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(tǒng)計分析

1.1 刊物轉(zhuǎn)載排名

2021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(zhuǎn)載論文167篇，分布在31種刊物上.表1是排名前9位的刊物轉(zhuǎn)載情況，其中，《物理教師》等6本物理教學專業(yè)期刊轉(zhuǎn)載文章總計121篇，占總數(shù)的72.5%，較往年有所增加.可以看出，物理教學專業(yè)期刊發(fā)文質(zhì)量在逐步提高且刊物間已無明顯差距，中學物理教育教學研究日臻成熟.

表1

1.2 作者單位、地域分布情況統(tǒng)計

以轉(zhuǎn)載論文第一作者統(tǒng)計，來自中學、高校和教育科研單位的比例分別是55.2%、22.7%和22.1%.中學作者依然是主力，教育科研單位的轉(zhuǎn)載占比較往年有所提升.地域分布方面，排名前5位的依次是江蘇（30篇，占18.0%）、北京（25篇，占15.0%）、浙江（24篇，占14.4%）、廣東（22篇，占13.2%）、上海（19篇，占11.4%），此5省份合計轉(zhuǎn)載120篇，占比達71.9%，教科研水平地域發(fā)展不平衡由此可見一斑.

1.3 基金項目文章統(tǒng)計

在轉(zhuǎn)載的論文中，有81篇屬于基金項目課題研究成果（其中省部級以上課題成果32篇），占總數(shù)的48.5%，較往年有大幅增長，某種程度上可以看出物理教育工作者課題研究能力和研究熱情都在提高.

1.4 轉(zhuǎn)載文章內(nèi)容分類統(tǒng)計

2021年度轉(zhuǎn)載文章按內(nèi)容分類統(tǒng)計結(jié)果見表2.

表2

與往年相比，評價研究的文章數(shù)量增幅明顯.

2 重點與熱點概述

2.1 物理大概念及教學

物理課程的設計受物理學科內(nèi)容與特定學生的認知發(fā)展水平的制約，還要解決好物理知識的激增與學校課程容量的有限性之間的矛盾，即“不能隨意選擇一些碎片化的知識點，而應著力體現(xiàn)物理學的基本結(jié)構”，［1］核心素養(yǎng)時代的物理課程設計倡導圍繞“大概念”組織課程內(nèi)容.大概念是指能反映學科本質(zhì)，并處于學科中心地位，能解釋大范圍內(nèi)的一系列現(xiàn)象的有組織、有結(jié)構的科學知識和模型.物理大概念及其統(tǒng)攝下的單元教學備受物理教育研究者的青睞.

一是對大概念的特征、提取及教學價值研究.鄭青岳結(jié)合實例具體歸納了大概念具有“抽象性、統(tǒng)整性、遷移性、相對性和多樣性”等特征，［2］指出可以通過“增加大概念的使用頻率，適時由小概念推出大概念，發(fā)揮大概念的溢出效應等”改善物理教學.［3］他所采用的“歸納-演繹”的思維方式對建構大概念極具啟發(fā)意義，其邏輯過程為“由部分小概念適時概括出大概念，再利用演繹式思維，根據(jù)大概念演繹出眾多的小概念”.這一過程使學生從感性的具體上升到抽象的規(guī)定，再上升到理性的具體，是符合認識論規(guī)律的.鑒于大概念的內(nèi)隱性和抽象性，大概念的提取與遴選是基于大概念教學的關鍵，有研究指出可以通過“概念關聯(lián)路徑與專家思維路徑提取大概念”.［4］

二是對大概念統(tǒng)攝下單元教學設計路徑的探索.由于大概念的抽象概括性等特征，大概念教學就需要超越可能致使教學內(nèi)容碎片化的課時主義教學范式.研究普遍認為以大概念統(tǒng)領的單元教學設計可實現(xiàn)“單元教學內(nèi)容呈現(xiàn)出整體性，學生思維的連貫性與發(fā)展性，核心素養(yǎng)培養(yǎng)的全面性與綜合性”，［5］是落實物理學科核心素養(yǎng)的途徑，被譽為“撬動課堂轉(zhuǎn)型的支點”.總體而言，已有研究多運用系統(tǒng)化教學設計思想，從教學分析、單元目標、資源開發(fā)、活動設計、單元評價等維度設計教學，如鄧靖武提出基于學科本質(zhì)、課程標準和教科書確定大概念并基于學生發(fā)展需求建構單元知識層級結(jié)構，采用從上位學習逐漸過渡到下位學習的思路設計學習載體、學習任務，使學生“對大概念的認識發(fā)展為基于證據(jù)和事實的理解”.［6］一些研究還融合了逆向設計、［7］深度學習、學習進階等新理論.這些研究為大概念教學設計提供了思路.

大概念教學要根據(jù)物理學科邏輯、學生認知邏輯統(tǒng)籌考慮物理教學內(nèi)容的先后順序及邏輯關聯(lián)，對教師思考教學的方式提出了新的要求.鑒于學校課程表以分立課時安排的現(xiàn)狀，大概念單元教學中課時的確定及其相應學習任務的分配，單元教學與課時教學之間內(nèi)在本質(zhì)關系等問題仍需從理論和實踐兩個層面搞清楚.

2.2 科學思維教學的深化研究

新修訂的普通高中物理、化學、生物等學科課程標準均將科學思維作為學科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，科學思維在物理學科中又具體體現(xiàn)為模型建構、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素.隨著課標的落地實施，研究者對科學思維進行了大量的研究，發(fā)表了諸多有價值的研究成果.

一是模型思維與建模教學研究.陳剛、劉金梅從認知心理學的角度指出科學思維素養(yǎng)“主要通過學習者遵循理論分析途徑解決物理問題體現(xiàn)出來的”，［8］其中模型法、論證方法和邏輯推理方法是常用的思維方法.至于建模教學，歷來是國內(nèi)外物理教育研究的熱點.任佩璐、張兵榮從內(nèi)容維度與能力層次兩個維度建構了建模能力模型，對比分析了《普通高中物理課程標準（實驗）》（簡稱“2003年版課標”）與《普通高中物理課程標準（2017年版）》（簡稱“2017年版課標”）中與模型及建模相關內(nèi)容，指出2017年版課標“更突出在情境中認識、建構、使用和分析模型，有一定的進階性，對建模能力的要求有所提高”.［9］這一研究有助于教師把握新課標對建模教學的總體要求.至于模型建構的路徑，有研究以原子核式結(jié)構模型教學為例，提出可通過“感知材料建立模型、概括抽象檢驗模型、歸納對比完善模型、變式遷移應用模型”的過程去粗取精、不斷深化實現(xiàn)模型建構教學.［10］也有研究采用實證的方法，分析了高中學生物理建模能力發(fā)展水平，研究表明學生的建模能力不高，為此，教師在教學中應通過“顯化建模知識，實驗教學與建模過程相結(jié)合，重視原始物理問題解決”等策略培養(yǎng)學生的建模能力.［11］

二是科學推理與科學論證研究.物理知識的建構與物理問題的解決離不開推理論證，基于證據(jù)推理論證得出結(jié)論形成解釋是科學研究的內(nèi)在邏輯，也是科學思維教學深化的重要標志.張世成針對現(xiàn)實教學中教師“不尊重證據(jù)、缺少邏輯”等現(xiàn)狀，通過10年探索確立了“證據(jù)課堂”教學模式，倡導基于證據(jù)的學與評，促進了初中學生科學思維能力的發(fā)展.［12］弭樂、郭玉英從學習進階的角度以概念層級的進階為主線在概念進階的關鍵點上滲透整合論證活動，提出了整合進階式模型.教學實證研究表明，這一模型對學生論證能力的提高具有顯著的干預效果，促進學生概念理解和論證能力的協(xié)同發(fā)展.［13］總體上來看，已有研究對體現(xiàn)科學推理論證的教學案例研究較為多見，學生科學論證能力測評的研究還相對較少.

質(zhì)疑創(chuàng)新是批判性思維與創(chuàng)新思維在科學思維中的具體體現(xiàn)，要求學生不固守成見，不盲目迷信權威，能夠基于證據(jù)大膽提出質(zhì)疑，從不同的角度或運用不同的方法解決問題，或者通過物理實踐活動創(chuàng)新創(chuàng)造.質(zhì)疑創(chuàng)新是高階思維能力，較之于模型建構、推理論證，對質(zhì)疑創(chuàng)新的研究基本還滲透在相關的教學案例之中，專門的研究仍有待開拓.另外，實證研究所揭示的學生科學思維能力發(fā)展程度不高之現(xiàn)狀對課堂教學提出了巨大的挑戰(zhàn)，需要進一步探索.

2.3 物理學科能力研究

物理學科核心素養(yǎng)內(nèi)涵包括正確價值觀念、必備品格和關鍵能力.對關鍵能力的研究使物理學科能力這一“老話題”遇到了“新語境”，方興未艾.關鍵能力視域中物理學科能力是什么，有哪些，怎樣培養(yǎng)？這一系列的問題引起了研究者的興趣.

一是物理學科能力體系的建構.林崇德指出，學科能力是教師和學生通過教學活動使得學科知識概括化的能力，是學科教育與智力發(fā)展的結(jié)晶.物理學科能力系指學生順利進行物理學科的認識活動和問題解決活動所必需的、穩(wěn)定的心理調(diào)節(jié)機制.目前，學術界尚未形成統(tǒng)一的物理學科能力結(jié)構模型，事實上對這一問題的討論也不可能有統(tǒng)一的“標準模型”，有代表性的結(jié)構模型有3個：一是郭玉英團隊基于學科能力表現(xiàn)框架將物理學科能力劃分為學習理解能力、應用實踐能力、遷移創(chuàng)新能力3個維度，每個維度有3個一級指標和若干個二級指標.二是基于新高考評價體系將物理關鍵能力分為知識獲取、實踐操作、思維認知3個能力群，具體涵蓋理解能力、實驗探究能力、推理論證能力、模型建構能力、創(chuàng)新能力.三是邢紅軍團隊從物理學科特點出發(fā)，采用動態(tài)建構的理論路徑，建立以科學方法為中心的知識——能力結(jié)構，將物理學科能力分為“觀察實驗能力、科學方法運用能力、物理推理運算能力、物理知識建構能力、物理遷移創(chuàng)新能力”.［14］

二是物理學科能力的測評與培養(yǎng)策略.有研究以牛頓運動定律教學為例，開展了基于物理學科關鍵能力測評的教學改進.該研究根據(jù)物理學科能力表現(xiàn)框架構建學習目標圖譜并編制前測試題，基于前測數(shù)據(jù)找到教學改進的關鍵點和學生能力的發(fā)展點，教學改進則針對學生的前概念、迷思概念等學習困難，創(chuàng)設物理情境，經(jīng)過由系列問題驅(qū)動的教師與學生活動的教學過程，實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變，形成正確的科學概念.實踐表明，教學改進能夠更好地發(fā)展學生的物理學科關鍵能力.［15］還有研究基于教學實例指出“創(chuàng)新問題情境，設置問題梯度，變換問題情境”等物理學科能力培養(yǎng)的具體教學策略.［16］物理學科能力培養(yǎng)尚需持續(xù)而系統(tǒng)地研究，一方面應從理論上搞清楚每種能力的心理實質(zhì)，另一方面則要有針對性地開展實證研究，形成可檢驗的有效教學策略.

2.4 物理混合式學習與智慧課堂

信息技術與課程教學深度融合催生了教學模式創(chuàng)新，人工智能時代深度學習導向的智慧課堂建構前景誘人，線上線下混合式學習不僅為“疫情”期間學生的居家學習帶來便利，更為促進物理教學的精準化提供技術手段，是一個極具吸引力的研究方向，已引發(fā)物理教育研究者的積極探索.

一是基于深度學習的物理智慧課堂研究.李維、黃致新根據(jù)深度學習路徑（DELC）理論，建構了基于DELC的中學物理智慧課堂模式，［17］從教學路徑、數(shù)據(jù)采集、技術支持3個方面貫通課前、課中、課后3個環(huán)節(jié)，發(fā)揮數(shù)據(jù)分析技術對課堂核心問題的聚焦能力，利用在線學習平臺等技術手段實現(xiàn)課堂交互，一定程度上可實現(xiàn)深度學習.不過，其教學的有效性仍需大樣本嚴謹證據(jù)的檢驗.為了促進智慧課堂教學質(zhì)量，有研究建構了智慧課堂教學質(zhì)量的評價體系.［18］另外，人工智能技術支持下的物理錯題庫、［19］自主學習任務設計［20］等在一定程度把師生從“低效”“無序”的勞動中解放了出來，提升了學習效率.

二是線上線下混合式學習研究.混合式學習包含線上學習、線下活動和線上線下相互融合的活動，是“互聯(lián)網(wǎng)＋”時代對學校教學組織形式的再造.霍靜分析了線上教學的優(yōu)勢及改進的方向，并對線下教學的再調(diào)整提出了中肯的建議.［21］段雨薇、杜秉東則利用混合式學習手段指導學生開展STEAM與趣味物理社團活動，［22］開發(fā)了系列教學資源，引導學生自主探究，合作交流，創(chuàng)新了科技實踐活動方式.需要說明的是，混合式學習不能簡單地把線下的課程搬到線上，做好混合式教學有賴于課程建設、交互方式、質(zhì)量監(jiān)測等各方面的協(xié)同發(fā)展.

三是數(shù)字化物理實驗系統(tǒng)的應用.物理學以實驗為基礎的基本特征決定了智慧教育、線上學習需要創(chuàng)造性地開展實驗教學.劉林列舉了手機拍攝、Phyphox、Tracker、傳感器等常見的數(shù)字化實驗手段在物理教學中的應用，分析了它們的教學價值.［23］李鼎、艾倫采用多種實證研究方法對近20年來影響高中數(shù)字化實驗實施的因素進行了量化分析，指出數(shù)字化實驗的實施最終取決于由課程標準、教材改革引發(fā)的數(shù)字化實驗儀器設備的教學應用，而應用的廣度、深度和頻率則決定了其實施效果，［24］該研究對理科教學中用好數(shù)字化實驗具有借鑒意義.

2.5 物理作業(yè)設計創(chuàng)新研究

“學而時習之”“溫故知新”等我國傳統(tǒng)教育智慧一直被奉為圭臬，課后（外）作業(yè)是課程教學的有機組成部分，對學生學習具有重要作用.隨著“雙減”政策的實施，物理作業(yè)設計與創(chuàng)新再次引發(fā)研究者關注.

一是對物理課外作業(yè)的政策研究.郭桂周等梳理了新中國成立70年來中學物理課外作業(yè)的歷史演進，認為70年來我國中學物理課外作業(yè)經(jīng)歷了課堂延伸、知識中心、基于生活和走向融合4個階段，體現(xiàn)了“課程權力從國家意志走向師生話語，作業(yè)內(nèi)容從封閉走向開放，學生發(fā)展從智育中心到注重全面發(fā)展，目標指向從知識鞏固到探究能力培育，教師角色從‘監(jiān)工’到多重身份的轉(zhuǎn)換”的發(fā)展特征，指出未來的物理課外作業(yè)需要更加彰顯生活性、多元性、開放性、探究性與學生主體性.［25］在此研究的基礎上，接下來要切實搞清楚“雙減”政策下物理課外作業(yè)的規(guī)范，真正減輕學生的學業(yè)負擔，同時提高學業(yè)質(zhì)量.

二是物理課外作業(yè)設計策略研究.韓志祥采用模型思維綜合考慮學業(yè)質(zhì)量標準、學生實際、目標、內(nèi)容、結(jié)構5要素建構了高中物理作業(yè)設計模型，應用該模型可設計基礎性、探究性、實踐性、綜合性作業(yè).［26］還有研究以實踐案例展示了單元設計導向下初中物理作業(yè)編制策略.［27］至于日常作業(yè)設計，可研究的問題很多，一方面要注意作業(yè)質(zhì)的提升和作業(yè)量的規(guī)定；另一方面應該整體綜合規(guī)劃，避免作業(yè)設計的無序化、碎片化和隨意性.

三是創(chuàng)新實踐類作業(yè)設計.與書面作業(yè)相比，創(chuàng)新實踐類作業(yè)更具趣味性、開放性，更能體現(xiàn)物理學科特征，理應成為一種常規(guī)作業(yè)布置給學生.馮新娥展示了U型多米諾、手機投影儀、電磁小火車等融物理知識與動手實踐于一體的實踐作業(yè).［28］江耀基展示了學生完成的幾個家庭物理實驗，［29］對激發(fā)興趣、檢驗理論、啟發(fā)思維、發(fā)展能力大有裨益.

2.6 物理學科核心素養(yǎng)測評

新課標凝練了物理學科核心素養(yǎng)，提出了學業(yè)質(zhì)量標準，為基于物理學科核心素養(yǎng)的學業(yè)質(zhì)量測評提供依據(jù)，實踐中則需要細化標準并科學命制測評試題.

一是素養(yǎng)導向的學習診斷研究.為實現(xiàn)精準教學、促進個性化學習并提高學生的學科核心素養(yǎng)水平，張玉峰、唐挈從物理概念的建構過程、物理概念的學習結(jié)果、掌握概念后的行為表現(xiàn)3個維度建構了物理概念學習診斷的內(nèi)容框架及相應的表現(xiàn)期望，［30］其研究方法具有可遷移性，也可以用于物理規(guī)律、科學探究等學習診斷之中，有研究就利用這種方法基于認知過程建構了科學探究診斷性測試框架，［31］不過相應的實際測試評價還有待細致展開.

二是考查素養(yǎng)的試題命制研究.張玉峰、鄧麗平把影響試題難度的主要因素簡化為問題的復雜程度、知識和技能的結(jié)構化程度、思維方式的綜合程度3個方面，通過控制或改變這3個主要因素來改變試題難度，結(jié)合試題命制實例，展示了從不同層次和不同側(cè)面的考查物理學科核心素養(yǎng)的試題命制方法.［32］梁旭通過對10多年來全國及各地高考物理試題中實驗試題的篩選分析，把握了科學探究中問題、證據(jù)、解釋、交流諸要素的命題特點，并有針對性地提出了教學建議，［33］有助于教師深入領會科學探究類試題的特征，為改進教學提供借鑒.還有研究分析了真實情境實驗試題的功能，認為命制這類試題具有引導教學、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的作用.［34］

基于真實問題情境的試題與認知診斷技術的密切配合，將評價技術手段與物理學科內(nèi)容相融通，能夠提高物理學科核心素養(yǎng)測評的可靠性、科學性，值得進一步深入探索.

3 啟示與展望

3.1 義務教育課標的解讀與實施

新版義務教育物理課程標準作為一個指導未來義務教育物理課程發(fā)展的綱領性文件，無疑會對未來初中物理教育產(chǎn)生較大影響，對義務教育新課程標準進行解讀、實施等方面的研究，是物理教育人應肩負的課程責任.課標解讀與實施研究一是要科學、準確闡述新課程理念，為廣大教師學習、理解新課標提供參考；二是對21世紀以來頒布的3版課程標準進行對比分析，尤其是對變化內(nèi)容的表述、原因等展開深入的剖析；三是開發(fā)、設計符合新課標理念精神的優(yōu)秀課例，為教師教學提供可借鑒的“范例”.

3.2 新教材教學適應性研究

隨著普通高中物理新高考改革的全面實施，多個版本的高中物理新教材均已出版發(fā)行并進入了教學實踐領域.《中學物理教與學》一直非常關注新教材研究，已轉(zhuǎn)載多篇新教材對比、設計、使用等方面的研究論文.相對而言，中觀層面如對不同版本教材在實驗設計等方面的對比研究等較多，宏觀整體的研究和細致入微的研究則相對偏少.一方面應采用跨學科視角如政治學、社會學、美學等角度系統(tǒng)研究物理教材，為教材優(yōu)化提供參考；另一方面則應著力關注教師使用教科書的問題，基于不同版本教材的縱橫比較，助力教師對教材的二次開發(fā)和教學改進.

3.3 物理學科育人價值的深度挖掘

物理學科育人價值研究既是物理學科育人功能本位的回歸，也是新時代我國物理教育發(fā)展的現(xiàn)實需要.物理學科育人涵蓋諸多問題，就當前我國物理的物理教學研究而言，至少有3個方面需要深入展開：一是科學思想方法教育的縱深發(fā)展，科學方法中心的知－能結(jié)構要求按照科學方法的內(nèi)在邏輯展開教學，這就要求教師對每種科學方法都要有深刻的認識.二是科學態(tài)度與責任的實現(xiàn)路徑，在物理學科核心素養(yǎng)的研究中，對科學態(tài)度與責任的研究明顯薄弱，日常教學中何以培育科學態(tài)度與責任素養(yǎng)是物理學科育人研究的內(nèi)在之維.三是物理課程思政，亦是近年來的一個熱點問題，需要持續(xù)關注與研究.