潘懷宇 田博揚(yáng) 李春密

(北京師范大學(xué)物理學(xué)系，北京 100875)

近年來，許多國家和地區(qū)提出了自己的學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，并開啟了新一輪基于核心素養(yǎng)的課程標(biāo)準(zhǔn)修訂工作，其中科學(xué)課程又是改革的前沿陣地.例如美國于2013年4月發(fā)布了《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》(Next Generation Science Standards，簡稱NGSS)，加拿大安大略省于2014年發(fā)布了《實(shí)現(xiàn)卓越:安大略省教育的新愿景》 (Achieving Excellence：A Renewed Vision for Education in Ontario).[1]我國也于2016年發(fā)布了我國的學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，[2]并在2017年頒布了新一版基于核心素養(yǎng)的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).[3]在此版課標(biāo)中提出了以物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任為組成要素的物理學(xué)科核心素養(yǎng).并且義務(wù)教育階段的初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂工作也已經(jīng)啟動.課程標(biāo)準(zhǔn)一般包括課程理念、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程評價等部分，其中最主要、最核心的部分就是課程內(nèi)容部分.本文通過對中、英、法、德4國初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的課程內(nèi)容進(jìn)行比較，探討以下3個問題：基于怎樣的概念體系建立課程結(jié)構(gòu)？物理學(xué)科的各個內(nèi)容主題分布情況如何？課程內(nèi)容以何種表述方式進(jìn)行組織和呈現(xiàn)？通過比較，揭示我國和歐洲發(fā)達(dá)國家初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的異同，乃至總結(jié)國際科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)課程內(nèi)容的共同特征和發(fā)展趨勢，為我國義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作提供參考和建議.

1 研究設(shè)計

1.1 研究對象

研究對象為英國于2014年9月修訂發(fā)布的《英國國家課程科學(xué)課程方案：學(xué)段3》中的物理學(xué)科部分內(nèi)容(后簡稱英國科學(xué)課標(biāo))；[4]法國于2015年11月發(fā)布的《學(xué)段2、3、4課程大綱》中學(xué)段4：物理與化學(xué)中的物理學(xué)科部分內(nèi)容(后簡稱法國物理與化學(xué)課標(biāo))；[5]2019年8月發(fā)布的德國北萊茵—威斯特法倫州《北萊茵—威斯特法倫州文理學(xué)校初中核心課程：物理》(后簡稱德國北威州物理課標(biāo))，[6]以及我國2011年發(fā)布的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(后簡稱中國初中物理課標(biāo)).[7]

選擇研究對象的標(biāo)準(zhǔn)基于這些國家和地區(qū)具有比較強(qiáng)的影響力，且?guī)讉€國家和地區(qū)，都針對科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)探究，于2000年前后開展了一輪科學(xué)教育改革，而現(xiàn)用版本課標(biāo)都是在課程改革所出臺的課標(biāo)基礎(chǔ)上，參考2013年美國的NGSS進(jìn)行的新一輪修訂.英國科學(xué)課標(biāo)雖以科學(xué)為課程框架，物理、化學(xué)和生物共用一份課程理念，但各個學(xué)科內(nèi)容各獨(dú)立列出，在具有跨學(xué)科整合性的同時，兼顧了學(xué)科的獨(dú)立性；法國物理與化學(xué)課標(biāo)的學(xué)習(xí)內(nèi)容中物理學(xué)科占絕大多數(shù)，11個一級主題中有10個為物理主題；選擇德國北威州物理課標(biāo)，一是因?yàn)楸蓖菔堑聡丝谧疃啵?jīng)濟(jì)實(shí)力最強(qiáng)，國土面積較大，教育研究發(fā)達(dá)的州，在德國基礎(chǔ)教育改革過程中有著比較強(qiáng)的影響力.二是前些年，德國大多數(shù)州的文理學(xué)校由9年制(G9)縮減至8年制(G8)，此改革飽受爭議，近幾年許多州都開始策劃改回9年制，北威州于2019年8月對公眾發(fā)布G9正式版.課程框架基于物理的學(xué)科領(lǐng)域和學(xué)生的素養(yǎng)領(lǐng)域相結(jié)合，以達(dá)到發(fā)展所有學(xué)生素養(yǎng)的目標(biāo)，發(fā)布時間較新，修改幅度較大.此外，由于語言問題，法、德兩國教育現(xiàn)狀在國內(nèi)研究較少，因此幾份課程標(biāo)準(zhǔn)都具備比較研究和參考的價值.

1.2 研究方法

在翻譯和整理了3個國家新舊版課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，采用了文本研究和比較研究的研究方法，由于各國課程標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異，故以中國初中物理課標(biāo)作為參照，結(jié)合實(shí)際情況制定統(tǒng)一的比較框架和分析維度，對4個國家課程標(biāo)準(zhǔn)中課程內(nèi)容的概念體系、主題分布以及表述方式進(jìn)行比較.[8]

2 比較結(jié)果

將4國課程標(biāo)準(zhǔn)比較發(fā)現(xiàn)，各國初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的課程內(nèi)容存在內(nèi)容和形式的差異，但同時具有一些共同的表現(xiàn)特征和發(fā)展趨勢，主要表現(xiàn)為以下3個方面.

2.1 課程結(jié)構(gòu)建構(gòu)概念體系整合教學(xué)內(nèi)容

科學(xué)內(nèi)容知識絕不是科學(xué)結(jié)論雜亂無章的堆積，而是通過一定的邏輯相互關(guān)聯(lián)，具有一定結(jié)構(gòu)的巨大系統(tǒng).[9]通過“大概念”整合學(xué)生的科學(xué)概念，梳理概念間的聯(lián)系、主次和層次；通過學(xué)習(xí)進(jìn)階連貫發(fā)展學(xué)生的科學(xué)概念，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)深度.郭玉英等人提出，科學(xué)教育應(yīng)依托大概念建構(gòu)科學(xué)概念體系，整合教學(xué)內(nèi)容，而大概念包括共通概念和核心概念，共通概念側(cè)重于跨學(xué)科內(nèi)容的組織，而核心概念側(cè)重于整合某一學(xué)科內(nèi)的知識.[10]用“大概念”使原本教學(xué)時孤立的學(xué)科知識聯(lián)結(jié)起來，以整合與發(fā)展的角度幫助學(xué)生建立物理觀念，發(fā)展對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識.[11]

對各國的物理學(xué)科課程內(nèi)容的概念體系進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)大多分為“一級主題—二級主題—內(nèi)容表述”三級結(jié)構(gòu)，其中英國、法國和中國以核心概念作為一級主題的劃分依據(jù).而德國則做了較大幅度修改，且與國際科學(xué)教育趨勢略顯不同：劃分依據(jù)由核心概念改為了學(xué)科知識.表1為各國各版本課程標(biāo)準(zhǔn)一級主題.

表1 各國各版本初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)課程內(nèi)容主題結(jié)構(gòu)

續(xù)表

英國科學(xué)課標(biāo)在新一次課標(biāo)修訂中，在原有核心概念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展.“能量”和“物質(zhì)”兩個既是核心又是共通概念的重要主題與化學(xué)、生物學(xué)科中的能量、物質(zhì)主題產(chǎn)生聯(lián)系，從不同的角度幫助學(xué)生發(fā)展物質(zhì)觀、能量觀.將“光和聲”改為“波”，加入機(jī)械波、波的能量傳遞等內(nèi)容，學(xué)生對機(jī)械波、聲波、電磁波等相對復(fù)雜的知識間產(chǎn)生聯(lián)系和區(qū)分.此外，給出共通概念的示例：“學(xué)生應(yīng)當(dāng)通過學(xué)科知識學(xué)習(xí)發(fā)展大概念，支持學(xué)科知識發(fā)展、建立學(xué)科領(lǐng)域聯(lián)系.例如生物結(jié)構(gòu)與功能間的聯(lián)系、物質(zhì)的微觀形式是理解物質(zhì)性質(zhì)和相互作用的關(guān)鍵，以及能量轉(zhuǎn)移、能源使用與相互作用的密切關(guān)系”.

英國科學(xué)課標(biāo)的課程結(jié)構(gòu)與中國初中物理課標(biāo)相似，各項(xiàng)學(xué)科知識分別隸屬于某一核心概念下.這種結(jié)構(gòu)方式使課程標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)明了，關(guān)系明確.但學(xué)科知識與核心概念之間的關(guān)系通常不是一一對應(yīng)的關(guān)系，而是交叉作用，某一學(xué)科知識經(jīng)常涉及多個核心概念共同作用.這種將學(xué)科知識直接劃分到某一核心概念下的結(jié)構(gòu)形式，有違大概念知識間相互聯(lián)系、相互整合的理念，導(dǎo)致學(xué)科知識學(xué)習(xí)有時存在使用生硬、內(nèi)容割裂的困境.

面對這一問題，法國和德國課程標(biāo)準(zhǔn)做出不同的應(yīng)對.法國物理與化學(xué)課標(biāo)在以核心概念“物質(zhì)”“相互作用和運(yùn)動”“能量”和“信息與信號”為課程框架，學(xué)科知識作為發(fā)展核心概念的課程資源，在二級主題中列出如何通過學(xué)科知識發(fā)展核心概念，某一學(xué)科知識可能在兩個主題下都有呈現(xiàn).例如，在“運(yùn)動與相互作用”中，學(xué)習(xí)運(yùn)動、位移、速度等學(xué)科知識，同時在“能量”主題下學(xué)習(xí)動能、能量的守恒、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化.

此外，法國物理與化學(xué)課標(biāo)會在每個核心概念的最后給出此核心概念的漸進(jìn)性基準(zhǔn)，說明此核心概念在其他學(xué)段的學(xué)習(xí)情況，及本學(xué)段的發(fā)展目標(biāo)，保證學(xué)生的核心概念在不同學(xué)段如何進(jìn)行縱向發(fā)展.例如在能量主題，“在學(xué)段4，學(xué)生需要逐漸能夠?qū)δ茉矗芰康男问?、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化進(jìn)行區(qū)分，從而建立能量概念的連貫思想.…7年級學(xué)生需要回顧之前學(xué)段3對能源和能源轉(zhuǎn)換的學(xué)習(xí).…從7年級開始，首先要掌握功率和能量轉(zhuǎn)移速度間的關(guān)系.并在之后提供越來越復(fù)雜的示例支撐學(xué)習(xí).動能的定義可以保留到9年級.本學(xué)段學(xué)習(xí)結(jié)束時，學(xué)生需完全掌握節(jié)能概念.”

最后，法國物理與化學(xué)課標(biāo)在課程內(nèi)容的最后給出本學(xué)科與其他學(xué)科之間的跨學(xué)科交叉點(diǎn)，以此保證知識間的橫向整合.例如物理與化學(xué)與藝術(shù)學(xué)科的跨學(xué)科交叉點(diǎn)，包括聽覺藝術(shù)：聲源，傳播，速度；光與藝術(shù)：光學(xué)幻覺，錯視畫，暗箱，彩色玻璃與燈光.

表2 德國北威州物理課標(biāo)學(xué)科知識與核心概念覆蓋關(guān)系

德國于2004年12月由各州文教部長聯(lián)席會議(KMK)發(fā)布了全國統(tǒng)一的教育標(biāo)準(zhǔn)，德國北威州2008年版課程標(biāo)準(zhǔn)基于教育標(biāo)準(zhǔn)對物理學(xué)科知識包含“能量”“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”“相互作用”和“系統(tǒng)”四項(xiàng)設(shè)立了一級主題.在此次修訂中，德國北威州物理課標(biāo)的課程結(jié)構(gòu)從核心概念型改為學(xué)科知識型改用“溫度與熱量”等11個物理學(xué)科知識作為劃分依據(jù).不再以核心概念作為課程的劃分依據(jù)，并不代表不重視大概念.德國北威州物理課標(biāo)在每個學(xué)科知識后提供了本學(xué)科知識對4個核心概念發(fā)展的所作貢獻(xiàn).例如，對于聲學(xué)學(xué)習(xí)對核心概念發(fā)展貢獻(xiàn)給出如下內(nèi)容：聲波傳輸能量；聲音通過振動粒子傳輸，因此需要傳播介質(zhì)；聲音激發(fā)振動，聲音可以被吸收或反射；聲源，傳輸介質(zhì)和聲音接收器構(gòu)成傳輸信息的系統(tǒng).通過學(xué)科知識與核心概念建立的概念體系，幫助學(xué)生發(fā)展物理觀念.表2為德國北威州物理課標(biāo)學(xué)科知識與核心概念對應(yīng)關(guān)系.

2.2 內(nèi)容分布強(qiáng)調(diào)通過基礎(chǔ)知識內(nèi)容發(fā)展學(xué)生

在內(nèi)容主題上，英國科學(xué)課標(biāo)中物理學(xué)科共有6個一級主題，分別為“能量”“運(yùn)動和力”“波”“電與磁”“物質(zhì)”和“宇宙物理”，下分為19個二級主題，62條內(nèi)容表述.法國物理與化學(xué)課標(biāo)共有4個一級主題，分別是：“物質(zhì)的組成與轉(zhuǎn)變”“運(yùn)動與相互作用”“能量及其轉(zhuǎn)換”和“信號的觀察與傳輸”，其中物理學(xué)科有9個二級主題，47條內(nèi)容表述.德國北威州物理課標(biāo)中涉及11個一級主題， 31個二級主題，108個議題，139條內(nèi)容表述.中國初中物理課標(biāo)分為3個一級主題，分別為“物質(zhì)”“運(yùn)動和相互作用”“能量”，下分為14個二級主題，63條內(nèi)容表述.為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，將英、法、德3國的內(nèi)容表述按照中國初中物理課標(biāo)的主題分布，以“物質(zhì)”“運(yùn)動和相互作用”“能量”和“其他”進(jìn)行分類，計算各國主題分布比例.[13]圖1為4國初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主題分布.

圖1 4國初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主題分布

研究發(fā)現(xiàn)，以中國初中物理課標(biāo)作為內(nèi)容劃分依據(jù)可以包含英、法、德3國初中物理課程大部分知識要素，各部分比例占比差異不大，以運(yùn)動和相互作用和能量主題占比較高.[14]在物質(zhì)主題下，包括的內(nèi)容主要有：物質(zhì)的形態(tài)及其變化；物質(zhì)的密度、質(zhì)量等物理屬性；分子、原子等物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu).運(yùn)動與相互作用主題包括的內(nèi)容主要有：使用時間、路程、速度、加速度描述機(jī)械運(yùn)動；力的類型、要素及作用；牛頓第一定律和第三定律的定性認(rèn)識；壓力與壓強(qiáng)；萬有引力；浮力與阿基米德原理；簡單機(jī)械、功和功率；光的直線傳播、折射和反射；除了簡單電路以外的電和磁.能量主題下包含的內(nèi)容主要為簡單的電學(xué)和熱學(xué)知識，主要內(nèi)容分別簡單電路、安培定則、焦耳定律，能量的守恒、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化；安全用電和節(jié)約能源.在其他部分，英、法、德3國的物理課程普遍包含一定的宇宙物理和天文知識.

除了各國的共同具備的知識概念，由于英國科學(xué)課標(biāo)對“波”這一特殊的運(yùn)動形式要求較高，包括波的傳播，波的反射與疊加的，壓力波的能量傳遞等知識，導(dǎo)致其“運(yùn)動和相互作用”主題占比高達(dá)50%.而法國物理與化學(xué)課標(biāo)則在電學(xué)領(lǐng)域，要求學(xué)生能夠解釋電場作用下導(dǎo)體內(nèi)電偶極子的推導(dǎo)，以及如何使用聲光信號發(fā)送與接受模擬信號；德國北威州物理課標(biāo)的能量主題占比最高，且其他部分占比遠(yuǎn)高于其他國家，達(dá)到了13.7%.這主要是因?yàn)榈聡踔形锢韺W(xué)習(xí)時間長，內(nèi)容多，難度較高.在9年級結(jié)束時，已經(jīng)完成了很多我國高中物理的知識內(nèi)容，如電磁感應(yīng)、楞次定律以及核物理等.升入高中后，選修物理學(xué)科的學(xué)生將開始進(jìn)行量子力學(xué)等更深層次知識的學(xué)習(xí).

2.3 表述方式基于課程目標(biāo)強(qiáng)化指導(dǎo)性和可操作性

課程內(nèi)容是課程貫徹實(shí)施的具體指導(dǎo)，課程內(nèi)容的表述方式體現(xiàn)出各國不同的課程理念與課程目標(biāo).表3以描述運(yùn)動為例，比較4個國家課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容表述方式的異同.

通過以上實(shí)例，可以看出課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容表述方式各有差異，概括起來有以下3種形式.

表3 4國課程標(biāo)準(zhǔn)描述運(yùn)動內(nèi)容表述比較

(1)列舉知識點(diǎn)：僅列舉出需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，不對內(nèi)容本身進(jìn)行，也不對學(xué)生需達(dá)到的水平提出要求.英國就采用了這種方式.

(2)陳述內(nèi)容+教師活動.采用完整的陳述句，對需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行描述.再給出教師課堂活動示例，幫助教師了解如何完成陳述對象的教學(xué)過程.法國就是用了這種方式.

(3)描述期望.通過動詞+概念名詞的方式，給出學(xué)習(xí)內(nèi)容，并對學(xué)習(xí)要求進(jìn)行描述.中國和德國北威州均使用了這種方式.

英國國家教育部頒布的課程標(biāo)準(zhǔn)中只確定課程理念、課程目標(biāo)，對課程內(nèi)容上的知識范圍進(jìn)行劃分.但對于學(xué)科內(nèi)容學(xué)生需要把握到什么程度，如何通過這些學(xué)科知識發(fā)展學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)、促進(jìn)對科學(xué)過程和科學(xué)方法的認(rèn)識.這些課程內(nèi)容如何完成課程理念和目標(biāo)并沒有多做要求和說明.這是由于英國自身的三級教育制度導(dǎo)致的.國家發(fā)布課程標(biāo)準(zhǔn)后，由地方教育部門和各個資格認(rèn)證考試機(jī)構(gòu)針對理念和目標(biāo)把控課程內(nèi)容的深度和難度，再由學(xué)校根據(jù)自身情況選擇教材、實(shí)施教學(xué).

法國物理與化學(xué)課標(biāo)的課程理念希望通過對自然現(xiàn)象的科學(xué)認(rèn)識，幫助學(xué)生遠(yuǎn)離以人類為中心的信仰世界觀，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)能力，并要求通過科學(xué)探究活動培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)、合作與負(fù)責(zé)的價值觀.因此在內(nèi)容表述上，給出了豐富的情境為教師提供示例，例如在簡單電路部分，“以討論等活動使學(xué)生意識到節(jié)約能源、培養(yǎng)負(fù)責(zé)的公民精神”.

德國北威州物理課標(biāo)和中國初中物理課標(biāo)均使用表現(xiàn)期望的表述方式，不同之處在于，德國北威州依照德國科學(xué)素養(yǎng)框架，從學(xué)科知識運(yùn)用(UF)、知識獲取(E)、溝通(K)和評價(B)4個維度對學(xué)生提出具體表現(xiàn)期望，不僅從多個維度對知識進(jìn)行闡述，并且每一條表現(xiàn)期望只針對學(xué)生某一知識點(diǎn).而中國則是對學(xué)生對知識的掌握給出整體期望.

3 啟示和建議

各國課程標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)的共同特征和發(fā)展趨勢，值得我們進(jìn)一步加以研究，供我國義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善和修訂提供借鑒，為一線教師和教研工作者提供建議：

建立跨學(xué)科、跨學(xué)段的概念體系，可以有效幫助學(xué)生全面發(fā)展科學(xué)觀念.英、法、德3國均對課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，將幾個學(xué)段的多門課程標(biāo)準(zhǔn)制定在統(tǒng)一的框架下，建立從學(xué)前到高中畢業(yè)的K-12發(fā)展路徑.統(tǒng)一的框架可以根據(jù)各學(xué)科、學(xué)段的特點(diǎn)，學(xué)科間相互配合，確保課程目標(biāo)沒有缺漏；學(xué)段間課程目標(biāo)不斷發(fā)展，完成進(jìn)階.中國初中物理課標(biāo)的修訂可以在新版高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的物理學(xué)科核心素養(yǎng)基礎(chǔ)上，建立起初中學(xué)段的物理觀念發(fā)展目標(biāo).一線教師在教學(xué)過程中要重視單元備課和大概念教學(xué)，關(guān)注學(xué)生的跨學(xué)段的銜接，利用好學(xué)生的前概念資源.

課程內(nèi)容主題分布整體上各國的初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)保持一致.都在義務(wù)教育結(jié)束階段，幫助學(xué)生建立基本科學(xué)觀念，同時保持教學(xué)內(nèi)容的廣度；注重物質(zhì)、力和運(yùn)動、能量和簡單電學(xué)等生活常見的現(xiàn)象作為教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)通過基礎(chǔ)物理觀念的發(fā)展，提升學(xué)生的探究和問題解決能力，提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

在表述方式上需要提高課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性和操作性.如今國際社會許多國家使用表現(xiàn)期望的表述方式，但學(xué)生能夠完成具體表現(xiàn)只是課程目標(biāo)的一部分，還有培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和行為習(xí)慣等其他部分.我們可以借鑒表現(xiàn)期望的同時，要充分發(fā)揮物理課程的育人功能，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知，促進(jìn)思維發(fā)展，構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系，才能培養(yǎng)出具備核心素養(yǎng)的時代新人.