張宇　崔琰　張躍

摘 要：本文對北京市某示范性高中三年級346名學生的測試數據進行了整體性和個性化的診斷分析，結果顯示，教師對于學生科學思維水平的判斷與學生實際情況有一定的偏差;選“物化生”的學生科學思維能力水平優(yōu)于其他選科組合的學生;個性化診斷的結果可以幫助教師因材施教、開展個性化指導.

關鍵詞：科學思維;診斷性測試;個性化指導

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）05-0010-04

作者簡介：張宇（1992-），女，北京人，碩士，中學二級教師，研究方向：物理課程與教學論;

崔琰（1982-），男，天津人，博士，中學一級教師，教研員，研究方向：物理教育;

張躍（1989-），女，北京人，碩士，中學一級教師，研究方向：物理課程與教學論.

《普通高中物理課程標準（2017年版）》指出，科學思維是物理學科核心素養(yǎng)之一，也是學生適應社會發(fā)展和終身發(fā)展的必備品格和關鍵能力[1].

2019年，中共中央和國務院辦公廳頒發(fā)的《關于深化教育體制機制改革的意見》中明確提出“要注重培養(yǎng)支撐終身發(fā)展、適應時代要求的關鍵能力.在培養(yǎng)學生基礎知識和基本技能的過程中，強化學生關鍵能力培養(yǎng)[2]”.因此，培養(yǎng)學生的科學思維能力已經成為當前物理教學的重要目標，要想有效落實這一核心素養(yǎng)的發(fā)展目標，就要對學生學習情況進行精準的診斷，只有在精確診斷的基礎上，抓住每個學生素養(yǎng)發(fā)展的關鍵節(jié)點，才能避免重復訓練或超出學生能力所及范圍的訓練，真正實現因材施教，提高教學效率.北京物理教育團隊提出物理學科核心素養(yǎng)學習診斷內容框架[3]，該框架由五個方面的核心素養(yǎng)要素構成：概念理解、問題解決、新知建構、科學思維、科學探究，其中科學思維是指從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規(guī)律及相互作用關系進行認識的過程中所使用的認識方式，其二級指標包括模型建構、推理論證和質疑創(chuàng)新，具體表現見表1.本文針對測試中科學思維這一指標的測試結果進行分析，以期為“教和學”提供可參考的依據.

1 測試工具與樣本說明

本次診斷性測試題目圍繞高中物理學習的內容，依據核心素養(yǎng)學習診斷內容框架與具體情景進行命制、編排，共10道大題，33道小題，每道小題突出考查學生使用某種物理學認識方式（科學思維或科學探究）探索客觀世界的某個物理學認識領域（概念理解、問題解決或新知建構），比如通過推理論證（科學思維的二級指標D2）完成概念的關聯(lián)整合（概念理解的二級指標A2），33道題目中突出考查科學思維的題目共20道.為了提升測試卷的效度，課題組遴選了相關領域的專家，包括教育研究與評價專家、各級教研員、經驗豐富的一線教師等20余人背對背出題、組卷，并召開研討會對每一道試題及評分標準進行審定、評估與完善.

測試樣本來源于北京市某示范性高中三年級4個層級、10個班級，共346名學生.所有被試在同一時間進行封閉式測試，由課題組成員進行監(jiān)考，并在規(guī)定時間內答卷.

測試結果如圖1所示，學生整體信度（PERSON Reliability=0.84，>0.70）、試題整體信度（ITEM Reliability=0.99，>0.70）均較高.項目分離度（Tap Separation=9.08，>2）顯示試題能夠對不同能力水平被試加以區(qū)分.

2 基于測試結果的整體性分析

對不同層次群體或同一層次的不同班級群體的學習情況進行診斷分析，有利于教師從整體上把握學生的素養(yǎng)水平，有針對性地調整教學內容，設計與學生能力相匹配的學習活動.

2.1 不同層次群體的測試結果與分析

測試結果如圖2所示，實線為各層級學生的得分率折線圖，虛線為各層級教師期待的得分率折線圖.對比四條實線，可以發(fā)現四個層級學生的測試結果呈現了較好的層級關系，符合最初分層的設定.對比虛實8條折線，整體上所有層級的教師期待都超出了學生的實際能力水平，甚至有些層級的教師期待已經超過了上一層級的學生能力水平，比如三層教師在推理論證和質疑創(chuàng)新兩個指標上對學生的期待值均高于二層學生的能力水平，四層教師在質疑創(chuàng)新方面的期待值已經接近二層學生的能力水平，四個層級中似乎一層教師期待與學生實際情況整體吻合較好，如圖3所示，這說明跨層級教學的教師對于學生科學思維水平的判斷與學生實際情況偏差較大.究其原因，一層任課教師只有一位，面對的學生群體比較單一，因此對學生的能力把握相對準確，而二三四層任課教師均面臨著跨層級教學的現狀，教授的學生多且不同層級學生能力水平迥異，如果教師長期以來對不同層級學生投放的教學內容和學習任務不做區(qū)分，則可能會使低層級學生的能力得不到有效發(fā)展，從而達不到教師的預期.除此之外，近幾年生源的變化也可能是教師的教學經驗與學生的能力水平出現偏差的原因.

2.2 同一層次不同班級的測試結果與分析

圖4和圖5分別為二層2班和3班學生得分率和教師期待對比圖.兩個班級處在同一層級，學生的能力水平與年級的平均值相差不多.但從測試結果來看，兩個班級的任課教師對于學生能力的把握情況卻很不同：2班教師對學生模型建構和推理論證兩方面的能力預估比較準確，但對學生質疑創(chuàng)新能力的預估偏高，這反映出教師在教學中對于學生模型建構和推理論證能力的培養(yǎng)落實到位，而對于學生質疑創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還有待加強;而3班教師對于學生科學思維各項二級指標的預估都有偏差，在模型建構指標上的預期偏低，在推理論證和質疑創(chuàng)新這兩項指標上的預期偏高，這可能反映出教師對于學生物理模型建構能力的培養(yǎng)落實到位，而在推理論證和質疑創(chuàng)新這兩項指標上投放的學習任務或許與學生實際能力水平并不匹配.

2.3 選科差異學生的對比分析

為了解因選科不同而對學生物理學習產生的影響，我們在有望沖擊清華、北大的優(yōu)等生中選取了在高三期中考試的成績均為96分的50名同學的診斷性測試數據進行分析，結果如圖6所示.這些優(yōu)等生中25人至少選考1個文科，另外25人選考“物化生”.對比發(fā)現，選考“物化生”的學生在科學思維的各個指標上均高于選考文科的學生，這說明“物化生”三個學科對科學思維素養(yǎng)的培養(yǎng)目標應該具有一定的相似性，學生能夠在一定程度上整合內化不同理科所蘊含的相同思維方式和研究方法.查閱化學、生物課程標準（見表2），發(fā)現化學學科中的科學思維強調證據推理與模型認知，生物學科中科學思維強調運用歸納與概括、演繹和推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等思維方法進行推理論證，二者都與物理學科中模型建構、推理論證、質疑創(chuàng)新等科學思維能力異曲同工.由此可以推斷，跨學科的共通概念很有可能會促使學生將所學的學科知識和研究方法進行有效的遷移，這為實施跨學科概念深層理解的教學整合提供了重要依據.

3 基于測試結果的個性化分析

本次測試，我們既要對不同層級群體的學習情況進行診斷分析，同時也要針對個體學生進行個性化的診斷，從而提升教師對學生的個性化指導的精確程度.

3.1 優(yōu)等生的測試結果與分析

以北京市某中學409個測試數據為標準按比例劃分能力水平等級，形成如圖7所示的能力等級堆積圖.可以發(fā)現，A生在模型建構、推理論證和質疑創(chuàng)新三個指標的得分均處于優(yōu)秀等級，遠高于年級的平均水平，這為后續(xù)科學思維及其他學科素養(yǎng)的發(fā)展奠定了良好的基礎.不過，相比質疑創(chuàng)新，推理論證的優(yōu)勢略顯不足，原因可能在于該生在對綜合性物理問題進行分析和推理的過程中沒有反思每一步的依據是什么，推理過程的“跳步”導致了思維鏈條的不連貫，從而不能準確地得到結論.

3.2 中等生的測試結果與分析

圖8為B生科學思維二級指標的得分情況，可以看出，B生在模型建構和推理論證兩個指標的得分均處于優(yōu)秀等級，高于年級的平均水平，而質疑創(chuàng)新能力則處于良好邊緣，低于年級平均水平，說明該生日常學習中可能很少嘗試對同一個問題從不同角度進行思考，用不同的方法來解決，同時解決問題后，也沒有反思是如何解決的、為什么要這樣解決、是否還有其他的解決方法、這樣的方法還可以解決什么問題等，因此很難實現知識和方法在新情境中的遷移.

3.3 邊緣學生的測試結果與分析

圖9為C生科學思維二級指標的得分情況，可以看出，該生在模型建構、推理論證和質疑創(chuàng)新三個指標的得分均處于年級的平均水平之下，特別是模型建構能力處于不及格水平，說明該生對于高中典型物理模型及其研究方法的認識并不十分清晰，面對實際問題時，也不能準確把握主要矛盾和次要矛盾.除此之外，每個素養(yǎng)的二級指標能力要求是逐漸遞進的，模型建構能力勢必會對推理論證、質疑創(chuàng)新的發(fā)展帶來制約.因此，從低階能力入手提升邊緣學生科學思維水平可能會是學生最容易獲得提升的空間.

3.4 標準化考試中，成績相同的學生對比分析

圖10是同一次期中考試中成績均為96分的兩位學生的得分率柱狀圖.可以看出，D同學的科學思維各二級指標得分均高于E同學，且二者在推理論證方面的差異最大.可見，在對標準化成績相同的學生進行個性化指導時也應該體現差異性.比如D同學模型建構和推理論證都遠高于年級的平均水平，后期復習應該更加注重創(chuàng)新能力的提升，而E同學則更應該關注推理論證能力的發(fā)展.

4 結論與展望

對北京市某示范性高中三年級346名學生的測試數據，由整體到個體逐步展開診斷分析，得到如下結論：教師對于學生科學思維水平的判斷與學生實際情況有一定的偏差;選考“物化生”的學生科學思維能力水平優(yōu)于其他選科組合的學生;不同學生的診斷結果有所差異，因此個性化診斷的結果可以幫助教師因材施教、開展個性化指導.基于本文的診斷結果，結合以往的教學經驗以及學生的個體特點，教師后續(xù)可以設計更加具有針對性的教學內容以及個性化指導的方案.只有在精確診斷的基礎上，抓住素養(yǎng)發(fā)展的關鍵節(jié)點，才能有效落實核心素養(yǎng)的發(fā)展目標[6].

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]新華網.中共中央國務院關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見[EB/OL].http：//www.xinhuanet.com/politics/2019-07/08/c_1124725254.html.

[3]張玉峰.為了物理學科核心素養(yǎng)發(fā)展的學習診斷：概念、路徑與內容框架[J].中學物理，2020，38（01）：2-6.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[5]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[6]張玉峰.基于課前學習診斷的教學整合研究[M].北京：北京師范大學出版社，2018.

（收稿日期：2020-11-11）