劉健智 胡雪妍，2

（1.湖南師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410081；2.江蘇省蘇州市吳江中學(xué)，江蘇 蘇州 215200）

1 問(wèn)題的提出

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）充分考慮學(xué)科育人價(jià)值，凝練出了高中物理學(xué)科核心素養(yǎng).這意味著高中教育從“知識(shí)本位”時(shí)代邁入“核心素養(yǎng)”時(shí)代.學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，呼喚基于核心素養(yǎng)的教材，［1］作為最直接的課程資源，新教材理應(yīng)圍繞核心素養(yǎng)的要求展開(kāi)，因此，有必要對(duì)2019年版物理新教材與新課標(biāo)在物理核心素養(yǎng)上的一致性進(jìn)行研究.

國(guó)外構(gòu)建的一致性分析的工具主要有：SEC一致性分析模式、Webb 模式和Achieve 模式等.［2］國(guó)內(nèi)教材與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性研究大多采用SEC一致性分析模式，因?yàn)槠浞治隹蚣茏詈?jiǎn)便，適用對(duì)象更廣泛，主張從知識(shí)的種類(lèi)和深度等，即從“內(nèi)容主題”和“認(rèn)知水平”兩個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià).［3］由于教材內(nèi)容相較于課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求更加復(fù)雜，處理起來(lái)更加棘手，因此已有研究對(duì)教材的處理大多并非直接處理教材本身，而是將其轉(zhuǎn)換為了對(duì)相應(yīng)教師用書(shū)中教學(xué)目標(biāo)的處理.這種間接處理教材的方式將在很大程度上影響一致性研究結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確性.

本文突破傳統(tǒng)SEC一致性分析模式只關(guān)注內(nèi)容主題和認(rèn)知水平的局限性，將其拓展應(yīng)用于物理核心素養(yǎng)上的一致性；還將利用SOLO 分類(lèi)法呈現(xiàn)具體的處理教材內(nèi)容的方式，以期為比較教材與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性提供新的研究思路，同時(shí)為教材的編寫(xiě)以及教師更好地培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)提供參考和借鑒.

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 研究對(duì)象

本文選擇人民教育出版社2019 年出版的普通高中《物理》教科書(shū)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新教材”）的必修1模塊和《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》為研究對(duì)象.這樣選擇是基于以下考慮：（1）人教版教材在全國(guó)范圍內(nèi)使用得最廣泛；（2）高中物理教材的必修1模塊是全體學(xué)生必須學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，蘊(yùn)含了豐富的物理核心素養(yǎng)素材，是發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的共同基礎(chǔ).［4］

2.2 研究工具

本文選擇安德魯·波特（Andrew Porter）等人開(kāi)發(fā)的SEC 一致性模式為研究工具，其研究思路包括：（1）從“內(nèi)容主題”和“認(rèn)知要求”兩個(gè)維度構(gòu)建統(tǒng)一表述教學(xué)內(nèi)容的二維矩陣；（2）描述評(píng)價(jià)項(xiàng)目與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在“內(nèi)容主題”和“認(rèn)知要求”兩個(gè)維度的不同表現(xiàn)水平，并分別在評(píng)價(jià)項(xiàng)目與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的二維矩陣中進(jìn)行編碼與統(tǒng)計(jì)；（3）利用Porter一致性計(jì)算公式定量計(jì)算評(píng)價(jià)項(xiàng)目與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的一致性指數(shù)，比較研究對(duì)象之間的一致性程度.Porter一致性指數(shù)的計(jì)算公式為

其中n表示二維矩陣的單元格總數(shù)；i表示某個(gè)特定單元格，i∈［0，1］；Xi表示評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的二維矩陣中第i個(gè)單元格所占的比率值；Yi表示評(píng)價(jià)項(xiàng)目的二維矩陣中第i 個(gè)單元格所占的比率值；P 表示Porter一致性指數(shù)，P∈［0，1］，P 值越大，表示評(píng)價(jià)項(xiàng)目與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的一致性越高.［5］

鑒于本文比較物理核心素養(yǎng)，而非教學(xué)內(nèi)容，因此需要將研究思路中的“內(nèi)容主題”和“認(rèn)知要求”修改為“素養(yǎng)主題”和“素養(yǎng)水平”兩個(gè)維度.

2.3 構(gòu)建二維矩陣

（1）劃分素養(yǎng)主題.

筆者依據(jù)物理核心素養(yǎng)的4個(gè)方面包含的14個(gè)要素進(jìn)行素養(yǎng)主題劃分：物理觀(guān)念包括物質(zhì)觀(guān)、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)和能量觀(guān)3 個(gè)主題；科學(xué)思維包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新4個(gè)主題；科學(xué)探究包括問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流4個(gè)主題；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任3個(gè)主題.

（2）劃分素養(yǎng)水平.

在傳統(tǒng)的SEC 一致性分析模式中，研究者通常采用布盧姆教育目標(biāo)分類(lèi)法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“布氏分類(lèi)法”）進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容中認(rèn)知水平的記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和綜合6 個(gè)層次的劃分，然而該劃分實(shí)則是一種對(duì)思維復(fù)雜程度的線(xiàn)性積累，［6］與人認(rèn)識(shí)事物時(shí)思維的螺旋式上升狀態(tài)不符，因此無(wú)法直接應(yīng)用于物理核心素養(yǎng)的素養(yǎng)水平維度劃分.

為了解決布氏分類(lèi)法中存在的問(wèn)題，比格斯（J.B.Biggs）提出的SOLO 分類(lèi)法將學(xué)生的學(xué)習(xí)水平由低到高分為5個(gè)層次：前結(jié)構(gòu)水平（P）、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平（U）、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平（M）、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平（R）和拓展抽象結(jié)構(gòu)水平（E）.

伯內(nèi)特（Paul C.Burnett）等人認(rèn)為，SOLO 分類(lèi)法的5個(gè)層次之間的界限不夠清晰，因此將M水平和R 水平進(jìn)行了更細(xì)致的劃分，修訂為9層次的SOLO 分類(lèi)法.［7］然而，增加子層次并不能完全解決評(píng)價(jià)者層次劃分不一致的問(wèn)題，在實(shí)際評(píng)價(jià)過(guò)程中要通過(guò)提升評(píng)價(jià)者水平、增加評(píng)價(jià)者數(shù)量來(lái)提高層次劃分的一致性.［8］請(qǐng)3 位從事多年教育研究的一線(xiàn)教師對(duì)新教材與新課標(biāo)進(jìn)行素養(yǎng)主題和素養(yǎng)水平上的編碼統(tǒng)計(jì).

鑒于新教材與新課標(biāo)中并不存在SOLO 分類(lèi)法中的P水平和布氏分類(lèi)法中的分析、評(píng)價(jià)水平，因此只研究SOLO 分類(lèi)法中U、M、R、E 水平與布氏分類(lèi)法中認(rèn)識(shí)記憶、理解掌握、模仿應(yīng)用和創(chuàng)新創(chuàng)造這4 個(gè)水平之間的關(guān)系.研究發(fā)現(xiàn)：認(rèn)識(shí)記憶水平與表示定量關(guān)系的U、M 水平存在某種對(duì)應(yīng)關(guān)系；理解掌握水平和模仿應(yīng)用水平與表示定性關(guān)系的R 水平存在某種對(duì)應(yīng)關(guān)系；創(chuàng)新創(chuàng)造水平與表示定性關(guān)系的E 水平存在某種對(duì)應(yīng)關(guān)系.

本文最終將SOLO 分類(lèi)法創(chuàng)新劃分為以下5個(gè)層次：（1）單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平（U），即學(xué)生能夠識(shí)別或提取單個(gè)物理知識(shí)，直接使用單個(gè)物理知識(shí)回答問(wèn)題；（2）多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平（M），即學(xué)生能夠識(shí)別或提取多個(gè)物理知識(shí)，直接使用多個(gè)物理知識(shí)回答問(wèn)題；（3）低關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平（R1），即學(xué)生能夠領(lǐng)悟物理知識(shí)之間的聯(lián)系，正確判斷并合理解釋相關(guān)問(wèn)題；（4）高關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平（R2），即學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)解決相同或相似情境中的物理問(wèn)題；（5）拓展抽象結(jié)構(gòu)水平（E），即學(xué)生能夠提出或選擇創(chuàng)造性的方案，創(chuàng)新解決復(fù)雜情境中的物理問(wèn)題.

（3）確定二維分析框架.

基于以上對(duì)素養(yǎng)主題和素養(yǎng)水平的劃分，本研究將素養(yǎng)主題依據(jù)具體的物理核心素養(yǎng)要素劃分為14 個(gè)維度，將素養(yǎng)水平依據(jù)創(chuàng)新修改的SOLO分類(lèi)法劃分為5個(gè)層次，由此構(gòu)建“14×5”的“素養(yǎng)主題×素養(yǎng)水平”二維分析框架.

3 數(shù)據(jù)的編碼與統(tǒng)計(jì)

3.1 新課標(biāo)的編碼與統(tǒng)計(jì)

對(duì)新課標(biāo)的編碼與統(tǒng)計(jì)依據(jù)新課標(biāo)中的課程內(nèi)容要求進(jìn)行.

（1）新課標(biāo)的素養(yǎng)主題編碼.

由于每一條課程內(nèi)容要求往往包含一個(gè)或多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，筆者將每條內(nèi)容要求拆分為只包含單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容要求.由于新課標(biāo)中的內(nèi)容要求表述得過(guò)于概括，不利于編碼者有效判斷其中蘊(yùn)含的素養(yǎng)主題的要求，因此本文結(jié)合《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）解讀》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《解讀》”），［9］判斷拆分重組后的內(nèi)容要求中蘊(yùn)含的素養(yǎng)主題要求.

例如：根據(jù)《解讀》將“1.1.3理解位移、速度和加速度”拆分為3條：（1）理解位移：蘊(yùn)含著“運(yùn)動(dòng)的描述”這一運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)；（2）理解速度：不僅蘊(yùn)含“運(yùn)動(dòng)的描述”這一運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)，還蘊(yùn)含著“演繹推理”這一科學(xué)推理的思維方法；（3）理解加速度：蘊(yùn)含著“運(yùn)動(dòng)的描述”這一運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān).［9］

（2）新課標(biāo)的素養(yǎng)水平編碼.

課標(biāo)的內(nèi)容要求通常以“行為動(dòng)詞+物理知識(shí)點(diǎn)”形式構(gòu)成，其素養(yǎng)水平理論上可以通過(guò)不同的行為動(dòng)詞來(lái)體現(xiàn).然而新課標(biāo)和《解讀》并未呈現(xiàn)有關(guān)行為動(dòng)詞的層次劃分說(shuō)明，使得直接依據(jù)行為動(dòng)詞劃分素養(yǎng)水平變得“無(wú)法可依”.本文將利用創(chuàng)新修改的SOLO 層次建立行為動(dòng)詞與素養(yǎng)水平之間的雙向細(xì)目表（如表1 所示），依據(jù)行為動(dòng)詞劃分素養(yǎng)水平的分析標(biāo)準(zhǔn).

表1 行為動(dòng)詞與素養(yǎng)水平的雙向細(xì)目表

需要說(shuō)明，本文依據(jù)表1 并結(jié)合《解讀》對(duì)新課標(biāo)中內(nèi)容要求的素養(yǎng)水平進(jìn)行劃分，當(dāng)表1 中出現(xiàn)的行為動(dòng)詞與《解讀》中要求的關(guān)鍵能力水平不一致時(shí)，我們將該內(nèi)容要求置于與解讀水平一致的行為動(dòng)詞中重新劃分素養(yǎng)水平.

例如：內(nèi)容要求1.2.2中的“能用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)生活中的問(wèn)題”涉及到的行為動(dòng)詞為“分析”，根據(jù)表1 本應(yīng)直接將該內(nèi)容要求置于R1水平，然而，《解讀》要求學(xué)生能夠運(yùn)用共點(diǎn)力的平衡條件進(jìn)行現(xiàn)實(shí)情境中的受力計(jì)算，解決現(xiàn)實(shí)情境中的復(fù)雜受力問(wèn)題，即關(guān)鍵能力水平對(duì)應(yīng)的行為動(dòng)詞是“解決”，而非“分析”，因此該內(nèi)容要求的真實(shí)素養(yǎng)水平應(yīng)為R2.

（3）新課標(biāo)的編碼數(shù)據(jù)采集與信效度分析.

3位編碼者各自獨(dú)立完成素養(yǎng)主題和素養(yǎng)水平編碼.兩兩之間獨(dú)立編碼數(shù)據(jù)的肯德?tīng)栂嚓P(guān)系數(shù)（雙尾）分別為0.927**、0.870**、0.950**，檢驗(yàn)結(jié)果表明：3組編碼數(shù)據(jù)在P=0.01水平上具有極其顯著的相關(guān)性，即編碼結(jié)果有效.3位編碼者針對(duì)編碼數(shù)據(jù)中存在分歧的地方進(jìn)行了相關(guān)討論，確立了最終的編碼數(shù)據(jù)，形成了統(tǒng)一的二維矩陣.為保證新教材與新課標(biāo)的二維矩陣具有可比性，需要將二者的頻數(shù)分布二維矩陣進(jìn)行歸一化處理，即將每個(gè)單元格中的頻數(shù)轉(zhuǎn)換為該頻數(shù)在總頻數(shù)中所占的比率，由此得到比率之和為1的比率分布二維矩陣.頻數(shù)和比率分布的樣表如表2所示.

表2 新課標(biāo)“素養(yǎng)主題×素養(yǎng)水平”頻數(shù)和比率分布二維矩陣（部分）

3.2 新教材的編碼與統(tǒng)計(jì)

由于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展應(yīng)寓于物理知識(shí)的教學(xué)之中，［10］且新教材中的章節(jié)內(nèi)容與新課標(biāo)中的內(nèi)容要求具有某種對(duì)應(yīng)關(guān)系，能夠保證新教材與新課標(biāo)的內(nèi)容主題一致，因此本文對(duì)新教材的編碼主要依據(jù)新教材中各章節(jié)的具體內(nèi)容進(jìn)行，即直接處理教材本身.

（1）新教材的素養(yǎng)主題編碼.

本文參考教材編寫(xiě)者編寫(xiě)的教師用書(shū)，直接對(duì)新教材本身進(jìn)行編碼.由于教師用書(shū)的“教材分析與教學(xué)建議”并未涉及新教材中“練習(xí)與應(yīng)用”和“復(fù)習(xí)與提高”欄目，因此本文對(duì)新教材的研究將僅限于正文和部分欄目（“問(wèn)題”“實(shí)驗(yàn)”“演示”“思考與討論”“做一做”“科學(xué)方法”“拓展學(xué)習(xí)”“STSE”和“科學(xué)漫步”）.正文和欄目本身又含有多個(gè)段落，這樣一來(lái)素養(yǎng)主題的統(tǒng)計(jì)將顯得錯(cuò)綜復(fù)雜，容易產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)混亂等問(wèn)題，筆者根據(jù)自定的以下3條原則進(jìn)行編碼.

編碼原則1：正文中各知識(shí)板塊與各欄目各自編碼，絕不延伸，相互獨(dú)立.

編碼原則2：正文中各知識(shí)板塊與各欄目中出現(xiàn)相同素養(yǎng)主題時(shí)只統(tǒng)計(jì)1次，問(wèn)題素養(yǎng)除外.

編碼原則3：依據(jù)教材編寫(xiě)者對(duì)各欄目的設(shè)計(jì)初衷統(tǒng)計(jì)各欄目的素養(yǎng)主題要求，若該欄目明確涉及其他素養(yǎng)主題的要求，則在原先統(tǒng)計(jì)的素養(yǎng)主題基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的增加.例如：“問(wèn)題”欄目的設(shè)計(jì)初衷是引發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考、培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)及提出問(wèn)題的能力，［11］因此本文只對(duì)該欄目進(jìn)行問(wèn)題素養(yǎng)上的統(tǒng)計(jì)；若該欄目還明確要求學(xué)生對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行交流討論，則再增加“問(wèn)題”欄目在交流素養(yǎng)上的統(tǒng)計(jì).

（2）新教材的素養(yǎng)水平編碼.

新教材中并不存在可直接體現(xiàn)素養(yǎng)水平的行為動(dòng)詞.鑒于SOLO 分類(lèi)法具有螺旋式上升的層次結(jié)構(gòu)，能夠清晰地對(duì)應(yīng)物理核心素養(yǎng)由量變上升到質(zhì)變的復(fù)雜過(guò)程，［12］并且SOLO 各層次水平與行為動(dòng)詞之間存在著相互對(duì)應(yīng)關(guān)系（如表1），因此，本文將采用創(chuàng)新修改的SOLO 層次水平進(jìn)行新教材中素養(yǎng)水平維度的劃分.

物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的是學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，即學(xué)生能夠在何種情境下解決何種層次問(wèn)題的能力.［9］因此本文將建立SOLO 層次水平與問(wèn)題復(fù)雜性程度的3個(gè)維度（情境復(fù)雜度、內(nèi)容抽象度和應(yīng)用綜合度）之間的雙向細(xì)目表（表3），由此構(gòu)建依據(jù)SOLO 層次劃分素養(yǎng)水平的分析標(biāo)準(zhǔn).

表3 SOLO 層次與問(wèn)題復(fù)雜性程度的雙向細(xì)目表

問(wèn)題復(fù)雜性程度中表示數(shù)量關(guān)系的情境因子數(shù)和知識(shí)內(nèi)容數(shù)，表示需要學(xué)生通過(guò)相互獨(dú)立的情境或知識(shí)內(nèi)容獲得相應(yīng)素養(yǎng)，對(duì)應(yīng)著SOLO 分類(lèi)法中表示數(shù)量關(guān)系的U 和M 水平；問(wèn)題復(fù)雜性程度中表示定性關(guān)系的其他各維度，表示需要學(xué)生通過(guò)相互關(guān)聯(lián)的情境或知識(shí)內(nèi)容獲得相應(yīng)素養(yǎng)，對(duì)應(yīng)著SOLO 分類(lèi)法中表示定性關(guān)系的R1、R2和E水平.依據(jù)表3劃分的素養(yǎng)水平的具體表述如下.

U 水平：新教材中僅涉及單個(gè)情境或知識(shí)內(nèi)容，并未對(duì)物理知識(shí)點(diǎn)作出詳細(xì)解釋.

M 水平：新教材中涉及多個(gè)情境或知識(shí)內(nèi)容，且情境或知識(shí)內(nèi)容間相互獨(dú)立，并通過(guò)例證作出進(jìn)一步解釋.

R1水平：新教材中涉及多個(gè)情境或知識(shí)內(nèi)容，且情境之間相互交叉或知識(shí)內(nèi)容間相互綜合、交叉，并遷移知識(shí)作出簡(jiǎn)單解釋、推斷或區(qū)分.

R2水平：新教材中涉及多個(gè)情境或物理知識(shí)，且情境間相互交叉、對(duì)象抽象或知識(shí)內(nèi)容之間相互綜合、交叉，并對(duì)相同或相似情境作出詳細(xì)解釋、應(yīng)用和擴(kuò)展.

E水平：新教材中涉及多個(gè)情境或物理知識(shí)，且情境交叉創(chuàng)新、對(duì)象與情境抽象或知識(shí)內(nèi)容間相互綜合、交叉，并進(jìn)行了拓展應(yīng)用或在新情境中獲得了普適性的結(jié)論.

特別說(shuō)明：進(jìn)行新教材中素養(yǎng)水平編碼時(shí)，還應(yīng)考慮不同內(nèi)容的權(quán)重.筆者根據(jù)下列原則進(jìn)行權(quán)重賦值.

原則1：若教師用書(shū)的“教材分析與教學(xué)建議”對(duì)某個(gè)正文知識(shí)板塊或欄目提出了明確的教學(xué)建議，則表示教師在理論上對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)的可能性為100%，權(quán)重賦值為1；若根本未提及或建議學(xué)生自學(xué)該正文知識(shí)板塊或欄目，則表示教師在理論上對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)的可能性為50%，權(quán)重賦值為0.5.

原則2：若某個(gè)正文知識(shí)板塊或欄目的問(wèn)題復(fù)雜性程度與表3的某種SOLO 層次完全對(duì)應(yīng)，則表示該部分內(nèi)容100%符合這種SOLO 層次代表的素養(yǎng)水平，權(quán)重賦值為1；若該內(nèi)容只在應(yīng)用綜合度上符合某種SOLO 層次，在情境復(fù)雜度或內(nèi)容抽象度上卻未達(dá)到該SOLO 層次，則表示該部分內(nèi)容符合這種SOLO 層次代表的素養(yǎng)水平的可能性為50%，權(quán)重賦值為0.5.

綜合以上編碼原則，某個(gè)正文知識(shí)板塊或欄目的最終權(quán)重賦值為“教學(xué)可能性權(quán)重×素養(yǎng)水平可能性權(quán)重”.例如：某個(gè)欄目的教學(xué)可能性權(quán)重賦值為0.5，素養(yǎng)水平可能性權(quán)重賦值為0.5，則該欄目的最終權(quán)重賦值應(yīng)為0.25.

（3）新教材的編碼數(shù)據(jù)采集與信效度分析.

依據(jù)上述編碼方法，3位編碼者再次獨(dú)立完成新教材在必修1模塊的素養(yǎng)主題和素養(yǎng)水平編碼.3位編碼者兩兩之間獨(dú)立編碼所得數(shù)據(jù)的肯德?tīng)栂嚓P(guān)系數(shù)（雙尾）分別為0.955**、0.974**、0.970**，雙尾檢驗(yàn)結(jié)果表明：3組編碼數(shù)據(jù)在P=0.01水平上具有極其顯著的相關(guān)性，即3位編碼者的編碼結(jié)果也基本一致，編碼有效.3位編碼者針對(duì)編碼數(shù)據(jù)中存在分歧的地方進(jìn)行了相關(guān)討論，確立了新教材最終的編碼數(shù)據(jù)，形成了統(tǒng)一的二維矩陣.

根據(jù)SEC一致性分析模式的要求，頻數(shù)分布二維矩陣進(jìn)行歸一化處理后，得到新教材的“素養(yǎng)主題×素養(yǎng)水平”比率分布二維矩陣.頻數(shù)和比率分布的樣表如表4所示.

表4 新教材“素養(yǎng)主題×素養(yǎng)水平”頻數(shù)和比率分布二維矩陣（部分）

4 新教材與新課標(biāo)的一致性特征分析

4.1 Porter一致性指數(shù)分析

計(jì)算新課標(biāo)與新教材在物理核心素養(yǎng)整體上的Porter一致性指數(shù)，并調(diào)用MATLAB 軟件中的Unidrnd函數(shù)循環(huán)操作20000次仿真模擬Porter一致性指數(shù)的分布函數(shù)，得到0.05 顯著性水平下的Porter臨界區(qū)間.［13］由于樣本容量較大，根據(jù)中心極限定理可知，擬合得到的函數(shù)將服從正態(tài)分布.若Porter一致性指數(shù)位于相應(yīng)的臨界區(qū)間內(nèi)，則表示二者具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著一致性；若位于臨界區(qū)間外，則表示二者不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的一致性.計(jì)算得到新課標(biāo)與新教材在核心素養(yǎng)整體上的Porter一致性指數(shù)為0.524，臨界區(qū) 間 為［0.610，0.734］，0.524?［0.610，0.734］，說(shuō)明新教材與新課標(biāo)在物理核心素養(yǎng)整體上不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著一致性.通過(guò)進(jìn)一步仿真模擬，計(jì)算得到物理核心素養(yǎng)4 個(gè)方面的Porter一致性指數(shù)和相應(yīng)臨界區(qū)間，發(fā)現(xiàn)新教材與新課標(biāo)在物理核心素養(yǎng)整體上的偏差主要來(lái)源于科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任2個(gè)方面（新教材在素養(yǎng)主題維度上的占比大多略低于新課標(biāo)，對(duì)素養(yǎng)水平維度的要求略高于新課標(biāo)），而在物理觀(guān)念和科學(xué)思維2個(gè)方面則具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著一致性.

4.2 重點(diǎn)分布分析

利用表2和表4 中的相關(guān)數(shù)據(jù)，分別繪制能體現(xiàn)重點(diǎn)分布的曲面圖，如圖1、圖2所示.比較圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn)：

圖1 新課標(biāo)的重點(diǎn)分布曲面圖

圖2 新教材的重點(diǎn)分布曲面圖

（1）整體中心分布有同有異.兩者具有一個(gè)相同的重點(diǎn)分布中心，該中心位于運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)的R1水平.這說(shuō)明新課標(biāo)與新教材最為側(cè)重的素養(yǎng)主題與素養(yǎng)水平一致.相異之處在于新課標(biāo)的重點(diǎn)分布中心只有1 個(gè)，而新教材的重點(diǎn)分布中心有2個(gè).這說(shuō)明新課標(biāo)在物理核心素養(yǎng)上的重點(diǎn)分布較為集中，而新教材在物理核心素養(yǎng)上的重點(diǎn)分布較為分散.

（2）素養(yǎng)主題分布有同有異.兩者比重高于（低 于）0.050 的 素 養(yǎng) 主 題 數(shù) 量 一 致，均 為5 個(gè)（9個(gè)）.這說(shuō)明二者在必修1模塊都有明顯側(cè)重的素養(yǎng)主題要求.相異之處在于兩者比重高于0.050的5個(gè)素養(yǎng)主題并不完全一致，二者僅在其中的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)、問(wèn)題和證據(jù)素養(yǎng)3 個(gè)素養(yǎng)主題上一致.這說(shuō)明新課標(biāo)與新教材在必修1 模塊明顯側(cè)重的素養(yǎng)主題并不完全相同，存在一些差異.

（3）素養(yǎng)水平分布有同有異.兩者素養(yǎng)水平要求均以R1水平為主、R2水平為輔.這說(shuō)明必修1模塊是培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)，是提升學(xué)生素養(yǎng)水平的重要基石.相異之處在于新課標(biāo)在R1和R2水平上的占比均達(dá)到了0.100以上，而新教材只在R1水平上的占比達(dá)到了0.100以上，并未在R2水平上的占比達(dá)到0.100.此外新教材在E水平上的占比達(dá)到了0.050 以上，打破了新課標(biāo)中E水平占比為0.000的局面.這說(shuō)明新課標(biāo)在素養(yǎng)水平的側(cè)重分布上更加集中，而新教材則在新課標(biāo)的基礎(chǔ)上對(duì)素養(yǎng)水平要求進(jìn)行了適當(dāng)?shù)耐卣固嵘?

4.3 素養(yǎng)主題維度的分析

為了更加形象直觀(guān)地呈現(xiàn)新課標(biāo)與新教材在素養(yǎng)主題單個(gè)維度上的一致性情況，根據(jù)表2 和表4中各素養(yǎng)主題下的素養(yǎng)水平比率之和，繪制如圖3所示的新課標(biāo)與新教材中素養(yǎng)主題分布的柱形圖.從圖3可以發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn).

圖3 新課標(biāo)與新教材的素養(yǎng)主題分布

（1）從整體上看，新教材中要求的素養(yǎng)主題數(shù)量明顯多于新課標(biāo).

（2）從物理核心素養(yǎng)的4個(gè)方面看，新課標(biāo)與新教材在物理觀(guān)念、科學(xué)思維2 個(gè)方面的素養(yǎng)主題占比上的排列順序一致，均為運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)＞模型建構(gòu)＞科學(xué)推理＞物質(zhì)觀(guān)＞科學(xué)論證（質(zhì)疑創(chuàng)新）≥能量觀(guān)，而二者在科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任2個(gè)方面的素養(yǎng)主題占比上的排列順序存在較大差異.

（3）從新課標(biāo)與新教材均具有的單個(gè)素養(yǎng)主題看，新課標(biāo)在單個(gè)素養(yǎng)主題上的占比總體高于新教材，造成這種問(wèn)題的原因在于新教材在必修1模塊除了注重新課標(biāo)中要求的素養(yǎng)主題外，還將素養(yǎng)主題要求延伸至了科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新和科學(xué)態(tài)度素養(yǎng).

將表2和表4 中的比率數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，計(jì)算得到的皮爾遜相關(guān)性系數(shù)（雙尾）為0.791**.這說(shuō)明新課標(biāo)與新教材在素養(yǎng)主題維度在0.01水平上極其顯著相關(guān)，即二者之間一致性水平高.

4.4 素養(yǎng)水平維度的分析

為了更加直觀(guān)地呈現(xiàn)新課標(biāo)與新教材在素養(yǎng)水平單個(gè)維度上的一致性，根據(jù)表2 和表4 中各素養(yǎng)水平下的素養(yǎng)主題比率之和，繪制圖4 所示的能體現(xiàn)新課標(biāo)與新教材中素養(yǎng)水平分布的柱形圖.

圖4 新課標(biāo)與新教材的素養(yǎng)水平分布

將表2和表4 中的比率數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，計(jì)算得到的皮爾遜相關(guān)性系數(shù)（雙尾）為0.509.這說(shuō)明新課標(biāo)與新教材在素養(yǎng)水平維度并不具有顯著相關(guān)性，即二者之間存在一定偏差.觀(guān)察圖4 所示的素養(yǎng)水平分布圖，可以發(fā)現(xiàn)以下特征.

（1）從整體上看，兩者的素養(yǎng)水平要求存在數(shù)量上的差異，新教材中要求的素養(yǎng)水平數(shù)量明顯多于新課標(biāo)，并且新課標(biāo)對(duì)素養(yǎng)水平的要求主要集中于前4個(gè)水平，即U、M、R1、R2水平，而新教材對(duì)素養(yǎng)水平的要求主要集中于后3 個(gè)水平，即R1、R2和E水平.這說(shuō)明新教材對(duì)素養(yǎng)水平的總體要求比新課標(biāo)高.

（2）兩者在各素養(yǎng)水平占比上的排列順序有較大差異，但在素養(yǎng)水平上的重點(diǎn)比率分布較一致，即二者占比最低的兩個(gè)素養(yǎng)水平均為U 和M，占比最高的兩個(gè)素養(yǎng)水平均為R1和R2.

（3）兩者在單個(gè)素養(yǎng)水平上的占比存在明顯差異，即使是在占比最為接近的M 水平，二者的占比差值也近似達(dá)到了0.100.造成這種差異的原因可能在于新課標(biāo)規(guī)定的素養(yǎng)水平僅為達(dá)成學(xué)業(yè)質(zhì)量的最低水平，而新教材卻是培養(yǎng)全體學(xué)生素養(yǎng)水平的共同基礎(chǔ)，不能僅局限于學(xué)業(yè)質(zhì)量的最低水平.

5 結(jié)論與建議

5.1 研究結(jié)論

研究表明：從整體上看，新教材與新課標(biāo)在物理觀(guān)念和科學(xué)思維兩個(gè)方面具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著一致性，在科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任2 個(gè)方面存在一些偏差，具體表現(xiàn)為新教材在素養(yǎng)主題維度上的占比大多略低于新課標(biāo)，而對(duì)素養(yǎng)水平維度的要求略高于新課標(biāo).從單個(gè)維度上看，新教材與新課標(biāo)在素養(yǎng)主題維度上具有顯著相關(guān)性，即二者之間的一致性水平較高；而在素養(yǎng)水平維度不具有顯著相關(guān)性，即二者之間存在一定偏差.特別說(shuō)明：由于本研究的樣本僅限于新教材的正文和部分欄目，并未涉及新教材中“練習(xí)與應(yīng)用”和“復(fù)習(xí)與提高”欄目，因此研究結(jié)論可能會(huì)受樣本影響存在一些偏差.

5.2 對(duì)教材編寫(xiě)的建議

（1）詳盡地利用物理課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行教材編寫(xiě).

教材是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)的，教材編寫(xiě)的依據(jù)主要是課程標(biāo)準(zhǔn)中的“課程內(nèi)容”，因此各版本教材的編寫(xiě)者在依據(jù)物理課程標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)教材時(shí)主要集中于對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)中“課程內(nèi)容”的研究，容易忽視對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)中可用于指導(dǎo)教材編寫(xiě)的其他部分的研究.物理新課標(biāo)在“教材編寫(xiě)建議”部分以落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)為總導(dǎo)向，以提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)為總目標(biāo)，分別從內(nèi)容選擇、內(nèi)容呈現(xiàn)、編寫(xiě)原則和輔助資源4 個(gè)方面對(duì)教材的編寫(xiě)提出了詳細(xì)且可行的建議.筆者認(rèn)為，物理新課標(biāo)中的這種“教材編寫(xiě)建議”不能只是停留于理論的建議，應(yīng)當(dāng)被各版本教材的編寫(xiě)者仔細(xì)研究，然后應(yīng)用于教材的實(shí)際編寫(xiě)當(dāng)中.因此，筆者建議各版本的教材編寫(xiě)者在依據(jù)物理課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行物理教材編寫(xiě)時(shí)，能夠詳盡地利用物理課程標(biāo)準(zhǔn)這一教材編寫(xiě)依據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)物理教材緊緊圍繞落實(shí)物理核心素養(yǎng)的要求來(lái)編寫(xiě).

（2）顯性化教材中體現(xiàn)的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

筆者認(rèn)為，學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展不是取決于教師一方，而是取決于教師與學(xué)生雙方.倘若學(xué)生連“何為物理核心素養(yǎng)”都不明白，那么無(wú)論教師在教學(xué)時(shí)多么注重培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)都將無(wú)濟(jì)于事.因此，筆者建議各版本的教材編寫(xiě)者在編寫(xiě)教材時(shí)，能夠?qū)⒔滩闹畜w現(xiàn)的物理核心素養(yǎng)要求顯性化，即通過(guò)旁批或欄目的形式明示學(xué)生該部分內(nèi)容致力于培養(yǎng)學(xué)生的何種物理核心素養(yǎng)，讓學(xué)生在閱讀教材時(shí)能夠主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)，以便教師在進(jìn)行實(shí)際物理教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)與學(xué)生在核心素養(yǎng)上的雙邊互動(dòng)，更加有效地培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

5.3 對(duì)教師教學(xué)的建議

（1）依據(jù)《解讀》進(jìn)行教學(xué).

課程標(biāo)準(zhǔn)是教學(xué)的重要參考依據(jù)，然而在實(shí)際參考課程標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)新課標(biāo)中的核心素養(yǎng)要求和內(nèi)容要求有時(shí)表述過(guò)于概括，難以從中精確地獲取與具體教學(xué)內(nèi)容相對(duì)應(yīng)的核心素養(yǎng)要求和內(nèi)容要求.為了增強(qiáng)操作性，《解讀》可以為教師理解新課標(biāo)提供強(qiáng)有力的幫助.《解讀》作為學(xué)習(xí)物理新課標(biāo)的權(quán)威讀本，對(duì)高中物理課程改革中的成就與問(wèn)題、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂的背景、高中物理核心素養(yǎng)、高中物理課程的課程結(jié)構(gòu)與課程內(nèi)容、高中物理課程的實(shí)施與評(píng)價(jià)等多方面進(jìn)行了全面且詳細(xì)的解讀，能夠有效幫助物理教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中將課程標(biāo)準(zhǔn)精神落地.因此，物理教師除了要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)外，還要充分利用《解讀》進(jìn)行教學(xué)，確定物理學(xué)科核心素養(yǎng)的素養(yǎng)主題和素養(yǎng)水平.

（2）發(fā)揮教材的雙重支架作用.

教材在內(nèi)容編排上包含了目錄、序言、使用說(shuō)明、章小結(jié)示例、教學(xué)提示和各類(lèi)獨(dú)具特色的欄目等部分.這些不同的內(nèi)容編排對(duì)教學(xué)具有技術(shù)上和教學(xué)上的支架指導(dǎo)作用.例如序言、目錄、使用說(shuō)明等就起到了技術(shù)性支架的作用.這些技術(shù)性支架可以凸顯不同版本教材的特色，幫助師生更好地了解教材；而章小結(jié)示例、教學(xué)提示、不同的教材欄目等就起到了教學(xué)性支架的作用.這些教學(xué)性支架能夠幫助師生更好地使用教材，促進(jìn)師生的教與學(xué).以物理新教材在“自由落體運(yùn)動(dòng)”一節(jié)的“科學(xué)漫步”和“STSE”欄目為例，“科學(xué)漫步”詳細(xì)介紹了伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究過(guò)程與開(kāi)創(chuàng)的近代科學(xué)發(fā)展的研究方法，“STSE”欄目主要介紹了伽利略的成功且坎坷的一生，并由此引發(fā)了關(guān)于科學(xué)與社會(huì)發(fā)展之間關(guān)系的思考，兩者蘊(yùn)含極為豐富的物理學(xué)史內(nèi)容.這些物理學(xué)史料展現(xiàn)了科學(xué)家探索物理概念和規(guī)律的研究過(guò)程，以及在研究過(guò)程中所采用的科學(xué)思維方法和鍥而不舍的科學(xué)精神，是教師培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)，尤其是培養(yǎng)學(xué)生物理觀(guān)念和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的重要素材.因此，教師在教學(xué)過(guò)程中要充分利用教材的支架作用，以促使物理核心素養(yǎng)在實(shí)際教學(xué)中真正落地.