基于科学概念层次模型的“运动与相互作用”复习教学诊断分析

为落实高中物理学科核心素养培养，当前物理课堂教学正在发生深刻的变化，教师的教学从关注三维目标的落实提升，到关注学生的“物理观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任”的培养。笔者经过一段时间的观察发现，教师的教育教学研究更多地集中在概念教学、规律教学等课型的探索，同时在评价方面，以阶段性评价的结果作为单一的反馈形式，忽视了复习教学以及相应的过程评价对学生学科核心素养的培养的作用。这其实是对《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》理解落实不到位的体现。物理复习教学的主要目标包括帮助学生巩固所学知识，建立知识体系，发展学生自主建构知识、应用所学的思想方法、解决真实情景下的问题等多方面的能力。同时，复习教学的课时在学期中占有相当的比重，提高复习教学对学科核心素养培养的效率是值得关注的教学研究课题。为此，我们开展了系列复习教学诊断分析主题教研，本文以“运动与相互作用”的复习教学诊断分析为例作阐述。

一、问题聚焦

通过复习教学的诊断分析，发现复习教学存在两种倾向。

1.物理复习教学的新课化、重复化倾向

物理复习教学的新课化倾向指教师在进行概念知识回顾时，重复按照教材知识点的呈现顺序带领学生“过一遍”，缺乏对物理观念层面的设计和概括，没有进行知识的整合。其本质是教师对复习教学在高中物理学科核心素养深化方面的作用认识不足，复习教学实践与课程标准的相关要求存在差距。与教师个别交流时，发现他们往往无法准确阐述所执教的复习课的设计思路和意图，表现出一种“似乎就默认应该这样讲”的态度。物理教师经常在口头上强调复习教学的重要目标——“让学生建立知识体系”，但如何建立并呈现知识体系，如何评价已建立的知识体系，往往未深入思考，对具体的操作也缺乏研究。

2.物理复习教学的习题化、机械化倾向

物理复习课的习题化、机械化倾向指因缺乏在开展复习教学前的有效学情分析工具，教师对复习教学的备课往往针对性不足，教师将复习教学理解为“讲题”、在复习教学中机械运用“讲练结合”，其目的是熟练解题套路，应对阶段性测试。精选的、有梯度的习题是帮助学生深入理解的载体，但经常发现在复习教学中学生参与的层次不深，教师预设的难度逐渐提升的习题成为复习课的主角，学生的个体差异和真实问题被掩盖在具体习题回答结果上，都属于复习课习题化、机械化的表现。它导致的问题是，解决真实情景下物理学科问题对学生科学思维能力提出了更高的要求，教师无法从具体的某个错答上，快速发现学生到底是哪个概念、甚至是哪些概念的缺失或者理解不到位。因此，低效的复习教学导致学生深入思考、主动学习的意识和学科核心素养未能得到应有的发展，学生缺乏对概念之间的关联、方法的适用条件的理解性掌握，在科学思维方面也呈现混乱和较低水平。

二、诊断研究

1.研究的目的

针对客观存在的问题，我们组织了针对“运动与相互作用”复习教学的诊断研究，目的是在复习教学后，分析学生以“运动与相互作用”相关概念为核心的知识体系构建程度与该模块阶段性测试成绩的相关性，寻找有效的评估知识体系建立情况的过程性评价方式，指导复习教学，提升复习教学在培养核心素养方面，特别是物理观念中的针对性和有效性。

2.研究的方法

本实验选取深圳市坪山区高三年级的学生为研究对象，在完成高三一轮复习相应的模块后进行测试，抽样选取其中的200个样本数据，然后运用科学概念层次模型对学生的知识体系建立情况进行评价。

（1）学生知识体系建立情况的可视化表达

以物理学科认知整合策略为依据，放宽可视化表达工具如“概念图”的规范性要求，请学生将头脑中的“运动与相互作用”相关的概念、概念之间的联系等，以能够使用的表达方式——包括但不限于“知识网络图”“概念图”“思维导图”的形式进行书面表达，由教师收集这些表达情况并汇总。这一操作过程应当注意，教师要积极鼓励学生，使学生明白这是充分发挥自己个人表达的过程，没有既定模式或者标准答案，只要能反映本人对“运动与相互作用”相关概念的认识，并以自己的理解，通过线条、箭头等符号建立概念之间的联系，都属于有效的作答。

（2）运用科学概念层次模型对学生的可视化表达进行分析

为评价学生对知识体系的掌握程度，我们采用张玉峰、郭玉英教授在《科学概念层次分析：价值、变量与模型》一文中提出的科学概念层次模型。该理论研究将概念的抽象概括水平从低到高依次定义为“基础概念”“重要概念”“主题核心概念”和“学科核心概念”。同时，该理论考虑到物理学科的“重要概念”是学科的知识主体，其数量较多且具有内在层次结构，故将“重要概念”分为“基本概念”和“关系概念”两个亚层次，详见表1。

具体的操作方法是：以该模型中的概念层次作为判据，以高中物理“运动与相互作用”部分涉及的学科概念层次分析表为标准，将学生相关知识体系构建情况的可视化表达按所呈现的概念的分层关系给予赋分，赋分范围为0～100分。未写出任何概念的得0分，至少能写出一些“基础概念”得20分，表达出学科核心概念层次的得100分。

3.数据处理及结论

将全部抽样学生的可视化表达评分作为变量1，对应学生阶段性评价（模块测试）成绩得分为变量2，研究两者的相关性。从而验证复习教学中知识体系构建的可视化表达，能否反映学生对该部分知识体系掌握的程度。

原假设为：两变量总体上没有相关性：H0：ρ=0。

对立假设为：两变量总体上有相关性：H1：ρ≠0。

通过皮尔逊相关系数法对原假设进行检验，结果如表2。

结果表明，学生的知识体系构建的可视化表达程度与同期阶段性评价得分（学业成绩）之间有显著的相关性，r=0.577，p<0.01。据此认为，通过复习教学中知识体系的可视化表达，可以有效反映学生知识体系构建的情况。

三、改进建议

1.在认识层面将物理复习教学作为深化学科核心素养培养的重要环节

复习教学与概念规律教学、实验教学等课型在培养学生核心素养的关系上是递进的，更进一步指向了学生学科核心素养的深化过程。学生在概念规律教学、实验教学中获取的知识和方法往往是零散和碎片化的，必须通过平时复习、阶段复习和总复习使其条理化、系统化和主题化，从而生成学生自己的学科核心素养。复习课是学生知识深化、方法统整发生的时空，是学生发展能力、培养学习品质的重要载体，应该开展有关培训，让物理教师在认识层面得到提高，从而在实践层面引起关注和重视。

2.物理复习教学中知识体系建构的基本要求

物理复习教学在知识体系建构过程中应当从概念着手，注重对概念的理解而不是记忆，强化学生对相关概念内在联系的认识。为了能使学生在规定时间内完成复习任务，教师在复习教学中要注意把握以下四个基本方面：一是从基本概念入手，理清复习主线；二是熟知物理概念及物理语言；三是复习过程中，强化学生对物理概念和物理语言的准确表达，培养学生的科学态度与责任；四是要注重辨析一些物理概念与生产生活中类似表达的同异。

3.加强学生知识体系构建的可视化表达培养

物理复习教学要以知识体系的建立，形成高水平物理观念为重要任务。通过巩固物理概念，建立知识体系，形成物理观念。上升到科学应用和熟练运用，达到能解决真实情景的问题的水平，才能实现物理学科核心素养提升的目标。学生知识体系的形成情况，可通过可视化表达的方式简明扼要地体现，且与其将达到的阶段性评价结果吻合。因此在复习教学中应当给予学生一定的时间开展可视化表达，达到逐步熟练运用。教师要主动研究可视化表达，给予学生必要的指导，特别注意可视化表达的重点要体现概念的层次性和关系，而非单纯书写水平。

4.实施过程性评价，落实课程标准中多元评价理念

“注重过程评价，促进学生核心素养的发展”是高中物理课程标准中明确指出的基本理念，“提倡评价应该关注学生的个体差异”“及时准确反馈评价结果”是课程标准的具体要求。基于科学概念层次模型的知识体系可视化表达评价与课程标准的要求从理念到要求上，具有高度的一致性。教师可以常态化地开展有关知识体系建构水平的过程性评价，优化复习教学设计，为学生在复习过程中提供个性化指导，形成对阶段性评价的补充，落实课程标准中多元评价的要求。

责任编辑 罗 峰