2013—2017年北京中考物理实验试题的量化分析研究
——基于布鲁姆教育目标分类理论

张 跃

(首都师范大学附属中学,北京 100048)

1 问题的提出

物理是一门以实验为基础的学科,实验对学生科学思维培养、科学探究能力提升的作用不容小觑.在中国知网对“中考物理实验”相关文献进行搜索、阅读、比较,发现研究热点分4个方面(如图1所示): (1) 问题探讨类(45%),即针对中考物理试卷中某个或某类具体问题进行深入探讨; (2) 备考指导类(35%)，即针对中考物理实验试题进行方法总结、教学指导、备考建议等; (3) 特点分析类(15%)，即针对中考物理实验的题型特点进行分析; (4) 能力培养类(5%)，即针对中考物理实验中出现的问题,反思日常教学,落实学生实验探究能力的培养.笔者发现,在诸多研究中,研究的维度相对单一,模式较为固定,多围绕定性研究展开,量化研究甚少.同时,基于量化数据的缺乏,无法提出提升学生科学探究能力的有效建议.基于此,笔者以2013—2017年的中考物理实验试题为样本,基于布鲁姆的教育目标分类理论,从知识和认知两个维度进行分析,依据相应的量化研究数据,进一步提出教学启示与有效教学建议,以期与同仁共同探讨,提升教学.

图1 中国知网文献统计结果

2 基于布鲁姆教育目标分类理论的统计分析

2.1 布鲁姆教育目标分类的理论追溯

回溯至20世纪50年代,随着教育目标认知领域分类的公布,该理论在世界范围内掀起阵阵风潮.旧版布鲁姆教育目标分类学将知识作为教育目标设计的核心,并未关注到不同知识在教学过程中所掌握的程度不同.随着教育改革的发展与进步,修订后的布鲁姆教育目标分类由一维框架变为二维框架,即包含认知过程和知识两个维度.其中认知过程维度由低级到高级分别为记忆、理解、应用、分析、评价和创造6个层次,知识维度则包含事实性知识、概念性知识、程序性知识、元认知知识.[1]具体在物理实验题目上,事实性知识是指对实验现象的描述和代入数据计算的知识,如2015年第28、29题考察的弹簧测力计、电阻箱读数等;概念性知识是指对物理概念和物理规律的考察,如2013年第30题水沸腾的特点和规律等;程序性知识是指对实验操作步骤的考察,如2017年第41题杠杆实验步骤的考察等;元认知知识是指对实验结果的分析与反思,对实验过程的评估,故也可称为策略性知识(以下研究均用策略性知识表示),如2015年第37题对焦耳定律实验的评估等.

2.2 基于布鲁姆教育目标分类理论知识维度的量化分析

基于鲁姆教育目标分类理论中的知识维度,将2013—2017年的中考物理实验试题按事实性知识、概念性知识、程序性知识和策略性知识进行划分,并依据当年的分值分配算出百分比,如图2所示是将每年的情况进行统计分析,如图3所示,是按照每个类别进行统计分析.

图2 基于布鲁姆教育目标分类理论中知识维度分析图(1)

图3 基于布鲁姆教育目标分类理论中知识维度分析图(2)

通过图2统计分析发现,2013—2014年实验题目只涉及事实性知识、概念性知识和程序性知识3类,策略性知识并未涉及,而且考察以事实性知识为主,其次是概念性知识,程序性知识考察最少.2015—2017年实验题目4个方面均有涉及,2015年考察的事实性知识、概念性知识和程序性知识比重相同,策略性知识反而考察最多.2016年考察的事实性知识最多,次之是策略性知识和概念性知识,最后是程序性知识.2017年考察的程序性知识最多,其次是事实性知识和策略性知识,概念性知识最少.这说明从2014年到2015年发生考试观念的转变,更关注对实验问题的分析和学生能力的考察.

通过图3统计分析发现,事实性知识自2015年起有了较大幅度的降低,之后3年有小幅度调整,但都比之前考察的比重要低;概念性知识的考察逐年降低;程序性知识的考察每年均有所涉及,但是波动较大;策略性知识的考察从2015年之后才开始涉及,而且相对平稳.通过分析发现,实验题目的考察视角正在潜移默化地发生转变,从最初的以考察事实性知识和概念性知识为主,到近3年关注程序性知识和策略性知识的考察,这一转变反映出中考物理实验的考察从对知识的考察逐步转变为对学生实验探究能力的考察,不仅关心学生对实验结论的准确描述,更看重学生的实验过程的掌握是否清晰,实验是否有创新性思考.

2.3 基于布鲁姆教育目标分类理论认知维度的量化分析

基于布鲁姆教育目标分类理论中的认知维度,结合每年的中考说明,将2013—2017年的中考物理实验试题按记忆、理解、应用、分析、评价和创造6个层次进行划分.并依据当年的分值分配算出百分比.如图4所示为每年认知6个方面的考察情况,如图5所示为每个认知类别的分析.

图4 基于布鲁姆教育目标分类理论认知维度分析图(1)

图5 基于布鲁姆教育目标分类理论认知维度分析图(2)

通过分析图4可知2013和2014年的中考物理实验考察的认知层面以理解、应用和分析3方面为主,但2014年出现了记忆认知层面的考察.2015—2017年出现了对评价和创造方面的考察.这说明近3年的实验题目的考察更加全面,对学生的能力要求也越来越高,涉及到了较高认知水平的评价和创造层面.

通过分析图5可知,从2013年到2017年对于记忆层面的考察鲜有涉及,只有2014年涉及一个题目;对于理解层面的考察每年均有所涉及,虽有一定波动,但仍是考试考察的重点;对于应用层面的考察逐年降低,取而代之的是在分析和创造方面的突破,尤其是创造层面,呈上升趋势.这说明,实验考察的目的不仅仅在学生掌握知识、方法、技能,还体现出对整个实验的思考和创造,更加看重学生的提问意识和迁移能力的培养.

3 研究结论与启示

3.1 研究结论

3.1.1 中考物理实验考察从知识导向转为能力导向

通过量化数据,不论从知识层面分析,发现事实性和概念性知识比重的降低,取而代之的是程序性和策略性知识比重的增加,还是从认知层面分析,发现评价和创造高认知层面的出现,无不体现出中考物理实验考察的视角从知识导向转变为能力导向.试题体现了开放性和创新性,引导学生从物理学视角去分析、解决问题,越来越凸显物理学科的特色.

3.1.2 中考物理实验对科学探究能力的考察多样

通过量化数据,无疑可以反映出对科学探究能力的重视,同时也反映出考察方式的多样,如评价和创造高认知层次对应的题目即为新情境实验的分析及可探究科学问题的考察.这说明对科学探究能力的考察不仅仅在传统实验中,更考察学生的迁移能力,在给定的创新情境中,是否可以做到学以致用,是否真正具有相应的科学探究能力.同时,在可探究科学问题等开放性题目中,关注科学探究的源头,考察学生的提问能力,从而考察学生的创新能力.

3.1.3 中考物理实验逐年重视实验与思维的融合

通过量化数据,对于策略性知识的考察及实验评价的考察逐年得到重视.摒弃了死记硬背的方式,转为问题意识、证据意识和解释能力的考察.自2015年开始每年对实验的评估均有涉及,而且考试方法越来越灵活,从课内到课外,从理论到实际,均强调学生思维的调动,不仅有广度而且有深度.

3.2 研究启示

3.2.1 在教学中应重视实验教学

物理是一门以实验为基础的学科,在教学中要重视实验的地位,在课堂中善于利用实验对学生进行引导.通过实验帮助引导学生学会分析问题、解决问题.同时,应鼓励学生利用身边的素材进行动手实验,不仅体验实验的乐趣,激发学习兴趣,而且让学生在做中学.如筷子提米实验(摩擦力)、公道杯(虹吸现象)等,都是利用身的物品进行实验.

3.2.2 在教学中应注重培养学生的科学探究能力

在教学中不仅要重视实验,而且更要重视通过实验对学生科学探究能力的培养.科学探究主要包括问题、证据、解释、交流与合作等要素.在教学中要培养学生从我们熟悉的生活、生产中发现问题、提出问题、设计实验、进行实验、搜集证据,对实验中发现的问题和得出的结论加以解释.如在进行二力平衡的知识进行教学时,利用实验教学,不仅可以得到二力平衡的结论,而且为激发学生思维,还可以对不同的实验方案进行评估,如图6所示,引导学生进行深度思考,将思维活动与实验探究深度融合,切实做到学生思维的发展和能力的培养.

图6 二力平衡不同实验方案探究

3.2.3 在教学中应注重培养学生的迁移和创新能力

在教学中应注重培养学生的迁移和创新能力.自2015年起出现的新情境均是教材中并未涉及的素材,如保温杯的保温性能、金属的导电性能、物质的过滤性能等,但涉及的方法都是不变的,所以重视学生的迁移能力不仅是知识的迁移更应该注重方法的迁移.同时,对于可探究科学问题的出现,即为考察学生的提问意识,即在陌生情境中的创新能力.在教学中可遵循图7的思维引导流程．第一步是培养学生学会观察,所有的问题都是基于现象提出的,所以观察现象是提出问题的首要环节,其次在观察现象之后要有质疑精神,即能从观察到的现象中发现问题,而从发现问题到解决问题,要经历“为什么”、“是什么”、“怎么办”这3步思维发展过程,最终通过科学的研究方法来解释和验证实验现象.

图7 学生提出问题思维环节图

本文,笔者基于布鲁姆教育目标分类理论对2013—2017年中考物理实验试题进行量化分析,对该问题的研究具有充足的理论支持,力图细致研究方法,采用定量的研究方法,保证了数据的客观性.但仍有很多不足,对于该问题的研究仅是一个开始,后续仍会不断补充与完善,希冀更多研究者参与研究讨论.