論證的要素與過程,并為學生搭建腳手架以激發其內驅力.整體上可以看到,教師開展科學論證教學的自覺性和能力都還有待提高.

2.3 科學態度與責任

新課程標準中的科學態度與責任目標汲取了情感、態度與價值觀目標的積極成分,又進行了較大提升,更加強化學生理解科學本質、形成科學態度、擔當社會責任等方面的要求.具體到物理教學中,廣為關注的問題有如下3個方面.

一是科學態度與責任的內涵與形成機制.科學態度與責任與物理核心素養的其他維度的關系如何?科學本質、科學態度與社會責任之間又有什么內在聯系?這是理解科學態度與責任的關鍵.張恩德、謝麗援引相關研究指出“科學態度與責任是必備品格,觀照物理觀念、科學探究、科學思維的生成,具有統攝作用”,科學本質、科學態度與社會責任也不是一個“拼盤”,而是以“科學態度觀照科學本質、社會責任的生成”,很好地“體現了人、課程與素養的和諧統一關系”.[14]魏曉東參考他人實證研究指出“科學態度與責任的形成受到內部因素和外部因素的共同作用”,并進一步細分和闡述了各影響因素的不同作用.[15]還有研究從理性、人文性、社會性3個維度解析科學家精神,并提出了將其融入物理教學的方式,[16]是對科學態度與責任的深化研究.

二是HPS教育的實踐探索.HPS教育是科學本質教育的基本理念,有研究專門討論了科學哲學在物理實驗教學中的獨特價值,并基于此提出了應用科學哲學觀點幫助學生“形成客觀認知、培養科學態度、提升科學思維能力、引導問題解決”等實踐方法.[17]物理教師則開發了一些體現HPS教育理念的教學設計案例,這些案例多數關照物理學史,在知識或觀念重演中幫助學生認識科學本質,如趙海艷、張曉琳運用HPS理念設計了初中物理功的概念教學.[18]

三是融入優秀傳統文化的路向.在物理教學中融入中華優秀傳統文化,對于學生增強民族自豪感和自信心,激發學生投身我國的科技事業,為推動科技自立自強點燃青春之火,具有不可或缺的作用,也是科學態度與責任素養培育的重要路徑.有研究粗略歸納了傳統文化中蘊含的聲學、光學、熱學、力學和電磁學知識.[19]還有研究在初中物理光學主題教學中,引入多個傳統文化資源,[20]體現了系統性教學設計.當然,對于要融入的傳統文化,還需要在育人價值、內容與方式的適切性等方面下功夫,做到創造性轉化和創新性發展.

2.4 物理跨學科實踐

義務教育物理新課標將跨學科實踐主題作為重要的課程內容,含物理學與日常生活、物理學與工程實踐、物理學與社會發展3個二級主題,要求教學時間占總課時的10%,足見其重要性.對于一個課程概念,需要理解和把握其實質,避免望文生義.因而,扎實的理論研究是十分必要的,同時,還需要一些優秀的實踐范例作為支撐.

一是物理跨學科實踐主題的理論研究.母小勇從物理學發展植根于人類實踐這一辯證唯物主義觀點出發,指出“生活實踐、生產實踐與社會實踐為物理學提供了探究與應用的場域”,提出“物理課程應盡可能‘還原’實踐的邏輯”.[21]跨科學實踐進入物理課程,超越了科學本位,通過讓學生“重演”人類知識的探究活動與應用活動,從而培育學生的物理核心素養.陳宗成、于海波從跨學科實踐的內在邏輯入手,提煉了“提出問題→形成項目→驅動探究→推動設計→形成產品→展示評價→完善發布”的活動框架,并討論了設計原則及評價維度.[22]

二是物理跨學科實踐主題的實踐范例.項目式學習是跨學科實踐的重要方式,任少鐸以“制作定值電阻”項目式學習為例,[23]將物理學與工程實踐融合,采用四線并行的教學活動設計,并基于SOLO理論設置深度學習觀測點,頗具參考價值.另外,融入自主創新實驗的跨學科實踐也是一個亮點,潘書朋、湯金波研發了眼睛和眼鏡、肺部負壓的利用、毛細血管的生理結構等3個生物、物理跨學科主題,學生不僅學習了基本的物理原理,更為重要的,通過自主設計制作模型、開展實驗創新活動,在解決問題的過程中真正意義上獲得了能力的提升.[24]這些優秀的實踐案例的共同特點是,都是以解決實踐中真實性問題為出發點,運用了建模、設計等高階思維活動和實驗、制作等實踐活動,而非機械地將兩個學科合并在一起講授.

2.5 物理實驗教學

初高中物理課程標準都具體列出了學生必做實驗,體現了對實驗教學的重視.實驗教學歷來也是物理教學研究的核心話題,甚至有“無實驗不物理”的說法.一線教師在日常教學中,傾注了很多心血開發了不少自制實驗教具,同時對已有實驗方案進行了很多創新改進設計.除此之外,對實驗教學的理論探索及師生實驗能力的測評研究亦引人注目.

一是物理實驗教學理念及設計.蔡鐵權、謝佳瑩從科學本質觀視角審辨物理學理論、實驗、儀器、觀察、實驗教學之間錯綜的關系,為發揮物理實驗的教學功能、發展學生的物理核心素養提供了理論支撐.[25]在實驗體系建設方面,楊傳綠運用系統思維,建構了以目標體系、內容體系、評價系統為“三橫”,條件保障、實施保障、策略保障為“三縱”的課程觀視域下高質量中學物理“三橫三縱”實驗教學體系.[26]謝祥金提出了整體實驗教學的概念,意指創造真實實驗全過程,記錄實驗現象與數據全信息,打通知識壁壘,使實驗教學結構化.[27]

二是對師生實驗能力的測評研究.裴兆洋基于對某市高中物理教師實驗技能比賽中參賽教師實際表現的分析,指出教師存在誤差分析能力不足、實驗操作能力退化的問題,并提出可資借鑒的提升策略.[28]張紅洋、李昕以“測量斜面與木塊之間的動摩擦因數”實驗為例,通過實證研究方法對比分析了紙筆測試與實際操作考查兩種方式對學生實驗能力考查的特點和差異性,得出實驗操作測評“對學生實際設計能力的考查要求更高且更具開放性,更側重于對學生實踐能力和實踐意識的考查,對實驗數據的獲取與記錄考查更為真實可靠,對學生實驗總結反思能力考查更全面深入”的研究結果,[29]對加強和改進實驗教學,尤其是為健全物理實驗評價方式提供了實證證據.

3 啟示與展望

3.1 物理新教材研究

課標的修訂必然會伴隨教材的修訂,目前,6個版本的普通高中新教材已基本全面投入使用,義務教育新教材也出版在即.但是,除去教材編寫者對教材編寫理念、體現核心素養方面的特點、主要內容及其變化的解讀外,研究者似乎并未對新教材研究產生濃厚興趣.不僅如此,實踐中還普遍存在著對過去的教材如甲種本教材的“懷舊”情結,認為“現在的教材越編越差”的論調也時不時會出現.我們認為,對這種傾向,應持理性和審慎的態度.從宏觀上,應從國家對人才培養的需要以及當代中學生全面發展的需要出發,審視物理教材所承載的育人使命及具體編寫;從微觀上,則應深入到教材內容的細節,審讀文本背后的邏輯,并從教材使用者的維度,提出優化方略,并將研究結果反饋給教材編寫者.當然,從學科建設的角度,最好能夠建立一門物理教材學,以提升物理教材研究的科學化水平.

3.2 物理學科能力的培養

物理學科能力培養是一個老話題,其重要性不言而喻,但學生物理學科能力偏低及其培養之難也是一個不爭的事實.近年來,學者們提出了不少有價值的物理學科能力模型,較為全面地刻畫了物理學科能力的內容維度及其具體表現,也進行了一些能力測試的實證研究.總體上,教師還是非常重視物理學科能力培養的,只不過具體的教學方式還普遍存在低效或無效的情形,題海戰術機械訓練僅僅是一種具體的表現形態,深層次地存在物理概念的建構、物理規律的發現教學不重視科學方法、無視教學邏輯的現象,給學生布置的作業題未能經過精心選編,不少習題缺乏科學性、不符合實際情況,甚至還有一些題目僅僅是文字游戲.有鑒于此,我們認為,物理學科能力研究一方面要強化思維訓練材料的研究,教學中要適當引入原始物理問題或真實情境問題;另一方面,還應強化物理學科能力培養的有效教學策略研究.

3.3 新高考背景下的高考命題研究

新高考改革將物理學科考試設定為選擇性考試科目,并由省級教育考試部門組織實施,這一舉措從制度上促進了高考物理試題命制的繁榮.鑒于高考是一項高利害考試,分省命題中如出現試題質量等方面的問題,也容易引發考生和公眾對高考公平性的懷疑.此種情況下,需要進一步加強高考命題研究.一是高考物理試題在落實中國高考評價體系、物理核心素養要求以及體現學業質量標準的程度與水平方面,這一研究對高考選拔人才、服務教學功能的發揮至為重要.二是高考物理試題在情境設計、文字表述、思維層次、創新與開放度等具體設計特點的研究方面,這一研究有助于提高試題命制的質量.三是高考物理成績的統計分析.當然,鑒于高考數據的保密性,對學生成績的統計分析也僅能由省級教育考試部門內部進行,且無法公開發表.但是,我們依然建議教育考試部門能夠用科學的手段研究數據,以命制出符合當地學生發展的高質量高考試題.

3.4 學校校本教研的提質增效

物理教師是物理教育質量提升的關鍵.近年來,國家出臺了“強師計劃”等一系列促進教師發展的文件,落實到學校層面,主要是校本教研.校本教研能夠提供一個教師學習共同體,參與其中的教師沉浸在物理教學實踐的場域,以具體的課例、案例等為素材,謀求教學的改進,并在此過程中,自身的專業水平得以發展.不可否認,對于大多數教師而言,正是通過校本教研獲得專業成長的,這是因為校本教研對教師實踐性知識的形成具有無可替代的作用.因而,需要通過研究提高校本教研的質量.一是對共同體內部的物理教學名師的成長軌跡展開研究,尤其是名師個人的反思與分享,對共同體中其他老師最具有借鑒價值,或許與我國文化中倡導的謙讓、內斂有關,這方面的研究尚不多見.二是強化教師學習研究,一些校本教研活動之所以出現自說自話的現象,很重要的原因是教研組過于封閉、缺乏學習,如何將教研組、工作室等校本教研組織建設為學習型組織,仍有待深入研究.三是通過數字化校本教研提升教師數字素養.一方面,數字化技術為教師提供了新的學習和交流平臺,促進了教研活動的創新與發展.通過數字化校本教研,教師們可以更方便地分享教學資源、交流教學經驗,從而提升自身的教學水平.另一方面,教師數字素養的提升,也將成為教師專業發展的重要方向.為了適應這一趨勢,教育部門、學校和教師需共同努力,完善數字化校本教研機制,從數字化意識、數字技術知識與技能、數字化應用等層面切實提升教師數字素養,以更好地服務學生的全面發展.