高中物理力学核心概念的学习进阶研究

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2017年底国家教育部颁布实施的《普通高中物理课程标准(2017年版)》与新一轮高考改革共同影响,对高中物理学科教与学的深度、广度提出了进一步要求。高中为期三年的物理学科教育究竟以何为起点、以何为终点,如何在长期的教与学中更好地遵循学生认知发展规律、循序渐进完成培养目标是每一位一线教育工作者都时刻在面临和尝试解决的问题。此外,在教学工作过程中还有一些更为具体的问题也亟待解决:学生有限的学习时间与日益增长的科学知识无法顺利适配;教师围绕具体事实甚至题目开展教学的方式抑制了内容学习和素养发展的进一步深化;阶段式教学容易忽视科学知识的系统性和完整性,导致学生知识存储的碎片化,缺乏逻辑与体系结构。把握课程特点、基于实际学情的课程建设是满足教学需求、解决以上问题的关键。高中物理课程以学科大概念为核心、精选核心概念的编写思路,使得课程内容已经具备结构化特点,必修、选择性必修与选修的模块配置与内容要求体现了核心概念学习的阶段性和发展性,而学业质量标准与物理学科核心素养的水平划分则体现了发展的层次性,近十年来国内外科学教育领域研究的热点议题“学习进阶”理论正与这种长期的、阶段性、层级性的水平渐进式学习相适应,针对物理学科的核心概念进行学习进阶构建并据此开展课程建设的教学探索,立意于整体服务《课程标准》理念的落实并满足学生面向升学、就业等不同发展方向的学习需要。本研究以本县高中学生为样本,选取高中物理课程中的重要模块力学进行核心概念的学习进阶研究,可以为本地区高中物理教师开放一种力学部分课程建设参考思路和视角,提供一个经过初步完善、可直接使用的测量工具与学习进阶模型,丰富即时学情下的地区高中物理学科教学资源,也供后续有关研究作为参照。笔者通过国内外研究情况探寻了学习进阶理论基础及可借鉴成果,采用了学习进阶理论中学段情境下的研究框架,进行了下述两个部分的研究:第一部分本地区的现状调查与核心概念选定。面向本地区9所普通高中一线教师进行了问卷调查与访谈,了解本县当前物理核心概念教学的具体情况和教师选取核心概念的标准,了解本县高中物理教师对学习进阶的认知情况、认可度、接受度和将学习进阶引入教学工作的意愿及顾虑,最后对高中力学概念进行了核心程度调查。第二部分研究则依据第一部分的研究成果,基于本地区学情进行学习进阶构建。划分各核心概念高中学习进阶的起点和终点,并确定中间层级,形进阶假设。采用较为权威的“力学概念测试(FCI)”作为基础设计了测量工具,利用抽样法选取我县高中学生总计1106人作为研究样本进行连年的连续追踪检测,并对检测结果进行量化分析,以正确率与集中度两个参数进行辅助分析。初次检测的量化结果用于完善初拟的高中学段力学核心概念学习进阶原始假设;其后的检测量化结果用于对模型进行修正和验证,得到最终的高中力学核心概念学习进阶模型。研究得到的主要结论为:(1)高中物理力学核心概念选定为“力”“机械运动”“牛顿第一定律”“牛顿第二定律”“牛顿第三定律”这五个概念;(2)以FCI为基础编制的测量工具可用于学习的阶段性测量与评价,可帮助教师动态立体地把握学生认知情况,在开展后续教学时有的放矢;(3)得到的五个高中力学核心概念学习进阶模型在进阶起点与终点间各确定了1~2个不等的中间层级,该模型经验证符合学生的学习发展过程,可用于教学实践,基于学习进阶模型的教学设计有助于学生理解概念的内在联系,将阶段式、章节式的散点学习整合构建为系统的知识框架体系。
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