作者簡(jiǎn)介：張玉峰，山東泰安人，北京市物理教研員，北京師范大學(xué)教育學(xué)博士。兼任中國(guó)物理學(xué)會(huì)中學(xué)分委會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)、北京市競(jìng)賽委員會(huì)副主任等。研究領(lǐng)域包括物理教學(xué)改進(jìn)、學(xué)習(xí)診斷與評(píng)價(jià)等，在《課程·教材·教法》《教育學(xué)報(bào)》等雜志發(fā)表研究論文40余篇。

摘 要：概念深層理解的重要性早已是國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域的共識(shí)。通過(guò)對(duì)北京市高二學(xué)生“靜電場(chǎng)”概念理解的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)：高中生對(duì)物理概念的理解水平有待提高，缺乏在事實(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上經(jīng)歷抽象、概括、推理的思維過(guò)程；缺乏圍繞核心概念整合具體概念之間的關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致具體概念的碎片化；對(duì)概念的定性認(rèn)識(shí)不夠，缺乏對(duì)引入概念必要性的理解；缺乏對(duì)概念理解過(guò)程的反思，沒(méi)有通過(guò)概念理解形成反省認(rèn)知知識(shí)和程序性知識(shí)。為此，建議在課程、教學(xué)、評(píng)價(jià)等幾個(gè)方面，強(qiáng)化核心概念的統(tǒng)領(lǐng)功能，整合教學(xué)內(nèi)容；重視學(xué)生認(rèn)識(shí)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程，一切為了學(xué)生的全面發(fā)展；關(guān)注學(xué)生差異，促進(jìn)不同層次學(xué)生的認(rèn)識(shí)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：概念深層理解；層級(jí)；具體表現(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）8-0001-7

“理解（understanding）” 一直都是教育工作者追求的終極目標(biāo)之一[1]，也是有效課堂教學(xué)的判斷標(biāo)準(zhǔn)之一。[2]概念深層理解的重要性早已是國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域的共識(shí)。[3]

早在上世紀(jì)九十年代，美國(guó)就意識(shí)到其課程內(nèi)容設(shè)置存在“一英里寬，一英寸深（a mile wide，an inch deep）”的不足，由美國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)推出“2061計(jì)劃”，并且制定了《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》。美國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)制定的《科學(xué)素養(yǎng)導(dǎo)航圖》（ATLAS OF SCIENCE）一書(shū)在“前言”中明確指出，應(yīng)該把學(xué)習(xí)目標(biāo)看作是對(duì)理解的提高。并且進(jìn)一步指出，不僅單個(gè)概念是重要的，而且概念間的相互支持也是非常重要的，有助于獲得對(duì)所有概念的綜合理解。

科學(xué)教育目標(biāo)需要通過(guò)不同學(xué)科的教學(xué)得以實(shí)現(xiàn)。[4]概念理解是物理學(xué)習(xí)的重要目標(biāo)，也是應(yīng)用概念解決實(shí)際問(wèn)題的前提；同時(shí)，也是影響學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣的重要因素之一。有研究表明：學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣不高的一個(gè)重要原因是學(xué)生對(duì)概念理解不透徹，沒(méi)有弄清楚物理概念的“來(lái)龍去脈”。[5]

但是，國(guó)內(nèi)物理概念教學(xué)的現(xiàn)狀卻不能令人非常滿(mǎn)意，學(xué)生沒(méi)有深入理解物理概念，學(xué)習(xí)層級(jí)比較低，應(yīng)用物理概念解決實(shí)際問(wèn)題的能力沒(méi)有得到應(yīng)有發(fā)展。[6]其主要原因在于： 概念教學(xué)不能讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念的建構(gòu)。[7]大多數(shù)學(xué)生并不能真正理解課堂上所學(xué)的知識(shí)，即使那些能夠在學(xué)校紙筆測(cè)試中取得好成績(jī)的學(xué)生，也不能將所學(xué)知識(shí)很好地應(yīng)用于解決課堂以外的問(wèn)題。[8]在物理教學(xué)實(shí)踐中，以概念的記憶和應(yīng)用訓(xùn)練替代概念理解的現(xiàn)象比比皆是。有研究恰恰指出，理解概念與應(yīng)用概念解決問(wèn)題之間并不存在顯著性相關(guān)。[9]

本研究擬在已有概念理解研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合物理學(xué)及其教學(xué)的特點(diǎn)，建構(gòu)具有可操作性的物理概念深層理解層級(jí)及其具體表現(xiàn)，以高中物理“靜電場(chǎng)”內(nèi)容為例進(jìn)行概念深層理解測(cè)試，并基于測(cè)試結(jié)果，分析概念理解存在的問(wèn)題，提出有助于概念深層理解的具體建議。之所以選擇靜電場(chǎng)內(nèi)容進(jìn)行研究，是因?yàn)樵搩?nèi)容不僅是物理教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，還是教學(xué)的難點(diǎn)。[10]

1 文獻(xiàn)綜述與理論探討

概念學(xué)習(xí)與理解一直是教育心理學(xué)研究者們普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。但由于研究目的不同，研究者們的研究視角、思路也不同。主要包括兩大類(lèi)：（1）對(duì)概念學(xué)習(xí)與理解分類(lèi)的研究，有研究者從學(xué)習(xí)過(guò)程的角度對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行分類(lèi)，比如，皮亞杰的認(rèn)識(shí)發(fā)生論提出了概念建構(gòu)需要經(jīng)過(guò)同化、順應(yīng)、平衡等方式完成。[11]有研究者則從學(xué)習(xí)的復(fù)雜性角度對(duì)概念學(xué)習(xí)與理解進(jìn)行分類(lèi)，比如，奧蘇貝爾的學(xué)習(xí)分類(lèi)理論，該理論提出意義學(xué)習(xí)，并指出意義學(xué)習(xí)是把新知識(shí)與已有知識(shí)建立實(shí)質(zhì)性聯(lián)系的過(guò)程，屬于深層學(xué)習(xí)。[12]還有研究者也是從學(xué)習(xí)復(fù)雜度角度對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行分類(lèi)，但出發(fā)點(diǎn)卻是為了方便教育目標(biāo)的測(cè)量，比如，布盧姆的教育目標(biāo)分類(lèi)學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)結(jié)果的分類(lèi)。[13]（2）對(duì)概念學(xué)習(xí)條件或者影響因素的研究，主要包括：自從上個(gè)世紀(jì)八十年代興起的概念轉(zhuǎn)變（conceptual change）理論，主要研究了從錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變到科學(xué)概念的條件、影響因素、類(lèi)型等方面[14]；概念學(xué)習(xí)進(jìn)階（learning progressions）理論則是最近10多年來(lái)逐漸興起的研究熱點(diǎn)，用來(lái)描述對(duì)概念的認(rèn)識(shí)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、具有層級(jí)的思維發(fā)展路徑[15]。在不同的研究背景下，理解具有不同的含義。[16]因此，給理解下一個(gè)統(tǒng)一的、明確的定義，或者描述它，都還是相當(dāng)困難的。本研究基于概念理解測(cè)量視角，在綜合已有研究的基礎(chǔ)上，界定概念理解，并擬定概念理解層級(jí)及其具體表現(xiàn)。

1.1 概念深層理解的界定

本研究認(rèn)為，概念深層理解是指?jìng)€(gè)體弄清楚事實(shí)或者經(jīng)驗(yàn)與概念，以及概念與原有知識(shí)體系間實(shí)質(zhì)性聯(lián)系的認(rèn)知過(guò)程。根據(jù)理解內(nèi)容或者結(jié)果的不同，可以分解為三個(gè)具體過(guò)程：（1）抽象概括過(guò)程，從事實(shí)與經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過(guò)抽象、概括，得出作為思維形式的概念的過(guò)程；（2）整合過(guò)程，把作為抽象思維形式的概念納入原有知識(shí)體系，與已有知識(shí)建立具有實(shí)質(zhì)聯(lián)系的過(guò)程；（3）反思過(guò)程，對(duì)建立概念所使用的跨學(xué)科概念、科學(xué)思想方法等思維工具進(jìn)行反思，以獲取反省認(rèn)知知識(shí)。

需要指出的是，首先，這里的“理解”不同于“記憶”，因?yàn)椤袄斫狻毙枰谑聦?shí)與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上歷經(jīng)抽象概括、科學(xué)推理等思維過(guò)程；其次，“理解”意味著在不同事物或者其屬性間建立實(shí)質(zhì)性聯(lián)系，而不是表面聯(lián)系；第三，概念理解與概念應(yīng)用之間有關(guān)聯(lián)，理解有助于應(yīng)用，應(yīng)用能促進(jìn)理解，但并不意味著理解了概念就能應(yīng)用概念，反之亦然。

1.2 概念深層理解層級(jí)及其具體表現(xiàn)

已有測(cè)試（如PISSA、TIMMS、NEAP等測(cè)試）往往注重應(yīng)用概念解決實(shí)際問(wèn)題，而忽視了對(duì)概念理解過(guò)程及其影響因素的評(píng)價(jià)。但從教學(xué)診斷與反饋的角度看，需要了解學(xué)生概念理解的具體水平，在哪些環(huán)節(jié)存在問(wèn)題，是哪些因素導(dǎo)致學(xué)生不理解或者錯(cuò)誤理解等。endprint

因此，本研究以Knut Neumann等人在研究能量概念時(shí)提出的概念學(xué)習(xí)進(jìn)階假設(shè)[17]為依據(jù)，結(jié)合物理學(xué)科自身的特點(diǎn)，建構(gòu)物理概念學(xué)習(xí)進(jìn)階假設(shè)。并以SOLO分類(lèi)學(xué)習(xí)理論作為分析框架，擬定學(xué)習(xí)進(jìn)階各層級(jí)的具體表現(xiàn)。物理概念深層理解層級(jí)及其具體表現(xiàn)如表1所示。

2 概念深層理解測(cè)試工具開(kāi)發(fā)

本研究以高中物理“靜電場(chǎng)”內(nèi)容為例，開(kāi)發(fā)概念深層理解測(cè)試工具，開(kāi)發(fā)過(guò)程如下。

2.1 確定關(guān)鍵概念

首先依據(jù)科學(xué)概念層級(jí)模型[18]，選取“靜電場(chǎng)”主題中的若干關(guān)鍵概念，如表2所示，以概念深層理解進(jìn)階層級(jí)與具體表現(xiàn)框架作為工具，命制測(cè)試題。

2.2 命制初測(cè)試卷

依據(jù)物理概念深層理解層級(jí)及其具體表現(xiàn)，借鑒已有研究，命制初測(cè)試卷。本研究命制了靜電場(chǎng)核心概念及其具體概念的五份測(cè)試卷。測(cè)試卷涉及的概念、題目數(shù)量如表2所示。

依據(jù)概念層級(jí)及其具體表現(xiàn)框架，命制靜電場(chǎng)內(nèi)容中各具體概念的測(cè)試題。

2.3 修訂并完善初測(cè)試卷

初測(cè)試題命制后，分別從三個(gè)層次的學(xué)校選取測(cè)試樣本（容量n=110人），進(jìn)行初測(cè)，目的是修訂測(cè)試卷。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，并結(jié)合對(duì)參與測(cè)試的學(xué)生和教師的訪(fǎng)談，調(diào)整測(cè)試題，為第二次測(cè)試做準(zhǔn)備。

修改后的測(cè)試卷共有五套，涵蓋靜電場(chǎng)核心概念及其具體概念，總測(cè)試題數(shù)為101道。

3 概念深層理解測(cè)試對(duì)象與研究方法

3.1 測(cè)試對(duì)象

本研究選取北京市高二年級(jí)學(xué)生為研究樣本。為了提升測(cè)量的效度，采用分層抽樣，樣本容量n=462人。樣本由A、B、C等三所學(xué)校的高二年級(jí)學(xué)生構(gòu)成。A學(xué)校是北京市首批示范校，該校在每年的高考中一類(lèi)本科升學(xué)率一般可達(dá)到100%；B校為中等校，該校在每年高考中一類(lèi)本科升學(xué)率一般為60%左右；C校為薄弱校，該校在每年高考中一類(lèi)本科升學(xué)率一般為30%左右。A學(xué)校參加測(cè)試的總?cè)藬?shù)為265人；B學(xué)校參加測(cè)試的總?cè)藬?shù)為105人；C學(xué)校參加測(cè)試的總?cè)藬?shù)為92人。這三所學(xué)校所使用的教科書(shū)都是人民教育出版社出版的2003年課標(biāo)教材。

3.2 研究方法

本研究采用測(cè)驗(yàn)法測(cè)驗(yàn)高中生物理概念深層理解水平，采用基于Rash模型的Winstep軟件和SPSS17.0社會(huì)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件分析測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

用Winsteps軟件對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，如表3所示，測(cè)試題和樣本的信度分別為0.99和0.91，分離度分別為3.10和10.86。數(shù)據(jù)表明：從整體上看，測(cè)試卷和被試都具有較好的信度，是可靠的，測(cè)試卷和被試都具有較好的分離度。

在進(jìn)行概念測(cè)驗(yàn)的同時(shí)，自編半開(kāi)放型訪(fǎng)談提綱，對(duì)教師和參與測(cè)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行深度訪(fǎng)談。通過(guò)訪(fǎng)談?wù){(diào)查，了解高中生概念深層理解存在的問(wèn)題，分析與解釋問(wèn)題產(chǎn)生的原因。

4 概念深層理解測(cè)試結(jié)果與分析

4.1 高中生物理概念深層理解的整體狀況

如圖1為測(cè)試的懷特圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，從整體上看，高中生的物理概念深層理解水平不太理想，大部分仍然處于基于事實(shí)經(jīng)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)階段，缺乏對(duì)事實(shí)經(jīng)驗(yàn)的抽象概括，導(dǎo)致不能從多個(gè)角度理解概念，建立概念的數(shù)學(xué)表征，缺乏概念與其對(duì)應(yīng)的核心概念之間的關(guān)聯(lián)。從概念理解各層級(jí)的比較看，學(xué)生在學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)具體概念過(guò)程中，認(rèn)識(shí)達(dá)到整合層級(jí)的學(xué)生比例較少，遇到的困難也是最多的；對(duì)概念層級(jí)的認(rèn)識(shí)次之；其他依次為關(guān)聯(lián)層級(jí)和事實(shí)經(jīng)驗(yàn)層級(jí)。這一結(jié)果也定性驗(yàn)證了本研究提出的靜電場(chǎng)概念學(xué)習(xí)進(jìn)階假設(shè)。

進(jìn)一步應(yīng)用SPSS19.0軟件對(duì)概念學(xué)習(xí)各層級(jí)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)表明：概念理解的各層級(jí)間難度均在0.05水平上達(dá)到顯著差異。這說(shuō)明學(xué)生對(duì)靜電場(chǎng)概念理解處于不同層級(jí)。

圖2所示為達(dá)到靜電場(chǎng)具體概念學(xué)習(xí)各層級(jí)難度平均值的人數(shù)百分比，100%的學(xué)生達(dá)到“事實(shí)經(jīng)驗(yàn)”層級(jí)的平均水平；97%的學(xué)生達(dá)到“映射”層級(jí)的平均水平；90%的學(xué)生達(dá)到“關(guān)聯(lián)”層級(jí)的平均水平；68%的學(xué)生達(dá)到“概念”層級(jí)的平均水平；8%的學(xué)生達(dá)到“整合”層級(jí)的平均水平。

如圖3所示為概念深層理解各層級(jí)存在困難的人數(shù)百分比，可以發(fā)現(xiàn)，并不是所有的學(xué)生在所有“事實(shí)經(jīng)驗(yàn)”和“映射”層級(jí)均具有良好的表現(xiàn)，仍分別有19%的學(xué)生在這兩個(gè)層級(jí)上存在學(xué)習(xí)困難。因此，從整體上分析，高中物理靜電場(chǎng)教學(xué)的效果還有較大的提升空間，尚有接近30%的學(xué)生對(duì)事實(shí)與現(xiàn)象的抽象概括水平比較低，并未達(dá)到概念層級(jí)；絕大部分（92%）學(xué)生對(duì)靜電場(chǎng)概念的學(xué)習(xí)未達(dá)到整合水平。

上述測(cè)試結(jié)果與靜電場(chǎng)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)具有較大的一致性。在學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)內(nèi)容時(shí)，有少部分學(xué)生缺乏建立概念的事實(shí)和經(jīng)驗(yàn)，這部分學(xué)生往往不能建立場(chǎng)的概念，在遇到具體問(wèn)題時(shí)仍習(xí)慣從電荷之間作用力的角度分析問(wèn)題；有相當(dāng)一部分學(xué)生即使知道了電場(chǎng)的概念，但由于靜電場(chǎng)內(nèi)容的抽象性，仍然不能建立起描述靜電場(chǎng)性質(zhì)的具體物理概念；只有較少數(shù)學(xué)生能整合靜電場(chǎng)內(nèi)容，建立其靜電場(chǎng)概念的聯(lián)系、靜電場(chǎng)與場(chǎng)概念的聯(lián)系、靜電場(chǎng)概念與相關(guān)跨學(xué)科概念之間的聯(lián)系。

4.2 在概念理解各層級(jí)上表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)困難

測(cè)試還發(fā)現(xiàn)了學(xué)生在靜電場(chǎng)學(xué)習(xí)中遇到的若干具體困難。下面分別對(duì)靜電場(chǎng)具體概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的各層級(jí)中發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)困難舉例說(shuō)明，并結(jié)合個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和長(zhǎng)期的課堂觀(guān)察對(duì)學(xué)習(xí)困難的產(chǎn)生原因做初步探討。

（1）在事實(shí)經(jīng)驗(yàn)層級(jí)上表現(xiàn)出的具體學(xué)習(xí)困難

充足的事實(shí)與經(jīng)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)概念的基礎(chǔ)。五套測(cè)試題分別對(duì)若干靜電場(chǎng)具體概念建立的事實(shí)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了考查。測(cè)試結(jié)果表明：大約15%的學(xué)生對(duì)建立概念的事實(shí)和經(jīng)驗(yàn)存在不足。例如，“靜電場(chǎng)測(cè)試四”的第3.1題是對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功的考查，屬于建立電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系概念的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明：約有5%的學(xué)生并不能掌握此事實(shí)與經(jīng)驗(yàn)。endprint

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，反思當(dāng)前的物理教學(xué)實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)此種結(jié)果的主要原因可能有兩個(gè)方面：一是新課教學(xué)中部分教師忽視了概念建構(gòu)過(guò)程的教學(xué)，也不注意在學(xué)生的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物理概念，把主要精力放在了獲取作為結(jié)論的知識(shí)，而忽視了知識(shí)獲得的過(guò)程；二是從評(píng)價(jià)和習(xí)題訓(xùn)練的角度看，更多題目側(cè)重考查學(xué)生應(yīng)用知識(shí)對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行解釋或預(yù)測(cè)，解決問(wèn)題，而考查知識(shí)建構(gòu)過(guò)程的題目較少。

（2）在映射層級(jí)上表現(xiàn)出的具體學(xué)習(xí)困難

對(duì)概念物理意義的理解是物理概念學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。本研究的五套測(cè)試題對(duì)物理概念的意義做了重點(diǎn)考查。測(cè)試結(jié)果表明：學(xué)生對(duì)物理概念意義的理解不太理想，大約有四分之一的學(xué)生對(duì)靜電場(chǎng)具體概念的意義理解不夠。這與測(cè)試預(yù)期存在較大差距。例如，“靜電場(chǎng)測(cè)試五”的第2題考查學(xué)生對(duì)靜電場(chǎng)意義的理解。學(xué)生對(duì)電場(chǎng)意義不能從力和能量?jī)蓚€(gè)角度全面認(rèn)識(shí)。

結(jié)合教學(xué)實(shí)際，分析出現(xiàn)上述測(cè)試結(jié)果的原因，這與高考、會(huì)考等利害性測(cè)試的測(cè)試內(nèi)容可能有關(guān)系。這類(lèi)測(cè)試一般不直接考查關(guān)于物理概念的意義，因此導(dǎo)致一線(xiàn)教學(xué)中對(duì)物理概念意義的學(xué)與教的缺失。

（3）在關(guān)聯(lián)層級(jí)表現(xiàn)出的具體學(xué)習(xí)困難

能說(shuō)出靜電場(chǎng)具體概念與其他哪些概念有關(guān)，并能定性描述這些關(guān)系是具體概念關(guān)聯(lián)層級(jí)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。在靜電場(chǎng)具體概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的五套測(cè)試題中分別設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)層級(jí)的考查。測(cè)試結(jié)果表明：有少部分學(xué)生對(duì)個(gè)別靜電場(chǎng)概念的關(guān)聯(lián)層級(jí)認(rèn)識(shí)仍有困難。例如，“靜電場(chǎng)測(cè)試三”的第3.1題考查學(xué)生是否能說(shuō)出電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度分別是從哪個(gè)角度描述電場(chǎng)的。測(cè)試結(jié)果表明：接近20%的學(xué)生不能正確作答。

從物理教學(xué)實(shí)踐看，出現(xiàn)上述情況的主要原因是：有些教師往往比較重視概念教學(xué)的結(jié)果，即概念的定義式，而對(duì)概念從事實(shí)經(jīng)驗(yàn)逐漸抽象、概括或者推理的得出過(guò)程重視不夠。

（4）在概念層級(jí)表現(xiàn)出來(lái)的具體學(xué)習(xí)困難

能區(qū)分反映場(chǎng)性質(zhì)的物理量（如電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)）和反映電荷在電場(chǎng)中所具有的性質(zhì)（如電場(chǎng)力和電勢(shì)能），并理解它們的定量關(guān)系，是概念層級(jí)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。具體說(shuō)來(lái)，電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差等物理量是描述場(chǎng)性質(zhì)的；而電場(chǎng)力、電勢(shì)能等是來(lái)描述電場(chǎng)對(duì)處于電場(chǎng)中的電荷的作用的。在五套測(cè)試題中分別涉及了此問(wèn)題。測(cè)試結(jié)果表明：有較大數(shù)量的學(xué)生不能區(qū)分表征靜電場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量和電荷在電場(chǎng)所具有的能或者所受的力。例如， “靜電場(chǎng)測(cè)試五”的第4.1題考查學(xué)生能否區(qū)分電場(chǎng)強(qiáng)弱與電荷在某點(diǎn)所受力大小關(guān)系。測(cè)試結(jié)果表明：相當(dāng)多的學(xué)生不能區(qū)分電場(chǎng)強(qiáng)弱與點(diǎn)電荷受力大小。

出現(xiàn)此種情況的原因可能是多方面的，其中的一個(gè)重要原因可能是，學(xué)生學(xué)習(xí)中“死記硬背”的現(xiàn)象仍然是普遍存在的，學(xué)生記住公式后，并沒(méi)有真正理解其內(nèi)涵，在實(shí)際應(yīng)用中便出現(xiàn)了“硬套公式”的應(yīng)答方式。

（5）在整合層級(jí)表現(xiàn)出的具體學(xué)習(xí)困難

測(cè)試結(jié)果表明：學(xué)生對(duì)靜電場(chǎng)具體概念之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，以及具體概念與其對(duì)應(yīng)的核心概念和跨學(xué)科概念都存在認(rèn)識(shí)不夠深入或者錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。例如，“靜電場(chǎng)測(cè)試一”的第2題和第6題都涉及了對(duì)電場(chǎng)物質(zhì)屬性的考查。測(cè)試結(jié)果表明：沒(méi)有學(xué)生知道電場(chǎng)屬于物質(zhì)，并對(duì)電場(chǎng)和一般的實(shí)物粒子作出區(qū)分。

從當(dāng)前高中物理教學(xué)的現(xiàn)狀看，出現(xiàn)此種情況的主要原因在于教師在教學(xué)中更關(guān)注知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，強(qiáng)調(diào)落實(shí)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而忽視知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，忽視學(xué)生大概念的發(fā)展；與高考的指揮棒作用亦不無(wú)關(guān)系，在高考的考試說(shuō)明中，物理知識(shí)被拆分成一個(gè)一個(gè)的知識(shí)點(diǎn)，而沒(méi)有闡釋對(duì)它們關(guān)系的要求。

測(cè)試結(jié)果還表明：較大數(shù)量的學(xué)生對(duì)概念得出過(guò)程所涉及的跨學(xué)科概念、思想方法等存在認(rèn)識(shí)不清楚的現(xiàn)象。例如，“靜電場(chǎng)測(cè)試五”的第4.7題要求學(xué)生說(shuō)出得出電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系所使用的數(shù)學(xué)方法和物理學(xué)研究方法。測(cè)試結(jié)果表明：只有大約10%的學(xué)生能說(shuō)出部分方法，大部分同學(xué)的答卷是空白的。

從核心概念角度和具體概念學(xué)習(xí)需要的策略性知識(shí)分析，本研究認(rèn)為，之所以出現(xiàn)這種情況，主要原因有兩個(gè)：第一，物理教學(xué)中往往更加重視具體概念內(nèi)涵、外延的學(xué)習(xí)，特別是如何應(yīng)用概念解決問(wèn)題等方面的訓(xùn)練，而相對(duì)缺乏建立具體概念與其對(duì)應(yīng)核心概念之間的聯(lián)系等方面的內(nèi)容。第二，物理教學(xué)中更加重視物理學(xué)知識(shí)本體的教學(xué)，而較少討論在獲取知識(shí)過(guò)程中所涉及的策略性知識(shí)，教師在教學(xué)過(guò)程中，特別是在概念教學(xué)過(guò)程中，更是較少明示概念學(xué)習(xí)過(guò)程中所涉及的這類(lèi)知識(shí)。

結(jié)合物理教學(xué)的現(xiàn)狀，分析靜電場(chǎng)測(cè)試中反映出來(lái)的問(wèn)題，概括起來(lái)看，主要還是因?yàn)楫?dāng)前的物理教學(xué)中仍然存在重結(jié)果輕過(guò)程，以概念應(yīng)用替代概念理解等不良教學(xué)傾向。

5 基于概念深層理解測(cè)試結(jié)論的建議

通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析，并結(jié)合對(duì)參與測(cè)試的學(xué)生和教師的訪(fǎng)談，本研究得出如下結(jié)論：

第一，高中生物理概念理解的整體水平不高，缺乏在事實(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)歷抽象、概括、推理的思維過(guò)程。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，更傾向于死記硬背結(jié)論，而忽視概念得出的過(guò)程。

第二，高中生缺乏圍繞核心概念整合具體概念之間的關(guān)聯(lián)，學(xué)習(xí)結(jié)果往往表現(xiàn)為記憶了一些孤立的“知識(shí)點(diǎn)”，導(dǎo)致具體概念的碎片化，不利于形成良好的物理概念體系。

第三，高中生對(duì)概念的定性認(rèn)識(shí)不夠，能記住概念的數(shù)學(xué)表達(dá)式，卻不一定能說(shuō)明表達(dá)式的內(nèi)涵，無(wú)法區(qū)分物理量的定義式和決定式。特別是對(duì)引入概念的必要性缺乏理解，不明白為什么引入概念。

第四，高中生缺乏對(duì)概念理解過(guò)程的反思，沒(méi)有通過(guò)概念理解形成反省認(rèn)知知識(shí)和程序性知識(shí)，例如跨學(xué)科概念、物理學(xué)思想方法等。

基于上述概念理解的結(jié)論，為了更有效地促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理概念的深層理解，本研究為課程、教學(xué)、評(píng)價(jià)等方面提出如下建議。

5.1 對(duì)課程的建議

課程內(nèi)容應(yīng)該緊緊圍繞核心概念。核心概念與學(xué)生的生活實(shí)際緊密相連，對(duì)學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生更重要的影響，更容易遷移。選取內(nèi)容時(shí)，應(yīng)確定具體概念在促進(jìn)核心概念理解中的地位與作用，從而做出合理取舍。同時(shí)，內(nèi)容選取還應(yīng)考慮到學(xué)生的可接受性，應(yīng)基于實(shí)證，了解學(xué)生對(duì)概念的理解層級(jí)，而不是單憑經(jīng)驗(yàn)作出判斷。endprint

課程內(nèi)容的呈現(xiàn)方式應(yīng)該體現(xiàn)并促進(jìn)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階。第一，以核心概念學(xué)習(xí)進(jìn)階為主線(xiàn)，安排具體概念的順序。第二，適當(dāng)顯化跨學(xué)科概念、物理學(xué)思想方法、科學(xué)本質(zhì)觀(guān)、STSE教育等影響概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的要素。這在某些版本的教材中已經(jīng)有所體現(xiàn)，比如新課程人教版的“物理1”中已經(jīng)以閱讀材料的形式呈現(xiàn)關(guān)于“變化率”的相關(guān)知識(shí)。

建議對(duì)選修與必修內(nèi)容的安排作出適當(dāng)調(diào)整，具體包括以下幾點(diǎn)：第一，在必修部分覆蓋力、熱、電、光、原全部?jī)?nèi)容，但主要側(cè)重核心概念較低層級(jí)的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生形成物理學(xué)的概貌；第二，以核心概念組織各模塊內(nèi)容，兼顧各模塊內(nèi)容量的均衡；第三，圍繞核心概念重新組織某些內(nèi)容，比如2003年《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中“物理1”模塊劃分為兩個(gè)二級(jí)主題：運(yùn)動(dòng)的描述、相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律。建議圍繞“運(yùn)動(dòng)與相互作用”核心概念整合上述內(nèi)容，使其圍繞核心概念展開(kāi)。建議課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)參照美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的呈現(xiàn)方式，劃分學(xué)習(xí)層級(jí)并明確具體表現(xiàn)，這有利于一線(xiàn)教師實(shí)踐操作，有利于教育評(píng)價(jià)部門(mén)對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

教科書(shū)是最基本、最重要的課程資源之一，是課程標(biāo)準(zhǔn)的具體體現(xiàn)。建議：第一，在內(nèi)容上體現(xiàn)不同層級(jí)學(xué)生的選擇性，真正落實(shí)以人為本的課程理念，為不同層次的學(xué)生提供幫助。第二，合理編排章、節(jié)內(nèi)容，力爭(zhēng)圍繞核心概念，以核心概念學(xué)習(xí)進(jìn)階為主線(xiàn)設(shè)計(jì)全章內(nèi)容，以具體概念學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)節(jié)內(nèi)容。

5.2 對(duì)教學(xué)的建議

基于本研究的過(guò)程性體會(huì)和研究結(jié)論，提出如下教學(xué)建議。

第一，圍繞核心概念整合教學(xué)內(nèi)容。整合教學(xué)內(nèi)容時(shí)注意考慮兩點(diǎn)：一是核心概念的學(xué)習(xí)層級(jí)有哪些，具體某一層級(jí)的理解是通過(guò)哪些具體概念實(shí)現(xiàn)的；二是影響概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的要素有哪些，教材上的要素是否充分，還需要補(bǔ)充哪些影響理解的要素等等。

第二，注意引導(dǎo)學(xué)生逐漸梳理圍繞核心概念建構(gòu)具有清楚的層級(jí)結(jié)構(gòu)的概念體系。具有層級(jí)結(jié)構(gòu)的概念體系并不是一蹴而就的，需要在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步完成。

第三，圍繞核心概念、基于具體概念學(xué)習(xí)進(jìn)階進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

第四，教學(xué)前，切實(shí)考查學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，這是學(xué)生概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的基礎(chǔ)。所謂學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，具體包括學(xué)習(xí)前學(xué)生擁有的學(xué)科概念、跨學(xué)科概念、思想方法、實(shí)踐體驗(yàn)、能力等。

5.3 對(duì)評(píng)價(jià)的建議

在評(píng)價(jià)的內(nèi)容和形式上，提出如下建議：

第一，圍繞核心概念進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，也就是說(shuō)，以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生對(duì)核心概念的理解。具體來(lái)講，關(guān)注兩點(diǎn)：一是評(píng)價(jià)的知識(shí)應(yīng)該是物理學(xué)科的核心概念，而不是一些瑣碎的“知識(shí)點(diǎn)”，特別需要指出的是，盡量避免選擇與核心概念關(guān)系不大的一些偏、怪、難的知識(shí)點(diǎn)；二是評(píng)價(jià)的認(rèn)知過(guò)程是“理解”，不能以考查“記憶”和“應(yīng)用”替代考查“理解”水平。

第二，進(jìn)一步重視形成性評(píng)價(jià)。已有概念理解評(píng)價(jià)往往更關(guān)注概念理解的結(jié)果，即“學(xué)會(huì)了概念能做什么”的評(píng)價(jià)。從“為了教學(xué)的評(píng)價(jià)”這一角度出發(fā)，建議關(guān)注概念理解的形成性評(píng)價(jià)，以獲取改進(jìn)教學(xué)的有用信息。具體來(lái)講，關(guān)注兩個(gè)方面：一是概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的層級(jí)究竟是怎樣的，以概念理解層級(jí)的具體表現(xiàn)，設(shè)置合適的評(píng)價(jià)問(wèn)題；二是概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的影響因素究竟有哪些，這些因素是如何促進(jìn)學(xué)生概念理解的，以此作為依據(jù)，設(shè)置評(píng)價(jià)問(wèn)題。

第三，測(cè)試內(nèi)容和難度應(yīng)該關(guān)注到不同層次的學(xué)生。評(píng)價(jià)的目的應(yīng)該是促進(jìn)（下轉(zhuǎn)第10頁(yè)）（上接第6頁(yè)）不同層次的學(xué)生都有所進(jìn)步，而不單純是為了甄別和選拔學(xué)生。這就需要清楚地描述概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的不同層級(jí)及其具體表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Tina Blythe. The Teaching for Understanding Guide. San Francisco： John Wiley & Sons， Inc.， 1998： xi-xv，1-7.

[2]IOWA Department of Education. Characteristics of Effective Instruction [EB/OL]. 2012. http：//educateiowa.gov/index.php？ option=com_content&view=article&id=2102#tu. [2013-05-16].

[3]R.基思·索耶.徐曉東，等，譯.劍橋?qū)W習(xí)手冊(cè)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2013.

[4]溫·哈倫. 韋鈺，譯. 科學(xué)教育的原則和大概念[M].北京： 科學(xué)普及出版社， 2011.

[5]鄧志祥.中小學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)過(guò)重問(wèn)題研究[D].武漢：華中師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.

[6]徐寧.基于認(rèn)知模式轉(zhuǎn)化的高中物理概念教學(xué)研究[D].北京：北京師范大學(xué)博士學(xué)位論文，2009.

[7]胡久華，支瑤.促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念理解的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)教育學(xué)刊，2006（9）：52-55.

[8]Ron Brandt. On Teaching for Understanding： A Conversation with Howard Gardner. Educational Leadership， 1993，4：4-7.

[9]Esther Bagno and Bat-Sheva Eylon. From problem solving to a knowledge structure： An example from the domain of electromagnetism. American Association of Physics Teachers. 2007（8）.

[10]蘇明義，等.普通高中物理課程分析與實(shí)施策略[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2010.

[11]施良方.學(xué)習(xí)論[M]. 北京：人民教育出版社，2000.

[12]施良方.學(xué)習(xí)論[M]. 北京：人民教育出版社，2000.

[13]L.W.安德森，等. 皮連生，主譯. 學(xué)習(xí)、教學(xué)和評(píng)估的分類(lèi)學(xué)（布魯姆教育目標(biāo)分類(lèi)學(xué)修訂版）[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2007.

[14]吳嫻，等. 概念轉(zhuǎn)變理論及其發(fā)展述評(píng)[J].心理科學(xué)進(jìn)展，2008，16（6）：880-886.

[15]王磊，黃鳴春. 科學(xué)教育的新興研究領(lǐng)域：學(xué)習(xí)進(jìn)階研究[J]. 課程·教材·教法，2014（1）：112-118.

[16]Editorial. Teaching for Undestanding Across the Primary Curriculum.EVALUATION AND RESEARCH IN EDUCATION.2001（3）.

[17]Knut Neumann， Tobias Viering， William J. Boone etc. Towards a Learing Progression of Energy . Journal of research in science teaching. 2013， 50（2）.

[18]張玉峰. 科學(xué)概念層次分析：價(jià)值、變量與模型[J]. 物理教師，2015，36（11）：2-6.

（欄目編輯 廖伯琴）endprint