潘懷宇 田博揚 李春密

(北京師范大學物理學系，北京 100875)

近年來，許多國家和地區(qū)提出了自己的學生發(fā)展核心素養(yǎng)，并開啟了新一輪基于核心素養(yǎng)的課程標準修訂工作，其中科學課程又是改革的前沿陣地.例如美國于2013年4月發(fā)布了《新一代科學教育標準》(Next Generation Science Standards，簡稱NGSS)，加拿大安大略省于2014年發(fā)布了《實現(xiàn)卓越:安大略省教育的新愿景》 (Achieving Excellence：A Renewed Vision for Education in Ontario).[1]我國也于2016年發(fā)布了我國的學生發(fā)展核心素養(yǎng)，[2]并在2017年頒布了新一版基于核心素養(yǎng)的高中物理課程標準.[3]在此版課標中提出了以物理觀念、科學探究、科學思維、科學態(tài)度與責任為組成要素的物理學科核心素養(yǎng).并且義務教育階段的初中物理課程標準修訂工作也已經(jīng)啟動.課程標準一般包括課程理念、課程目標、課程內容、課程評價等部分，其中最主要、最核心的部分就是課程內容部分.本文通過對中、英、法、德4國初中物理課程標準的課程內容進行比較，探討以下3個問題：基于怎樣的概念體系建立課程結構？物理學科的各個內容主題分布情況如何？課程內容以何種表述方式進行組織和呈現(xiàn)？通過比較，揭示我國和歐洲發(fā)達國家初中物理課程標準的異同，乃至總結國際科學課程標準課程內容的共同特征和發(fā)展趨勢，為我國義務教育物理課程標準的修訂工作提供參考和建議.

1 研究設計

1.1 研究對象

研究對象為英國于2014年9月修訂發(fā)布的《英國國家課程科學課程方案：學段3》中的物理學科部分內容(后簡稱英國科學課標)；[4]法國于2015年11月發(fā)布的《學段2、3、4課程大綱》中學段4：物理與化學中的物理學科部分內容(后簡稱法國物理與化學課標)；[5]2019年8月發(fā)布的德國北萊茵—威斯特法倫州《北萊茵—威斯特法倫州文理學校初中核心課程：物理》(后簡稱德國北威州物理課標)，[6]以及我國2011年發(fā)布的《義務教育物理課程標準(2011年版)》(后簡稱中國初中物理課標).[7]

選擇研究對象的標準基于這些國家和地區(qū)具有比較強的影響力，且?guī)讉€國家和地區(qū)，都針對科學素養(yǎng)和科學探究，于2000年前后開展了一輪科學教育改革，而現(xiàn)用版本課標都是在課程改革所出臺的課標基礎上，參考2013年美國的NGSS進行的新一輪修訂.英國科學課標雖以科學為課程框架，物理、化學和生物共用一份課程理念，但各個學科內容各獨立列出，在具有跨學科整合性的同時，兼顧了學科的獨立性；法國物理與化學課標的學習內容中物理學科占絕大多數(shù)，11個一級主題中有10個為物理主題；選擇德國北威州物理課標，一是因為北威州是德國人口最多，經(jīng)濟實力最強，國土面積較大，教育研究發(fā)達的州，在德國基礎教育改革過程中有著比較強的影響力.二是前些年，德國大多數(shù)州的文理學校由9年制(G9)縮減至8年制(G8)，此改革飽受爭議，近幾年許多州都開始策劃改回9年制，北威州于2019年8月對公眾發(fā)布G9正式版.課程框架基于物理的學科領域和學生的素養(yǎng)領域相結合，以達到發(fā)展所有學生素養(yǎng)的目標，發(fā)布時間較新，修改幅度較大.此外，由于語言問題，法、德兩國教育現(xiàn)狀在國內研究較少，因此幾份課程標準都具備比較研究和參考的價值.

1.2 研究方法

在翻譯和整理了3個國家新舊版課程標準的基礎上，采用了文本研究和比較研究的研究方法，由于各國課程標準存在較大差異，故以中國初中物理課標作為參照，結合實際情況制定統(tǒng)一的比較框架和分析維度，對4個國家課程標準中課程內容的概念體系、主題分布以及表述方式進行比較.[8]

2 比較結果

將4國課程標準比較發(fā)現(xiàn)，各國初中物理課程標準的課程內容存在內容和形式的差異，但同時具有一些共同的表現(xiàn)特征和發(fā)展趨勢，主要表現(xiàn)為以下3個方面.

2.1 課程結構建構概念體系整合教學內容

科學內容知識絕不是科學結論雜亂無章的堆積，而是通過一定的邏輯相互關聯(lián)，具有一定結構的巨大系統(tǒng).[9]通過“大概念”整合學生的科學概念，梳理概念間的聯(lián)系、主次和層次；通過學習進階連貫發(fā)展學生的科學概念，加深學生的學習深度.郭玉英等人提出，科學教育應依托大概念建構科學概念體系，整合教學內容，而大概念包括共通概念和核心概念，共通概念側重于跨學科內容的組織，而核心概念側重于整合某一學科內的知識.[10]用“大概念”使原本教學時孤立的學科知識聯(lián)結起來，以整合與發(fā)展的角度幫助學生建立物理觀念，發(fā)展對科學本質的認識.[11]

對各國的物理學科課程內容的概念體系進行研究發(fā)現(xiàn)，課程內容結構大多分為“一級主題—二級主題—內容表述”三級結構，其中英國、法國和中國以核心概念作為一級主題的劃分依據(jù).而德國則做了較大幅度修改，且與國際科學教育趨勢略顯不同：劃分依據(jù)由核心概念改為了學科知識.表1為各國各版本課程標準一級主題.

表1 各國各版本初中物理課程標準課程內容主題結構

續(xù)表

英國科學課標在新一次課標修訂中，在原有核心概念的基礎上進一步發(fā)展.“能量”和“物質”兩個既是核心又是共通概念的重要主題與化學、生物學科中的能量、物質主題產(chǎn)生聯(lián)系，從不同的角度幫助學生發(fā)展物質觀、能量觀.將“光和聲”改為“波”，加入機械波、波的能量傳遞等內容，學生對機械波、聲波、電磁波等相對復雜的知識間產(chǎn)生聯(lián)系和區(qū)分.此外，給出共通概念的示例：“學生應當通過學科知識學習發(fā)展大概念，支持學科知識發(fā)展、建立學科領域聯(lián)系.例如生物結構與功能間的聯(lián)系、物質的微觀形式是理解物質性質和相互作用的關鍵，以及能量轉移、能源使用與相互作用的密切關系”.

英國科學課標的課程結構與中國初中物理課標相似，各項學科知識分別隸屬于某一核心概念下.這種結構方式使課程標準結構明了，關系明確.但學科知識與核心概念之間的關系通常不是一一對應的關系，而是交叉作用，某一學科知識經(jīng)常涉及多個核心概念共同作用.這種將學科知識直接劃分到某一核心概念下的結構形式，有違大概念知識間相互聯(lián)系、相互整合的理念，導致學科知識學習有時存在使用生硬、內容割裂的困境.

面對這一問題，法國和德國課程標準做出不同的應對.法國物理與化學課標在以核心概念“物質”“相互作用和運動”“能量”和“信息與信號”為課程框架，學科知識作為發(fā)展核心概念的課程資源，在二級主題中列出如何通過學科知識發(fā)展核心概念，某一學科知識可能在兩個主題下都有呈現(xiàn).例如，在“運動與相互作用”中，學習運動、位移、速度等學科知識，同時在“能量”主題下學習動能、能量的守恒、轉移和轉化.

此外，法國物理與化學課標會在每個核心概念的最后給出此核心概念的漸進性基準，說明此核心概念在其他學段的學習情況，及本學段的發(fā)展目標，保證學生的核心概念在不同學段如何進行縱向發(fā)展.例如在能量主題，“在學段4，學生需要逐漸能夠對能源，能量的形式、轉移和轉化進行區(qū)分，從而建立能量概念的連貫思想.…7年級學生需要回顧之前學段3對能源和能源轉換的學習.…從7年級開始，首先要掌握功率和能量轉移速度間的關系.并在之后提供越來越復雜的示例支撐學習.動能的定義可以保留到9年級.本學段學習結束時，學生需完全掌握節(jié)能概念.”

最后，法國物理與化學課標在課程內容的最后給出本學科與其他學科之間的跨學科交叉點，以此保證知識間的橫向整合.例如物理與化學與藝術學科的跨學科交叉點，包括聽覺藝術：聲源，傳播，速度；光與藝術：光學幻覺，錯視畫，暗箱，彩色玻璃與燈光.

表2 德國北威州物理課標學科知識與核心概念覆蓋關系

德國于2004年12月由各州文教部長聯(lián)席會議(KMK)發(fā)布了全國統(tǒng)一的教育標準，德國北威州2008年版課程標準基于教育標準對物理學科知識包含“能量”“物質結構”“相互作用”和“系統(tǒng)”四項設立了一級主題.在此次修訂中，德國北威州物理課標的課程結構從核心概念型改為學科知識型改用“溫度與熱量”等11個物理學科知識作為劃分依據(jù).不再以核心概念作為課程的劃分依據(jù)，并不代表不重視大概念.德國北威州物理課標在每個學科知識后提供了本學科知識對4個核心概念發(fā)展的所作貢獻.例如，對于聲學學習對核心概念發(fā)展貢獻給出如下內容：聲波傳輸能量；聲音通過振動粒子傳輸，因此需要傳播介質；聲音激發(fā)振動，聲音可以被吸收或反射；聲源，傳輸介質和聲音接收器構成傳輸信息的系統(tǒng).通過學科知識與核心概念建立的概念體系，幫助學生發(fā)展物理觀念.表2為德國北威州物理課標學科知識與核心概念對應關系.

2.2 內容分布強調通過基礎知識內容發(fā)展學生

在內容主題上，英國科學課標中物理學科共有6個一級主題，分別為“能量”“運動和力”“波”“電與磁”“物質”和“宇宙物理”，下分為19個二級主題，62條內容表述.法國物理與化學課標共有4個一級主題，分別是：“物質的組成與轉變”“運動與相互作用”“能量及其轉換”和“信號的觀察與傳輸”，其中物理學科有9個二級主題，47條內容表述.德國北威州物理課標中涉及11個一級主題， 31個二級主題，108個議題，139條內容表述.中國初中物理課標分為3個一級主題，分別為“物質”“運動和相互作用”“能量”，下分為14個二級主題，63條內容表述.為了統(tǒng)一標準進行比較，將英、法、德3國的內容表述按照中國初中物理課標的主題分布，以“物質”“運動和相互作用”“能量”和“其他”進行分類，計算各國主題分布比例.[13]圖1為4國初中物理課程標準內容主題分布.

圖1 4國初中物理課程標準內容主題分布

研究發(fā)現(xiàn)，以中國初中物理課標作為內容劃分依據(jù)可以包含英、法、德3國初中物理課程大部分知識要素，各部分比例占比差異不大，以運動和相互作用和能量主題占比較高.[14]在物質主題下，包括的內容主要有：物質的形態(tài)及其變化；物質的密度、質量等物理屬性；分子、原子等物質的微觀結構.運動與相互作用主題包括的內容主要有：使用時間、路程、速度、加速度描述機械運動；力的類型、要素及作用；牛頓第一定律和第三定律的定性認識；壓力與壓強；萬有引力；浮力與阿基米德原理；簡單機械、功和功率；光的直線傳播、折射和反射；除了簡單電路以外的電和磁.能量主題下包含的內容主要為簡單的電學和熱學知識，主要內容分別簡單電路、安培定則、焦耳定律，能量的守恒、轉移和轉化；安全用電和節(jié)約能源.在其他部分，英、法、德3國的物理課程普遍包含一定的宇宙物理和天文知識.

除了各國的共同具備的知識概念，由于英國科學課標對“波”這一特殊的運動形式要求較高，包括波的傳播，波的反射與疊加的，壓力波的能量傳遞等知識，導致其“運動和相互作用”主題占比高達50%.而法國物理與化學課標則在電學領域，要求學生能夠解釋電場作用下導體內電偶極子的推導，以及如何使用聲光信號發(fā)送與接受模擬信號；德國北威州物理課標的能量主題占比最高，且其他部分占比遠高于其他國家，達到了13.7%.這主要是因為德國初中物理學習時間長，內容多，難度較高.在9年級結束時，已經(jīng)完成了很多我國高中物理的知識內容，如電磁感應、楞次定律以及核物理等.升入高中后，選修物理學科的學生將開始進行量子力學等更深層次知識的學習.

2.3 表述方式基于課程目標強化指導性和可操作性

課程內容是課程貫徹實施的具體指導，課程內容的表述方式體現(xiàn)出各國不同的課程理念與課程目標.表3以描述運動為例，比較4個國家課程標準內容表述方式的異同.

通過以上實例，可以看出課程標準的內容表述方式各有差異，概括起來有以下3種形式.

表3 4國課程標準描述運動內容表述比較

(1)列舉知識點：僅列舉出需要學習的內容，不對內容本身進行，也不對學生需達到的水平提出要求.英國就采用了這種方式.

(2)陳述內容+教師活動.采用完整的陳述句，對需要學習的內容進行描述.再給出教師課堂活動示例，幫助教師了解如何完成陳述對象的教學過程.法國就是用了這種方式.

(3)描述期望.通過動詞+概念名詞的方式，給出學習內容，并對學習要求進行描述.中國和德國北威州均使用了這種方式.

英國國家教育部頒布的課程標準中只確定課程理念、課程目標，對課程內容上的知識范圍進行劃分.但對于學科內容學生需要把握到什么程度，如何通過這些學科知識發(fā)展學生的科學本質、促進對科學過程和科學方法的認識.這些課程內容如何完成課程理念和目標并沒有多做要求和說明.這是由于英國自身的三級教育制度導致的.國家發(fā)布課程標準后，由地方教育部門和各個資格認證考試機構針對理念和目標把控課程內容的深度和難度，再由學校根據(jù)自身情況選擇教材、實施教學.

法國物理與化學課標的課程理念希望通過對自然現(xiàn)象的科學認識，幫助學生遠離以人類為中心的信仰世界觀，培養(yǎng)科學態(tài)度和科學能力，并要求通過科學探究活動培養(yǎng)學生尊重事實、合作與負責的價值觀.因此在內容表述上，給出了豐富的情境為教師提供示例，例如在簡單電路部分，“以討論等活動使學生意識到節(jié)約能源、培養(yǎng)負責的公民精神”.

德國北威州物理課標和中國初中物理課標均使用表現(xiàn)期望的表述方式，不同之處在于，德國北威州依照德國科學素養(yǎng)框架，從學科知識運用(UF)、知識獲取(E)、溝通(K)和評價(B)4個維度對學生提出具體表現(xiàn)期望，不僅從多個維度對知識進行闡述，并且每一條表現(xiàn)期望只針對學生某一知識點.而中國則是對學生對知識的掌握給出整體期望.

3 啟示和建議

各國課程標準中體現(xiàn)的共同特征和發(fā)展趨勢，值得我們進一步加以研究，供我國義務教育課程標準的進一步完善和修訂提供借鑒，為一線教師和教研工作者提供建議：

建立跨學科、跨學段的概念體系，可以有效幫助學生全面發(fā)展科學觀念.英、法、德3國均對課程標準進行統(tǒng)籌規(guī)劃，將幾個學段的多門課程標準制定在統(tǒng)一的框架下，建立從學前到高中畢業(yè)的K-12發(fā)展路徑.統(tǒng)一的框架可以根據(jù)各學科、學段的特點，學科間相互配合，確保課程目標沒有缺漏；學段間課程目標不斷發(fā)展，完成進階.中國初中物理課標的修訂可以在新版高中物理課程標準的物理學科核心素養(yǎng)基礎上，建立起初中學段的物理觀念發(fā)展目標.一線教師在教學過程中要重視單元備課和大概念教學，關注學生的跨學段的銜接，利用好學生的前概念資源.

課程內容主題分布整體上各國的初中物理課程標準保持一致.都在義務教育結束階段，幫助學生建立基本科學觀念，同時保持教學內容的廣度；注重物質、力和運動、能量和簡單電學等生活常見的現(xiàn)象作為教學內容重點，強調通過基礎物理觀念的發(fā)展，提升學生的探究和問題解決能力，提高學生的物理學科核心素養(yǎng).

在表述方式上需要提高課程標準的指導性和操作性.如今國際社會許多國家使用表現(xiàn)期望的表述方式，但學生能夠完成具體表現(xiàn)只是課程目標的一部分，還有培養(yǎng)學生科學的思維方式和行為習慣等其他部分.我們可以借鑒表現(xiàn)期望的同時，要充分發(fā)揮物理課程的育人功能，培養(yǎng)學生認知，促進思維發(fā)展，構建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系，才能培養(yǎng)出具備核心素養(yǎng)的時代新人.