核心素养与高中物理新一轮课程改革

核心素养与高中物理新一轮课程改革（2017）蔡铁权浙江师范大学课程与教学研究所六个问题一、“核心素养”观念试图解决什么问题？二、什么是基于核心素养的学生学习？三、什么是基于核心素养的课堂教学？四、怎样进行“素养教学”？五、学习进阶介绍六、新一轮高中物理课程改革（2017）究竟什么是“核心素养”？“素养不只是知识与技能。它是在特定情境中、通过利用和调动心理社会资源（包括技能和态度）、以满足复杂需要的能力。例如，有效交往的能力是一种素养，它可能利用一个人的语言知识、实用性信息技术技能、以及对其交往的对象的态度。”——OECD(2005)Thedefinitionandselectionofkeycompetencies[ExecutiveSummary].一个“核心素养”（keycompetency）必须满足三个要件：1.对社会和个体产生有价值的结果；2.帮助个体在多样化情境中满足重要需要；3.不仅对学科专家重要，而且对所有人重要。——OECD(2005)Thedefinitionandselectionofkeycompetencies[ExecutiveSummary].素养与核心素养是高级能力与人性能力。所谓“高级能力”是人面对复杂问题情境时做出明智而富有创造性的判断、决策和行动能力。即列维和莫奈所谓的“专家思维”，即像专家一样去思考。知识记忆能力、技能熟练操作等凡机器能替代的能力均不在“高级能力”之列。所谓“人性能力”即建立在人性、情感、道德与责任基础上的能力。素养作为能力，是道德的、负责任的。“‘人性能力’……其中便包括‘道德’。”有素养的人，不仅是有创造性的人，而且是对其行为负责任的人。

核心素养的“时代性”意指它是因应信息时代需要而诞生的“新能力”。用欧盟的说法，它是“新基本技能”。核心素养的“综合性”意指它是知识与技能、过程与方法、情感态度价值观“三维目标”化为一体的整体表现。核心素养的“跨领域性”(transversality)既指其超越学科边界的跨学科性，又指其应用于不同情境的可迁移性，还指其连接学科知识与生活世界(真实情境)的“可连接性”。核心素养的“复杂性”既指其立足复杂情境、满足复杂需要的特性，又指其为复杂的、高级的心智能力，即“心智的复杂性”(mentalcomplexity)。四对关系：（一）素养与知识素养不是知识，知识的积累不必然带来素养的发展。倘若秉持僵化、凝固的知识观，并以灌输、训练的方式教授知识，知识的积累反而导致素养的衰减甚至泯灭。但素养离不开知识，没有知识，素养就是无源之水、无本之木。伴随知识社会的到来，知识的价值正与日俱增。在信息时代，怎样让知识学习过程成为素养形成过程?首先，转变知识观，不再把知识当作“客观真理”或“固定事实”，而使之成为探究的对象和使用的资源。即使处在工业时代的杜威都说:“知识不再是稳定的固体，它已然液态化了。”那么在今天的信息时代，知识就更加变动不居了。再把学生当“活的图书馆”(布鲁纳语)去储存知识，非但不能发展素养，还会从根本上摧毁学生人格。其次，将知识提升为观念(ideas)。就学科而言，将学科知识提升为学科观念(disciplinaryideas)。信息时代，知识的衰减和更新速度空前加快，但知识所体现的观念或思想却相对稳定。因此，舍弃繁琐却无法穷尽的“知识点”，精选核心学科的“大观念”(bigideas)，并联系学生的真实生活情境展开深度学习，是信息时代课程内容选择的基本原则———“少而精”(lessismore)原则。再次，尊重学生的个人知识。所谓“个人知识”，即个体在与学科知识和生活世界互动时所产生的自己的思想或经验。信息时代即自由创造知识的时代。尊重个人自由就是尊重个人创造知识的权利。如果说工业时代的波兰尼(MichaelPolanyi)就已经敏锐意识到“个人知识”(personalknowledge)的重要性的话，那么在今日的信息时代，崇尚个人知识已成为时代特征之一。学生的个人知识是其素养的基础、前提和载体。没有个人知识，断无素养形成。学生的学科素养建基于其学科思想。学生的跨学科素养建基于其生活理解与体验。因此，尊重学生的个人知识是发展学生素养的关键。最后，转变知识学习方式，倡导深度学习与协作学习。知识+实践=素养。一切知识，惟有成为学生探究与实践对象的时候，其学习过程才有可能成为素养发展过程。因此，转变知识学习方式是素养发展的前提。让知识学习过程实现批判性思维与社会协作的连接。为此，一要倡导深度学习(deeperlearning)，让知识学习成为批判性思维和问题解决的过程;二要倡导协作学习(collaborativelearning)，让知识学习成为交往与协作，即集体创造知识的过程。（二）素养与情境实践乃素养之母。一切实践均植根于情境之中。因此，素养的形成和发展与情境存在密不可分的关系。首先，素养依赖情境。素养是一种复杂、高级、综合、人性化的能力。其形成与发展只能在智力、情感和道德上真实的情境之中。倘离开真实情境，可能有知识技能熟练，断无素养发展。“21世纪的工作，知识植根于情境，且分布于共同体之中，而非抽象的、孤立于个体的。”随着信息时代的到来，知识的情境性日益增强。核心素养的培养与发展，离不开情境学习。所谓“情境学习”(situatedlearning)，即“通过学徒制与导师制，基于真实的、现实世界的任务而学习。”这一方面是指将知识与真实的、现实世界的情境连接起来去学习，另一方面是指学习者能够与特定领域的专家(如科学家、工程师等)结成共同体，接受专家的指导，对真实任务进行“合法的边缘参与”，由此从事真实的学习。正是在真实的情境和真实的学习中，知识得以创造，素养获得发展。其次，素养超越情境。信息时代，知识日益情境化，情境(生活与工作)日趋复杂化。惟有将知识植根于情境，才能找到知识学习的意义，促进素养发展。“为迁移而教”(teachingfortransfer)在信息时代焕发新生命，富有新内涵。一方面，惟有将知识学习与真实情境联系起来，并以“做课题”的方式而学习，知识的迁移性才可能增加，素养也才能发展。“课题(projects)可使学生在学科知识与其应用之间建立即时联系。”“如果学习情境与所学习的材料能够得以应用的现实生活情境相类似，那么学习就能得到最大化”，另一方面，素养一经形成，又能超越具体情境的限制，广泛应用于不同情境之中，且适应情境的不断变化。知识的迁移性孕育着素养的迁移性。这意味着促进素养发展的知识学习需要与多样化的情境相联系，使其迁移性获得最大化。再次，核心素养的形成与发展需关注虚拟环境及其对教育和人的发展的影响。由于信息技术的迅猛发展和广泛应用，21世纪社会环境和学习情境的一大特点是虚拟环境(virtualenvironment)和现实世界的互动与融合。借助信息技术，人们不仅可以超越时间、空间、身份限制与人交往，由此扩大与加深自己的经验，而且可以模拟和创造现实世界不可能存在的事物和现象，从而扩充和增强了现实世界。在信息时代，个人生活、社会生活和职业世界日益存在于“增强现实”之中。所谓“增强现实”(augmentedreality)，即“由现实的与数字化的人、地方和物体相互交织而创造的模拟经验”。虚拟环境和“增强现实”对人的发展提供了新的机遇与挑战。人们有可能深陷虚拟环境和“增强现实”而不能自拔，由此导致身份危机并逃避现实。但倘若正确而恰当运用虚拟环境和“增强现实”，人们的经验和身份将得到空前扩充与深化，将更加自由与开放。学校教育惟直面这种挑战，才有助于学生核心素养的形成与发展。（三）素养的表现探索素养与表现(performance)的关系，是理解素养内涵的重要方面。这对核心素养的教学和评价尤其重要。首先，素养与表现存在重要区别。素养是一种将知识与技能、认知与情感、创造性与德性融为一体的复杂心理结构。它遵循的基本原则是“心灵”(mind)原则。表现是在特定情境和条件下的外部行为呈现。它遵循的基本原则是“行为”(behavior)原则。二者的区别显而易见。漠视这种区别，会导致对素养的误解与误判，阻碍素养发展。其次，素养与表现具有内在联系。素养是表现的基础和源泉。倘漠视不可直接观察的素养，只关注人的外部行为表现，必然走向行为主义的“表现模式”(performancemodel)。当教育基于“表现模式”的时候，必然走向机械化与训练化。另一方面，素养总会以某种方式获得表现，当表现被恰当理解和使用的时候，它可以成为判断素养发展水平的标志之一。再者，恰当的表现对素养具有开掘源泉的作用，会促进素养发展。正如布鲁纳所言:“素养需要拥有表现‘出口’(aperformanceoutlet)，教师的任务是发现该‘出口’。”倘漠视素养的表现之维，必然走向神秘主义的素养观，由此导致素养教育的空泛与虚妄。

再次，素养与表现的关系具有复杂性。素养与表现之间不是径直的、线性的、一一对应的。素养的表现受种族、文化、习俗、语言、性别、个性、具体情境等因素的影响，因此，一种素养可能有多种表现。由于外部行为表现本身具有综合性，一个表现可能体现了多种素养。同样的表现，可能体现了不同的素养，如两个学生的数学成绩相同，但有可能体现了不同的数学素养。有的素养可能尚处于潜能状态，暂时未获得表现。有的表现有可能是机械记住了外部的“表现要求”，未必体现了相应的素养，如按外部要求机械做出了“协作行为”，但未必就具备了协作素养。布鲁纳曾说:“从表现直接推断出素养，即使并非不可能，那也是极为困难的。”很可能是注意到由素养到表现的滞后性与复杂性，诺丁斯(NelNoddings)指出:“对素养而言，表现是既非必要又非充分的标准。”为形象理解素养与表现的关系，我们可以大致提出一个冰山模型。冰山水面之上的部分是表现，但大部分素养并未表现出来，伏在水面之下。冰山水面之上和水面之下的部分当然存在内在联系，但哪些部分浮出水面又受外部环境和条件的限制。核心素养的教学和评价既应明智理解冰山水面之上的表现部分，又应小心呵护大部分伏在水面之下的素养部分，还要恰当处理二者的关系。(四)核心素养与基本技能

以4C’s为代表的21世纪信息时代的核心素养，与农业和工业时代以读写算(即传统3Ｒ’s)为代表的基本技能，是什么关系?这是理解核心素养内涵、构建信息时代教育的又一问题。首先，“基本技能”与“基本知识”(所谓“双基”)不是凝固不变、普遍有效的，而是随时代变迁不断发展、变化的。传统读写算等技能和学科知识，大多诞生于18世纪以后且与工业时代相适应。当人类迈入信息时代以后，数字素养、批判性思维、创造性、交往、协作等“核心素养”或“21世纪技能”日益成为“基本技能”。一些新兴的学科知识如信息科技也正在成为“基本知识”。其次，核心素养与传统“双基”是一种包含、融合和超越的关系，而非简单叠加。核心素养并不排斥传统“双基”。我们从世界著名核心素养框架来看，均未排斥传统“双基”。如美国“21世纪学习框架”专门列出了“核心学科”，OECD框架和欧盟框架均关注阅读、数学、科学等学科素养。这里需要作出的改变“不是将常规认知技能(如基本算术运算)的学习从课程中剔除。恰恰相反，根本变化是不再把简单技能的熟练视为为工作和生活准备的终结目标，而是将这些常规技能用作掌握未来职场所珍视的复杂心智操作的基底。”即是说核心素养包含并超越了传统“双基”，将之视为构成要素。再次，“双基”的学习方式需根据核心素养的要求而发生根本改变。核心素养本质上是解决复杂问题的能力。这只能通过让学生置身真实问题情境，亲历复杂的问题解决过程而培养。这里有没有“双基”的掌握与熟练?当然有。但这是学生在解决问题的过程中间接获得的。这里再一次验证了杜威在100年以前说过的名言:知识的学习是探究活动的“副产品”。当“双基”的学习成为间接过程和解决复杂问题的“副产品”的时候，“双基”的熟练与核心素养的发展就成正比关系。当“双基”的学习脱离探究与实践而直接进行(通过直接教学而“内化”“双基”)的时候，“双基”的熟练就与核心素养的发展成反比。素养本位的课程改革并不反对知识技能的熟练，反对的是这种“熟练”以泯灭学生的个性和创造性等核心素养为代价。OECD组织关于核心素养的示意图基于这一理论框架，项目组最终确定了核心素养的内容体系。图6低阶与高阶认知能力的关系从布卢姆(B.S.Bloom)弟子安德森(L.W.Anderson)修订的“新版教育目标分类学”看来，教育目标是由金字塔的基底起始向塔顶发展的“①记忆、②理解、③应用、④分析、⑤评价、⑥创造”6个层次构成的(图6)。起始的①②③是“低阶认知能力”，尔后的④⑤⑥是“高阶认知能力”。哪些“核心素养”？所有框架都提到的素养共有4个：合作（Collaboration）交往（Communication）信息通讯技术素养（ICTliteracy）社会和文化技能、公民素养（Socialand/orculturalskills,citizenship）大多数框架都提到的素养4个：创造性（Creativity）批判性思维（Criticalthinking）问题解决（Problem-solving）开发高质量产品的能力或生产性（Developqualityproducts/Productivity）从传统文化中发掘核心素养从现实需求中归纳核心素养“核心素养”的实质1.指向于培养21世纪信息时代、知识社会、全球化时代的“新人”。2.将知识与技能用于解决复杂问题和处理不可预测情境所形成的能力和道德。3.既包括跨学科核心素养，又包括学科核心素养。本次课程标准修订的重大主题：

从“三维目标”到“核心素养”1.解决“三维目标”的割裂问题。2.实现我国课程目标的科学化与具体化。3.由于核心素养本身包含了探究过程，有可能带来教学方式的根本转变。4.体现课程改革的时代性和国际视野。5.落实“立德树人”的根本要求。根据学科核心素养，根据学生的认知规律，根据学科的特点，根据学科的课程性质，根据课程标准中的课程理念和总目标，确定学科教学时的教学目标阻碍核心素养发展的学习方式死记硬背、机械训练式的接受性学习；“储蓄式学习”；“输入式学习”（input-outputmodel）。四种学习1.深度学习2.非认知学习3.跨学科主题学习4.连接学习1.“深度学习”所谓“深度学习”（deeperlearning），是指将知识与技能在真实情境中用于解决问题，以发展批判性思维、创新能力、合作精神、交往能力以及“学会学习”等认知策略。“21世纪技能”1.元认知与知道如何学习；2.创造性与创新意识；3.批判性思维与问题解决；4.系统思维；5.交往能力：包括听、说、写和非言语交际；6.合作精神与尊重差异的工作能力；7.信息管理和数字媒体的应用。2.“非认知学习”所谓“非认知学习”（noncognitivelearning）,是指对“非认知技能”（noncognitiveskills）的学习。“非认知技能”包括“人际技能”（interpersonalskills）（如复杂交往、社会技能、团队工作、文化敏感性、处理差异、等等）、“个人技能”（intrapersonalskills）（如自我管理、时间管理、自主性、适应性、执行力、等等）。“非认知学习”属于社会-情感性学习，它与各种认知性学习紧密相联，但性质不同。种种研究表明，对许多学生而言，“非认知学习”及技能与学术性技能相比，更预示着长久成功。“生产性性向与行为”（productivedispositionsandbehaviors）1.生产性自我概念：自我知识、自尊，自我效能感；2.自我管理：目标制定、时间管理、学习技能、精确与准确、坚持性、能动性/自我导向、智慧、任务完成；3.有效的组织与社会行为：领导力、灵活性/适应性、责任心、伦理性。——ConnectEd(2012).CollegeandCareerReadiness:WhatDoWeMean?AProposedFramework.TheCaliforniaCenterforCollegeandCareer.P.15.3.“跨学科主题学习”所谓“跨学科主题学习”，是指超越学科界限，结合个人、社会和学科的需要，生成探究主题，围绕主题进行探究的过程。4.“连接学习”所谓“连接学习”（linkedlearning），是指将高中阶段与大学、职业生涯和公民生活有机联系起来的学习。这类学习是帮助高中生更好地适应大学生活、职业世界和市民生活的基本保障。通过“连接学习”，学生可以形成和发展“大学知识”（collegeknowledge）、生涯意识和职业能力、参与市民生活的能力。——WilliamC.Symonds,RobertB.SchwartzandRonaldFerguson,February2011.PathwaystoProsperity:MeetingtheChallengeofPreparingYoungAmericansforthe21stCentury.ReportissuedbythePathwaystoProsperityProject,HarvardGraduateSchoolofEducation.5.项目学习“基于项目的学习”是让学生们对他们所感兴趣的一个重要问题用一段时间来进行调查研究，并在研究过程中开展合作，在这个过程中，学生学到了科学概念，运用了学习技术，创造了成果。项目学习的特征，首先，驱动性问题组织和引导了教学任务和活动。其次，学生参与探究并解答他们的问题。第三，学生、老师和社会成员就这个问题进行合作研究。第四，学生使用学习技术来进行探究，创造出实物产品，进行合作和获取信息。这一系列的实物产品能解决所提出的问题。6.混合式学习

混合式学习的定义分为三个部分，首先，混合式学习是正规的教育项目，学生的学习过程至少有一部分是通过在线进行的，在线学习期间学生可自主控制学习的时间、地点、路径或进度；定义的第二部分是学生的学习活动至少有一部分是在家庭以外受监督的实体场所进行的；定义的第三部分是学生学习某门课程或科目的学习路径模块，要与整合式学习体验相关。STEM是科学、技术、工程、数学（Science、Technology、Engineering、Mathematics）英文单词首字母的缩写.我们可以这样来认识STEM：首先，STEM是分科的，它代表着科学、技术、工程、数学四门独立的科学领域；其次，STEM又是整合的，这或许是今天强调和重视STEM时最为看重的；再次，STEM还是延伸和扩展的。7.STEM学习STEM教育课程计划旨在使学生参与以活动、项目和问题解决为基础的学习，它提供了一种动手做的课堂体验。学生在应用所学到的数学和科学知识来应对世界重大挑战时，他们创造、设计、建构、发现、合作并解决问题STEM整合教育远不是单独的、定义明确的经验，它包括一系列不同的体验，涉及一定程度的联系。这些体验可能发生在一个或者或几个课时内，贯穿整个课程，体现在单一学科或整个学校中，也包含于课外活动中。从中可以得到三点重要启示：整合必须明确，支持学生学习单个学科的知识，整合并不一定越多越好。从目前的发展情况看，STEM教育本身也在不断的扩展和延伸。首先，STEM教育发端于美国，但现在已经不断的出现在其他国家的教育改革中，如英国、芬兰、澳大利亚、赞比亚，包括拉丁美洲与加勒比地区等STEM教育本身也在扩大。如全球STEMx教育大会名称中STEM后的x就是最明显的扩大，这里的x代表着计算机科学、计算思维、调查研究、创造与革新、全球沟通、协助及其他不断涌现的21世纪所需的知识与技能。以STEAM模型为中心的技术教育课程设计，正成为当前韩国技术教育发展的最新动向。A即“艺术”（Arts）。STEM教育的实施正在越来越多地与教育信息与通信技术（ICT）结合，而后者的引入为STEM教育的实施提供了更为丰富的方式和途径。STEM教育已经从最初关注或集中于高等教育，到逐步下移至中小学教育乃至幼儿园活动，从国家竞争力人才的培养扩展至学习方式的变革。STEM四个学科的介绍：科学是对自然界的研究，包括与物理、化学、生物有关的自然法则，以及与这些学科相关的事实、原则、概念或习俗的处理与利用。科学是伴随时间而积累起来的知识，以及通过科学探索过程而产生的新知识。科学知识可为工程设计过程提供信息。STEM四个学科的介绍：技术，从严格意义上来讲，并不是一门学科，它由创造和运行技术产品的人力、组织、知识、程序、设备等整个系统组成，包括技术产品本身。在历史上，人们穿在技术以满足其欲望和需要，大多数现代技术是科学和工程的产物，技术工具在科学和工程这两个领域被应用。STEM四个学科的介绍：数学研究量、数和空间的模式以及相互关系。它不像科学那样需要寻找实证性数据去证明或推翻论点，数学中的论点通过基于基本假设的逻辑论证予以证明/逻辑论证本身和论点是数学的一部分。与科学一样，数学中的知识也会增长，但不同于科学的是，数学中的知识不会被推翻，除非基本假设被改变。数学被广泛运用于科学、工程和技术领域凯洛夫《教育学》的教学本质观1.间接性；2.有领导；3.有教育性。由于过度强调了知识的“客观真理性”、学生学习的间接经验性、教师教学的“讲授主义倾向”，由此剥夺了教师与学生的知识创造权利和机会。教学变成了人的异化和奴化过程，知识技能越熟练，人的素养越低。怎样的教学才是“素养教学”？杜威、皮亚杰、维果茨基、布鲁纳、达克沃斯（EleanorDuckworth）、加德纳（HowardGardner）……“素养教学”要义之一：

教学即研究反思“班级授课制”的实质夸美纽斯→赫尔巴特→凯洛夫→中国我国课堂教学总体上处于工业化初期到中期水平（“粗加工”、“大规模”、追求高效、缺乏创造……），亟待根本转型。19世纪末、20世纪初美国的课堂20世纪50年代美国的课堂今日美国教学一瞥教学即师生合作进行的真实研究第一，教学是一种关系。第二，教学是一种探究与创造。“教学即研究”的范围1.教师与学生合作研究学科及生活；2.教师研究学生的思想，把教学变成学生研究；3.教师帮助学生做研究。关键要点：打破传统的知识分工，将研究方式转化为教学方式打破知识的旧式分工：有人创造知识，有人传授知识，有人接受知识。将专业人员（数学家、科学家、画家、歌唱家、哲学家…；有创造性的工程师、医生、企业家、工人、农民、商人…）的研究方式，转化为教学与学习方式。二者的区分：不在有无探究或探究的比例、程度存在区别；而在于探究的主体和意义不同。“素养教学”要义之二：

学科即问题问题情境：充满不确定性的情境杜威：“问题表示通过探索，把一个不确定的情境，转化为确定的情境。”“问题并不是一个人加诸自己或别人强加的、要他去完成的一项任务，就像在学校作业中那个被称为算术的‘问题’。”（Dewey,1938,Logic:ATheoryofInquiry,Chapter4）。没有开放性的问题是“虚假问题”。伽达默尔：“每一个问题必须途经这种使它成为开放的问题的悬而未决通道才完成其意义。每一个真正的问题都要求这种开放性。如果问题缺乏这种开放性，那么问题在根本上说就是没有真实问题意义的虚假问题（Scheinfrage）。我们在教育问题里看到了这类虚假问题，这里问题的困难和荒谬在于它们是没有真正提问者的问题。”（同上，467页。）问题情境的内涵：

“虚拟情境”直面“虚拟世界”（virtualworld）1.关注“结构不良领域”（ill-stuctureddomains）2.强调个体知识结构的独特性：每一个人都有自己的知识结构。“许多个月亮，许多种知识”。“素养课程”的内容要求之三：关注信息技术情境下的课程内容变化。课堂教学“三境界”课堂教学=问题解决怎样进行“素养教学”？解决两大问题1.凯洛夫《教育学》中的灌输教学问题。2.新课程改革以来出现的“虚假探究”、“虚假自主”、“虚假合作”现象。六个主张主张一：始终坚守教育民主“民主不只是政府组织形式，而且是个人的、私人的生活方式。”（杜威语）“创造性的民主”（杜威语）“启蒙与救亡的双重变奏”（李泽厚语）主张二：始终倡导生活探究课程常态开展综合实践活动课程主张三：始终倡导学科探究教学主张四：始终促进教师的专业发展与自由发展教师即研究者。教师的专业自主权建基于“学科教学知识”。LeeShulman,“ThoseWhoUnderstand:KnowledgeGrowthinTeaching.”EducationalResearcher,1986,15(2),4-14.主张五：始终研究、尊重学生的学科思想并促进其发展“学科核心素养”通过学生的学科思想体现出来。关注“错误”的价值、“不知”的价值。教师的重要专业素养：“无知的知识”。主张六：结合学科特点，关注信息技术背景下的教学特点不崇拜、不跟风、不追求时尚。审慎思考信息技术背景下本学科的研究方式和教学方式的新特点、新变化。让我们的学生跟上时代步伐。五、学习进阶介绍

近年来，“学习进阶(learningprogressions)”研究成为西方科学教育领域的一个研究热点。2004年《加拿大科学、数学与技术教育杂志》第4卷第1期专刊发表关于学生长期科学概念发展的学习进阶的研究报告。2005年美国国家理事会(NRC)的报告《建立州科学评价体系》中提出学习进阶可能是更好地解决评价、课程以及教学连贯性的工具的观点。自2005年以来，美国自然科学基金(NSF)持续资助了关于学习进阶的研究，到2008年，它已经至少建立了15个不同的研究组来开发和研究K一12年级的科学领域的学习进阶。2009年美国自然科学基金(NSF)又资助召开了全美“学习进阶”研究专题研讨会。同年，国际著名《科学教学研究杂志》(JournalofResearchin

ScienceTeaching)第46卷第6期专刊讨论了该主题。2012年，美国新一代科学教育标准的前期框架《K-12科学教育的框架：实践、交叉观念和核心概念》(AFrameworkforK-12ScienceEducation：Practices，CrosscuttingConcepts，andCoreIdeas)，以学习进阶的形式呈现学科核心观念和科学实践的学段发展，并将之运用到评价领域。2013年5月正式颁布的美国《新一代科学教育标准》则贯穿着学习进阶研究的成果和思想，学习进阶是其中不可或缺的关键词。2O世纪70～80年代个人概念／迷思概念及2O世纪8O年代后的概念转变研究的热潮。从1980年开始，许多研究者开始提出并强调概念转变(conceptual

change)的学习，逐步形成了一些有代表性的概念转变理论。个人概念的研究发挥的是对学生的学习和发展进行描述的功能，而概念转变的研究发挥的是对学生的学习和发展进行解释的功能，那么，当人们将概念转变研究的时间单位拉长，并对概念转变的模式进行整合，就能对一段时间内的概念转变的模式建构认知模型，这就是学习进阶的研究。而这样的研究将发挥其对学生的学习和发展进行预测的功能。研究者们逐渐从概念转变的研究转向了学习进阶的研究。学习进阶的定义学习进阶是对一段时期内儿童学习或者探究某主题时，其思维方式(wayof

thinking)的连续且不断精致化发展的描述。学习进阶包含的要素：大观念；心理结构的进阶变量和进阶层级；学生表现(学生外显的行为表现)；评价示例(包括赋分标准等)。学习进阶研究的特点：围绕核心概念建构；刻画学生知识和能力的不同层级；通过学习表现呈现层级发展的证据；体现课程和教学的影响。学习进阶研究启示首先，学习进阶的研究属于纵向研究的范式。这启示我们的科学教育研究和实践都应该不仅是关注一个时间点，而应该用更系统和长远的眼光更结构化地进行课程、教学乃至评价的设计。例如，可以引导我们将研究和实践的重心从关注单课时教学到关注单元整体教学、基于模块整体的教学、跨必修和选修、跨年级以及跨学段的层级发展。其次，学习进阶的研究提倡的是基于学生实证的研究思想。这对于我们有两方面的启示：一是在我们认真研究西方科学教育界在学习领域积累的研究成果如何为我所用的同时，我们需要深入研究我国现有教育体制下学生的学习及其规律，形成我们自己的学习领域的研究成果；二是它对我国的科学课程设计具有重要的启示作用。它明确了科学课程设计不只是按照学科逻辑进行的本体设计，更重要的是需要加人学生对学科理解不断发展的证据，以便建构能够真正促进学生发展的课程。再次，学习进阶的研究关注学生的具体学习表现。这对于我们也有两方面的启示：一是引发深刻反思我们的日常教学，课堂上学生的“错误”表现对于我们有着重要的意义，不只是经验上的，更是研究上的；二是如何分析学生学习表现的问题，学习进阶的研究很好地说明了过程性的、基于项目反应理论的测量评价的价值，同时启示我们的测试题开发不仅应该能够评价学生学习的结果，更重要的是能够解释这一结果所反映的学生知识和能力的状态。最后，西方科学教育界对于学习进阶的研究目前也仍然处于起步阶段。学习进阶的研究将最终带来课程、教学和评价领域的变革。我们应该密切注视这方面的研究动态，尤其是2013年5月美国正式颁布《新一代科学教育标准》以后，美国和世界各国所掀起的科学教育新一轮改革，在这种改革中，学习进阶是其中一个十分重要的核心内容。2011年7月，美国国家研究理事会正式发布了新版科学教育框架《科学教育框架：实践，交叉概念和核心概念》。该框架为科学教育新的标准的制定提供了指南，并进而引领有关科学教育的课程、教学指导、评价和教师专业发展标准的修订。各学科致力于培养学科核心素养，如高中物理的物理核心素养包括：“物理观念”、“科学思维”“实验探究”、“科学态度与责任”物理观念形成经典物理的物质观、运动观、能量观、相互作用观等，能用其解释自然现象和解决实际问题；初步具有现代物理的物质观、运动观、能量观、相互作用观等，能用这些观念描述自然界的图景。科学思维具有构建理想模型的意识和能力；能正确使用物理思维方法，从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律、形成结论，并能解释自然现象和解决实际问题；具有使用科学证据的意识和评估科学证据的能力，能使用证据对研究问题进行描述、解释和预测；具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题，追求科技创新。实验探究具有科学探究意识，能发现问题、提出合理猜测；具有设计实验探究方案和获取证据的能力，能正确实施实验探究方案，使用各种科技手段和方法收集信息；具有分析论证的能力，会使用各种方法和手段分析、处理信息，描述、解释实验探究结果和变化趋势；具有合作与交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思实验探究过程与结果。科学态度与责任能正确认识科学的本质；具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是，不迷信权威；在进行物理研究和物理成果应用时，能遵循普遍接受的道德规范；理解科学·技术·社会·环境的关系，热爱自然，珍惜生命，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。选修II课程

选修II课程是学生自主选择修习的物理课程，学校可根据学生的兴趣爱好、学业发展、职业倾向等选择性开设。本系列的课程应关注学生的兴趣和特长;关注课题探究与实践性:关注课程对学生视野的拓展。此系列所列的三个模块的内容只是一种参考，学生可选择课程学习。1.《选修II一1》(物理学与社会发展)

本模块由“物理学改变了人类的认识”、“物理学与社会变革”、“物理学与公民生活”三个主题组成。1.1物理学改变了人类的认识

内容标准

1.1.1了解古希腊的宇宙观与中国古代的宇宙观。通过查找文献，理解哥白尼日心说对人类宇宙观的冲击。通过阅读，了解开普勒定律对牛顿发现万有引力定律的重要作用。1.1.2了解伽利略的实验法和逻辑方法对近代力学诞生的贡献。了解以牛顿力学为代表的经典物理的成就和局限性。1.1.3了解热力学定律产生背景及其对社会的影响和意义。

1.1.4了解发现奥斯特电流磁效应现象的意义。1.1.5了解发现法拉第电磁感应定律和楞次定律的意义。理解经典电磁理论建立的思维特点。1.1.6了解19世纪末物理学的三大发现对于近代物理学革命的意义1.1.7通过对量子论认识特点的学习，了解波粒二象性的物理思想，体会经典物理对物质本性认识的局限性。1.1.8了解相对论的时空观，理解质能守恒的意义。活动建议C1)通过了解牛顿建立万有引力定律的艰苦历程，理解数学方法对物理学发展以及对人们探索自然奥秘的作用。C2)通过案例分析，讨论物理熵的物理意义与信息嫡的社会意义。C3)通过查找资料，理解普里高津《耗散结构》理论的基本思想，掌握系统进化与能量退化的物理意义和哲学意义。C4）通过师生沙龙，讨论经典统计与量子统计的区别。C5)通过主题为“光的典型干涉实验与光粒子性的概率分析”的读书汇报，深刻理解微观世界量子化的本质特征。1.2物理学与社会变革内容标准1.2.1了解从蒸汽机的发明到第一次工业革命的发展历程。举例说明蒸汽机在社会生产中的应用实例。1.2.2通过实例，了解电磁学发展对第二次工业革命的推动作用。1.2.3通过实例，了解集成电路的进展，了解微电子技术的应用及其产业规模对社会经济的重大影响。1.2.4了解信息技术的发展对人类生产生活和经济社会发展产生的重大影响。1.2.5知道激光技术，知道光纤通信技术。1.2.6了解现代通信技术对社会经济、科技开发和教育的重大贡献。活动建议C1)组织参观或上网查询汽车制造厂，了解汽车发动机的我国自主品牌与国外垄断品牌的比例。C2）组织参观或上网查询气象站，了解当地空气指数与工业发展的关系。C3)组织参观或上网查询当地高新工业园区，了解高新技术的竞争优势。C4)通过查找资料、了解LED的基本原理及其在照明中的应用。C5）通过阅读，了解李约瑟先生的巨著《中国科学技术史》的基本内容及其对弘扬中华文化的伟大意义。1.3.物理学与公民生活

内容标准1.3.1列举热学原理在生产生活中应用实例。了解太阳能技术的最新进展。1.3.2列举微电子技术在生产生活中的应用实例。初步了解电视广播和电视机的工作原理，了解电视广播技术的最新进展对人类生活的影日向。1.3.3了解电脑、手机等大致发展历程及其对现代生产生活方式的影响。1.3.4知道模拟信号与数字信号的区别。了解信息传播、处理和存储技术的发展。了解网络技术对经济、社会的影响。1.3.5列举光学在现代生产生活中的应用实例。了解光纤通信技术的最新进展。x.3.6了解核技术在现代人们生活中的应用。了解原子核技术的发展对人类生产生活的影响。活动建议C1)实地考察或上网查询，了解电冰箱、分体空调或中央空调机的共性与区别。C2）实地考察或上网查询，了解手机发射塔基的结构及手机通讯的基本原理。C3)利用计算机多媒体技术制作具有自己个性化的网页。C4)实地考察或网上查询，了解核能发电站大致结构及工作原理。

2.1物理与健康

内容标准2.1.1了解物理学在医学诊断和医学治疗中的应用2.1.2了解B超、彩超、CT、核磁共振、心电图等医疗设备在医疗检查中的作用。2.1.3了解声的反射在B超中的应用。

2.1.4了解多普勒效应在彩超中的应用。2.1.5了解人体各个组织对X光的穿透性差异。2.1.6了解CT扫描的基本原理。2.1.7了解物理治疗与生化治疗。2.1.8了解激光的特性及其在治疗中的作用，知道常见的激光治疗方式。2.1.9了解放射性在医学中的应用。2.1.10了解一些典型射线的特性，知道放射现象的应用及防护。活动建议C1）制作医疗知识小板报，展出所知道的检测手段，并进行班级评比。

C2)观看影片，了解蝙蝠如何利用回声探路。C3)对照胸片讲解组织，并在课后自己动手初步绘制部分人体胸片。C4）查阅资料，列举所知道的物理治疗方法，并对这些方法进行分类，进行小组讨论，交流发言。C5)观看影片，了解如何利用激光矫正视力。C6)观看科教片，了解B超、CT、彩超、核磁共振及心电图的检查过程。2.2物理与新能源内容标准2.2.1了解新能源开发的大致历程及必要性。2.2.2知道太阳能技术的基本原理，知道太阳能利用的常见方式。2.2.3了解太阳能的应用领域及应用前景。2.2.4知道原子与原子核的结构，了解爱因斯坦质能方程的含义。2.2.5了解裂变反应和聚变反应的作用。2.2.6了解核技术的应用对人类生活和社会发展的影响。活动建议C1）查阅煤炭等能源的消耗带来的环境污染，了解太阳能开发的必要性。C2)列举生活中用到的一些太阳能技术，会辨别利用太阳能的不同方式。C3)查阅资料，了解我国以及国际上核技术的利用。C4)查阅资料，了解放射性在医学和农业中的应用。C5)召开一个小型辩论会，辩论放射性利用的利与弊。2.3物理与环境

内容标准2.3.I了解物理与环境保护的关系。2.3.2知道噪声的来源和分类。了解噪声的危害，知道噪声治理的重要性。了解噪声治理常用的方法。2.3.3了解温室效应的主要特点，知道温室效应产生的原因。2.3.4知道温室效应对环境的影响，了解温室效应对人类社会的其它影响。2.3.5了解应对温室效应的基本对策。2.3.6知道环境保护的重要性，具有环境保护的意识。活动建议C1)分组调查周边有哪些噪声。通过调查，了解噪声的危害。C2)收集并交流有关噪声的资料，提出防治噪声污染的各种建议。C3)通过课堂讨论，了解哪些地方容易产生温室气体。

C4)观看有关温室效应的相关报道，知道海平面会逐渐上升的原C5)听环境保护专家作报告，初步了解哪些对策能延缓全球变暖。C6)通过观看相关视频，培养责任感，树立环保意识。2.4物理与新材料内容标准2.4.1了解物理学对新材料开发的作用。2.4.2知道纳米材料，了解纳米材料的特性，初步认识纳米结构。2.4.3了解纳米材料对人类生活和社会发展的影响。2.4.4了解功能材料的定义、物理特性及分类。2.4.5了解功能材料的现状和发展前景。

活动建议C1)举行关于新材料及其应用的辩论赛，了解一些新材料(如纳米)的发展史。C2)比较普通材料和纳米材料，总结纳米材料的特性。C3)参观科技馆或纳米研究所，体会纳米材料对人类生活和社会发展的影响。C4)结合物理方面所学知识，将功能材料按物理性质分类。C5)列举身边的功能材料，了解功能材料在生活中的应用。2.5物理与信息内容标准2.5.1了解物理学对信息技术发展的贡献。2.5.2了解手机的大致发展历程。2.5.3了解智能手机内部的基本构造及功能。2.5.4能通过智能手机的传感器进行初步的探究实验。2.5.5了解全球定位的大致发展历程。2.5.6知道全球定位的工作原理。2.5.7了解全球定位在生产生活及科技中的应用。2.5.8了解中国自主研发的北斗卫星导航