2017年度中学物理教育教学研究综述
——基于《中学物理教与学》论文转载情况分析

张海龙 马亚鹏

(1. 中国人民大学书报资料中心,北京 100872; 2. 银川市第九中学,宁夏 银川 750011)

1 统计分析

1.1 刊物转载排名

2017年中国人民大学书报资料中心复印报刊资料《中学物理教与学》共转载论文186篇,分布在36种刊物上．表1是排名前10位的刊物转载情况,其中,《物理教师》、《物理教学探讨》、《中学物理教学参考》、《物理教学》、《物理通报》、《中学物理》等物理教学专业期刊转载文章总计115篇,占总数的61.8%,与往年持平．

表1

1.2 作者单位、地域分布情况统计

以转载论文第一作者统计,来自中学、高校和教育科研单位的比例分别是58.1%、32.8%和9.1%．中学作者依然是主力,高校作者有所上升,教育科研单位的转载数明显下降．地域分布方面,排名前五位的依次是江苏(45篇,占24.2%)、浙江(25篇,占13.4%)、北京(24篇,占12.9%)、广东(15篇,占8.1%)、上海(11篇,占5.8%),江苏依然以绝对优势居榜首,无论从产出还是从质量方面都是独占鳌头．

1.3 基金项目文章统计

在转载的论文中,有71篇属于基金项目课题研究成果,占总数的38.2%,较往年明显上升．

1.4 转载文章内容分类统计

2017年度转载文章按内容分类统计结果见表2．

表2

由表2可知,除物理教学研究仍然占比较重,其他领域研究渐趋均衡．

2 热点概述

2.1 基于核心素养的物理教学

当前,核心素养已成为国际国内教育变革的重要主题,基于物理核心素养的教学研究是我国中学物理教育研究的热点．物理教师和物理教育研究者逐渐走出了对核心素养的内涵、框架、表现等方面的解读,开始探讨如何在物理教学中培育学生的物理核心素养．

(1) 基于核心素养的物理教学设计研究．

郭玉英教授的团队在对科学核心概念和关键能力的学习进阶进行理论研讨和实证研究基础上,对二者进行整合,改进现有教学设计模型,提出了基于学习进阶的科学教学系统设计模型并进行了实证检验,指出该模型在“教学实验、师范生培养和在职教师培训上都取得了良好的效果”．[1]梁旭对指向核心素养的教学目标设计展开了研究,指出三维教学目标中的一些表述在核心素养体系中无法一一对应,提出核心素养目标是一个“状态量”,教学目标则是一个“过程量”,指向核心素养的教学目标不再是通常“行为动词+知识内容”的描述方式,而是直接表述为经过学习学生拥有的素养．[2]

(2) 基于核心素养的物理教学实践研究．

耿建以某省优质课评比中7节题为“磁场对运动电荷的作用力”的展示课为对象,以核心素养培养为切入点,系统分析了7位教师的教学设计、教学目标、教学过程和教学反思,指出要使核心素养在实践中落地生根,需要教师自身全面提升素养,对教学有正确的价值追求,厘清知识、能力与素养的关系等．[3]刘炳昇教授在观摩几节单元复习教学课例后指出,基于核心素养的物理复习教学应“突出一章的物理思想,以线带面,重组知识结构;围绕学生头脑中的前科学概念,使其领悟科学方法的魅力;在总结阶段拓展学生的视野,促进其科学价值观的升华”．[4]

(3) 基于核心素养的物理学习环境创设．

邢红军教授通过运用原始物理问题对初中生物理学习能力表现的测试研究指出物理能力的形成与发展是物理思维能力与物理想象能力、物理运算能力、运用物理知识能力、运用科学方法能力相互作用的结果．[5]因此,在物理教学中促进学生核心素养的发展,应对物理能力要素进行全面、均衡的培养．为此,构建物理学科专用教室,优化学习环境设计,或是培育物理核心素养的重要途径之一,有研究介绍基于核心素养的物理学科教室建设及使用的经验,[6]值得借鉴．

2.2 物理观念研究

物理观念是物理学科核心素养的四个要素之一,是物理知识的内化,也是其他核心素养的基础．新修订的高中物理课程标准指出,物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识,是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华,是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础．然而,怎样理解这一界定?中学生通过物理学习后应拥有哪些物理观念?如何以物理观念统领物理教学?对这些问题的正确回答对教师实施基于核心素养的教学具有重要意义．研究者对物理观念也展开了一系列研究．

有研究考查了哲学中观念的内涵,认为观念是客观事物在人脑中的反映,观念的形成需要经历过程,个体的观念反映客观事实又指导个体反作用于客观事实．由此得出物理观念是个体对物理现象、物理过程等的认识,是认识物理概念和规律后在头脑中形成的概括性认识,个体可应用于解释自然现象和解决实际问题,具有层次性、生成性、作用持久性和迁移性等特点．[7]至于物理观念的来源,曾志旺认为物理教学中的物理观念主要来自三个方面,一是学生对物理知识的反思和概括,形成知识类物理观念;二是学生对物理探究过程、学习方法的反思,形成方法类观念;三是对物理在社会生活中的价值和认识的反思,形成情意类观念．[8]对于物理观念教学的策略,似乎又回到了传统的教学论描述,例如有研究认为,可以通过“融入物理学史,感知物理观念作用;加强知识学习,促进物理观念的形成;亲历探究体验,实现物理观念内化;强化问题解决,完成物理观念提升”等策略培养物理观念．[9]

物理观念既然是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华,那一定是浓缩的、远离物理知识的,或者说不是某节课教这个观念、下节课教下一个观念,同时,运用物理观念解决具体物体问题的提法也是值得商榷的．正如邢红军教授指出的,“不可过于拔高物理观念教育的价值”[10]．另一方面,我国提出的物理观念和国外科学教育中的“大概念”或核心概念的关系等问题也是物理观念研究中需要引起重视的问题．

2.3 STEM融入物理教学

STEM分别是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简写,STEM课程综合了科学、技术、工程和数学的特点,将知识的获取、方法与工具的利用以及创新生成的过程进行了有机的统一,以系统的、联系的思维面对全球化、多元化文化发展,旨在培养具有科学素养、技术素养的创新型人才．本世纪以来,一些发达国家越来越重视STEM教育,从理论上、政策上和实践上积极推进,也引起了我国学者的注意,逐渐成为研究热点．从中学物理教学的角度,主要是将STEM理念融入物理课程教学之中．

谢丽、李春密详细介绍了STEM教育的理念,结合我国分科教育的实际,认为STEM课程的设计应以原有科学技术课程为载体,融入STEM教育理念．[11]限于我国基础科学教育并未将工程技能定为教学目标,摩尔和斯密斯(Moore & Smith,2014)提出的情境整合(Context Integration)模式可资借鉴．这一模式意在将工程设计当做科学和数学教学中的学习情境和动力要素,其中,工程设计并不是学习目标,而是一种教学方法,用以加强学生对知识的联结和掌握．在情境整合这一框架下,指出6E设计型学习模式是物理课程融入STEM教育理念的适切形式,并以“过山车制作”项目为例,给出了具体的课程设计案例．

叶兆宁引介了美国一些优秀的STEM课例,指出这些优秀课例形成了独特的、以工程问题为主线的STEM教学模式,对在STEM教育实践中需要解决的关键问题“如何达成4个领域的集成”、“如何将知识的学习和实践相联系”、“如何提高学生的问题解决能力”、“如何开展STEM教学中的评价”进行了反思．[12]董莉则从个人层面和国家层面分析了中学物理教学中融入STEM教育的积极意义．[13]

由于我国基础教育特有的现状,一线教师了解、关注STEM教育的还不是很多,相应的STEM教育实践才刚刚起步,研究中一些实践案例多为大学里的研究者所开发,如张一驰、金梦基于STEM理念制作了简易罩极电动机[14],王玥月、陆建隆将STEM理念融入初中物理浮力教学设计[15],为STEM融入物理教学提供了范例．

2.4 高考物理改革与应对

继浙江、上海实现高考新政后,2017年北京等4个省市也进入了改革试点,预计到2020年全国所有省市自治区都将实行新高考方案．新高考方案试图通过减少全国统一考试科目、不分文理科、等级性考试实行选考等措施破除一考定终身的弊端．从实施过程来看,新高考方案也暴露出诸多问题,尤其是对物理学科的冲击和影响最大,引起了科学家、教育学者和物理教师的极大关注,发表了不少有价值的研究成果．

(1) 高考物理选考存在的问题及应对．

金邦建、于海波细致考查了浙江高考物理选考的实施现状,发现存在“赋分办法对物理选考造成冲击,模块分值设计与模块课时数失调,必考部分和加试部分不等值”的问题,提出了“应该减少选考科目组合,让分数具有可比性;适当调整必考题和加试题的分值;实现必考题和加试部分的分数等值”[16]等解决问题的办法．针对高考物理选考人数“骤降”与高校对物理选考需求较大导致的学科失衡问题,陈爱文、胡银泉认为选课科目的“七选三”模式及等级赋分制,使得学生在选考科目时采取“田忌赛马”策略,造成物理学科的“驱赶效应”和易学学科的“磁吸效应”是问题产生的根源,提出“设置等级划分‘熔断机制’,斩断恐惧心理造成的连锁反应;在‘七选三’学科中设立学科层次,设定不同学科的赋分权重;统一设置专业门类,严格限定选考科目组合”[17]的制定改进建议．应该说,这些观点已初步成为物理教育界的基本共识．

(2) 等级性考试命题研究．

等级性考试的命题问题是理论界关注的焦点之一,郭长江对等级性考试命题的几个理论问题展开了研究,指出等级性考试属于标准参照考试,需要根据课程标准拟定等级标准,试题在难度上则需要在各个层次上区分考生,在评分方面采用分层评分法等．[18]这些讨论对在命题中如何实现等级性考试应有的功能与价值有指导意义．

(3) 选考背景下的物理教学．

在等级性考试的政策框架下,走班制成为趋势,不同的考生对物理学习有不同的需求,如何在选考背景下提高物理教学的质量也是研究者思考的问题．黄国龙提出通过建设新高考物理多元开放网络课程,以解决师资紧张、学教失衡等问题,满足学生个性化需求,并结合实例介绍了网络课程建设的思路、方法与教学经验．[19]杨天军提出“设置课程超市,满足学生个性需求;改变应试教学思维,打破‘一步到位’模式;顺应高考综改步点,优化课堂教学策略”[20]的建议．

2.5 物理学习心理研究

以学生为中心的真实意蕴是以学生的学习为中心,教师的教学在于引起、维持、促进学生的学习,可见,真正有效的教学必须要立足于学生学习规律的基础之上．因而,对物理学习心理的研究是物理教育研究中非常活跃但还需加强的领域．从转载文献可知,概念转变、元认知等是研究者关注的热点．

在概念转变研究中,研究者不再满足于借鉴国外理论并嫁接到教学实践中以解释学生的学习问题,而是从理论和实证两个方面作了探索．理论探索方面,许桂清根据概念转变理论建构了包含具体场景、抽象场景、概念认知和深层思维4个层级的学生迷思概念信息图模型,并以比对的方式建构与之对应的4个层级的科学概念信息图模型,通过二者的横向对比,不仅为教师提供较为丰富的关于学生认知和科学概念的多元化信息,也为教学提供有价值的指引．[21]实证研究方面,易其顺运用自制研究工具分别测量了初中、高中和大学3个阶段的学生关于浮力大小的观念,以了解我国青少年浮力观念的发展状况及规律．[22]还有研究以初中物理“力和运动”主题为例,采用前概念认知诊断方法进行认知诊断,为生成适用性学习路径提供依据．[23]这些研究启发教师一方面要收集前概念测试中的相关研究结果,积极开展概念转变教学;另一方面要掌握测试前概念的方法,真切了解学生的学情．

在元认识研究方面,研究者普遍认同元认知能力的高低是影响学生问题解决能力和造成学生学习困难的关键因素之一,针对如何提高学生的元认知能力,研究者多数从元认知知识、体验和监控3个方面给出了答案．如李建设提出可以通过“注重实验思想和方法的传授,完成任务知识体系;利用自我提问单,有效监控思维过程;强化积极的认知体验,提高自我效能感;利用问题检测卡,加强课后反思训练”[24]等几个方面的策略提高学生在物理实验学习中的元认知水平．还有研究指出通过元认知提升中学生物理学习能力的局限与不足．[25]针对局限和不足,教师应通过有意训练、提供反思机会、监督学习过程等方式提升学生的元认知能力．

2.6 PCK与教师专业发展

教育领域综合改革进入“深水区”,教育变革归根结底需要一支高水平的教师队伍,无论从国家层面,还是教育理论界和教学一线,对教师专业发展的诉求比以往更高．很多研究都试图揭示教师发展的路径轨迹,就物理教师发展而言,物理学科教学知识(PCK)和物理教师教学研究能力引起了学术界的广泛关注．

物理学科教学知识(PCK)研究方面．汤家合从PCK的四个维度出发,对高中物理牛顿第三定律进行解析[26],这一研究有助于教师从“学科知识本身、知识的前后联系、学生原有的基础和教学策略的选择”等方面反思教学,提高自身专业素养的同时提高物理教学的有效性．专家——新手教师课例比较是教师PCK研究常用方式之一．王磊、张金良通过对比一位高级教师和一位年轻教师同题课的教学案例,指出专家型教师的PCK要明显优于非专家型教师．[27]顾健、陆建隆根据类似研究提出了PCK视野下物理教师专业发展的具体策略．[28]冯爽则运用自制的中学物理教师PCK量表对某市80位教师进修测试,得出“中学物理教师学科教学知识水平存在较大的提升空间,多数中学物理教师目前尚处于学科专业知识向学科教学知识进行转化的阶段,关于学生知识的匮乏是中学物理教师学科教学知识发展受到制约的突出障碍,实验的操作和价值挖掘能力不足是中学物理教师学科教学知识水平低的关键原因”的结论[29],为中学物理教师专业发展指明了方向．

教而不研则浅,研而不教则空．参与教学研究是促进教师专业发展水平的重要途径．进行教学研究须具备哪些能力要素?如何选择适切的研究主题和有效的研究方法?一些研究对上述教师所关心的问题展开了论述．郭雅洁、桑芝芳基于物理学科特点,构建了中学物理教师教学研究能力的关键要素结构．[30]石尧针对中学物理教师教科研举步维艰之困局,采用纵向分类和横向分类相耦合的方式,得出物理学科知识研究、实验设计与创新、教材编纂与分析、教学设计研究、教学方法与策略总结等5个方面是适合中学物理教师研究的5类研究主题,指出以“中层理论”为中学物理教师理论建构的门径．[31]李兰、刘健智则提出了“中学教师应回归学科的视角,立足于教学实践,运用各种恰当的研究方法,身体力行地投入到教学研究中去,这才是中学教师专业化发展的根本途径”[32]的观点．

3 启示与展望

尽管研究者对多个主题展开了扎实、细致的探索,在物理教学研究中,还有一些问题值得持续关注并深入探究．

3.1 物理核心素养的深化研究

以物理核心素养为主要价值取向和目标的物理课程教学改革为物理教育研究开创了新的领域,尽管学术界已发表大量冠名为“基于物理核心素养的教学研究”的成果,然而仔细研读相关文献却给人以似曾相识之感,核心素养俨然成为一个新的“大筐”,竟然可盛得下物理教育的一切．诸如此类现象的发生实则是学风浮躁的表现．物理核心素养的落地仍需要坚实的研究做基础,物理教育界一方面需要反思现有理论基础,对物理学科核心素养的内涵、表现和培育方式做深层研究,另一方面需要切实总结实践中好的做法、经验并上升至理性认识,寻找适合我国学生的核心素养的转化路径．

核心素养的落地生根,最终要体现在课堂上．目前,在宏观层面的课程目标和微观层面的课时教学目标之间似乎有一道鸿沟,关键在于缺少中观层面的课程与教学设计研究,以核心概念为统领的单元整体教学研究,或可起到桥梁作用．

3.2 指向深度学习的物理教学

我国学生发展核心素养体系将学会学习作为6个重要维度之一,学会学习必然要求学生历经深度学习,由此产生了指向深度学习的教学研究．已有研究将深度备课作为产生深度学习的切入点和突破口[33],自有其价值．对相关研究的分析可知,深度备课依然在基于课程标准的教学系统设计框架下展开,未能产生独具特色的研究成果．我们认为,指向深度学习的物理教学研究首先要对深度学习的内涵、机制和条件展开深入研究,其次要结合物理学的特点对物理深度学习和高级思维能力培养的途径展开探讨,最后才是相应的教学过程、策略设计．当然,还要考虑相应的学习环境设计．

3.3 物理课程的时代性和现代化

构建与时俱进的物理课程体系,是物理课程建设的内在要求．课程标准将物理课程的时代性作为核心理念之一．以往的物理课程建设思路是在学生系统学习经典物理的相关知识的基础上,引入相对论简介、量子论初步等内容,并简要介绍一些当代科技新进展．从科学概念演化的角度,经典物理与现代物理之间没有明确的界限,物理学是一个整体,因此,上述课程建设思路值得商榷[34]．如何突破经典物理与现代物理引起的“文化冲突”,构建适应物理学发展并与现代物理学体系相一致的现代化中学物理课程,除借鉴国外先进经验外,仍需我国物理教育研究者持久的探索．

3.4 高考新政背景下物理校本课程建设

高考新政导致物理学科地位的变化并非意味着物理学科的“悲剧”,相反给了所有物理教育工作者重新审视与反思物理教育价值的机会,正如胡扬洋博士所指出的,“当前的科学教育研究须在审视历史的基础之上,谋划反应时代精神的问题解决之策”[35]．高考新政将物理改为选考科目并纳入等级性考试这一举措,客观上给了学生个性化学习物理的机会,例如除了开设针对全体学生的必修课程和针对选考物理的学生的选修课程外,还可以开设针对全体学生的《物理文化课程》、针对优秀拔尖学生的《大学物理先修课程》、针对工程技术类考生的《应用物理课程》等．这些校本课程的研发在一定程度上可以丰富我国物理课程体系,为学生全面了解物理学、提升科学素养服务,理应引起我们的重视．

1 郭玉英,姚建欣.基于核心素养学习进阶的科学教学设计[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(3):38-43.

2 梁旭.指向核心素养的教学目标研制[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(7):40-42.

3 耿建.核心素养的践行与理想究竟有多远——基于一组物理同题异构评优课的研究与反思[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(4):40-45.

4 刘炳昇.从“物理核心素养”的视角思考物理复习教学问题——以“力和运动”章后小结为例[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(5):29-32.

5 邢红军,刘烁,张抗抗.核心素养视域下初中生物理能力表现研究[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(11):54-58.

6 林春辉,周世平.构建“物理学科教室 培育学科核心素养”[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(11):20-23.

7 伍苗苗,张军朋.高中物理能量观念的内涵、构成与认知层次[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(7):3-6.

8 曾志旺.物理观念及其形成与发展的教学策略[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(6):16-19.

9 王高.物理观念的构成及培养策略[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(6):12-15.

10 邢红军,张抗抗.论物理思想的教育价值及其启示[J].复印报刊资料中学物理教与学,2016,(10):3-9.

11 谢丽,李春密.物理课程融入STEM教育理念的研究与实践[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(7):22-25.

12 叶兆宁.美国优秀STEM课例评析及其本土化[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(5):16-18.

13 董莉.有关高中物理教学中渗透STEM教育的思考[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(5):14-15.

14 张一驰,金梦.基于STEM理念的简易罩极电动机的制作和探究[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(5):10-13.

15 王玥月,陆建隆.凸显STEM教育的初中物理教学设计初探——以“浮力”教学为例[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(5):7-9.

16 金邦建,于海波.浙江高考新方案物理选考存在的问题与解决办法[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(4):12-16.

17 陈爱文,胡银泉.尴尬的物理:浙江新高考下的学科失衡与制度改进[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(12):30-32.

18 郭长江.高考新政下等级性考试若干理论问题初探[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(4):17-21.

19 黄国龙.新高考物理多元开放网络课程建设[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(4):22-27.

20 杨天军.高中物理教学如何面对高考综合改革[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(1):30-33.

21 许桂清.学生迷思概念与科学概念对比图模型的建构与应用[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(1):9-13.

22 易其顺.关于青少年浮力观念发展的调查研究[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(1):59-63.

23 王珏,解月光.基于前概念体系的学习者认知诊断方法研究——以初中物理“力和运动”主题为例[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(12):57-63.

24 李建设.影响高中物理实验学习困难的元认知因素及其教学策略[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(11):6-8.

25 杜应银,郭长江.浅谈通过元认知提升中学生的物理学习能力[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(5):6-63.

26 汤家合.高中物理“牛顿第三定律”的PCK解析[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(9):14-17.

27 王磊,张金良.高中物理教师PCK的课堂案例研究[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(9):18-21.

28 顾健,陆建隆.基于同课异构的物理教师PCK发展的思考[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(9):10-13.

29 冯爽.中学物理教师学科教学知识(PCK)测试研究[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(12):49-56.

30 郭雅洁,桑芝芳.浅论中学物理教师教学研究能力结构要素[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(1):50-54.

31 石尧.中学教师的教学研究——以中学物理为例[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(5):56-59.

32 李兰,刘健智.教学研究是中学教师专业化发展的根本途径——以中学物理教学研究为例[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(8):52-55.

33 任晔.指向深度学习的深度备课——以苏科版初中物理“凸透镜成像的规律”备课为例[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(7):7-9.

34 罗莹.科学概念演化视野下的中学物理课程内容现代化研究[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(2):3-7.

35 胡扬洋.我国科学教育的思想情结与文化反思——基于物理教学的审视[J].复印报刊资料·中学物理教与学,2017(6):3-7.