摘 要：科學思維是物理學科核心素養(yǎng)之一，科學思維的內(nèi)涵與布魯姆思維認知是相互關聯(lián)的，據(jù)此建立了科學思維發(fā)展層級模型，并闡述了以思維發(fā)展為導向的學生物理學習評價策略.

關鍵詞：科學思維;思維發(fā)展;學習評價

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）13-0010-03

作者簡介：蔣煒波（1987-），男，四川人，碩士，中學高級教師，研究方向：中學物理教育教學.

1 科學思維發(fā)展的層次模型

1.1 思維水平層級與認知思維等級

在《普通高中課程標準（2017年版）》中，科學思維作為物理學科核心素養(yǎng)內(nèi)涵的重要組成之一被明確提出.新課程標準中將科學思維分為五個水平層級，最低為水平1，最高為水平5.本杰明·布魯姆在1956年提出的教育目標分類理論中，將人的認知思維從低到高分為了六個層次，即識記、理解、應用、分析、綜合和評價，顯然，這一分類與新課程標準中的科學思維水平是相對應的[1].

科學思維水平1層級，要求學生能說出一些簡單的物理模型，能對常見的物理現(xiàn)象進行簡單分析，能區(qū)別觀點和證據(jù)，知道質(zhì)疑創(chuàng)新的重要性.科學思維水平2層級要求學生能在熟悉的情境中應用常見的物理模型，能對簡單的現(xiàn)象進行分析和推理并獲得結(jié)論，能使用簡單和直接的證據(jù)表達自己的觀點，具有質(zhì)疑和創(chuàng)新的意識.這兩個層級主要涉及到識記、理解、應用三個較低層級的思維.

科學思維水平3層級，要求學生能在熟悉的情境中根據(jù)需要選擇恰當?shù)哪Ｐ徒鉀Q簡單的物理問題，能對常見的物理現(xiàn)象進行分析和推理，獲得結(jié)論并作出解釋;能恰當使用證據(jù)表達自己的觀點，能對已有的觀點提出質(zhì)疑，從不同的角度分析解決物理問題.科學思維水平4層級，要求學生能將實際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)換為物理模型，能對綜合性的物理問題進行分析推理，獲得結(jié)論并作出解釋;能恰當使用證據(jù)證明物理結(jié)論，能對已有的結(jié)論提出有依據(jù)的質(zhì)疑，采用不同方式分析解決物理問題.這兩個層級除了包含識記、理解、應用三個低層思維以外，還包含了分析、綜合和提出質(zhì)疑等三個較高層級的思維.

科學思維水平5層級，要求學生能將較復雜的實際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)換為物理模型，能在新情境中對綜合性的物理問題進行分析推理，獲得正確的結(jié)論并作出解釋;能考慮證據(jù)的可靠性，合理使用證據(jù)，能從多個視角審視檢驗結(jié)論，解決物理問題具有一定的新穎性.這一層級對思維的層級包含最為全面，尤其是在質(zhì)疑、創(chuàng)新、評估層面，是五個思維水平中最高的.

1.2 科學思維發(fā)展的層次模型

隨著科學思維水平層級的增加，其對應的認知思維等級也越來越高、越來越全面.但是科學思維中蘊含的質(zhì)疑創(chuàng)新卻并沒有在布魯姆認知思維模型中明確體現(xiàn)出來，這表明新課程標準在科學思維方面提出了比布魯姆認知思維模型更全面的思維發(fā)展要求.鑒于此，可以結(jié)合布魯姆認知思維模型和物理學科核心素養(yǎng)理念，構建科學思維發(fā)展的層次模型，該模型包含三個思維階層，具體見表1.

低階思維是指低層次的思維認知水平，主要用于學習既定知識（即側(cè)重獲取輸入），以及完成簡單的任務（即低層次輸出），不要求較復雜的情境和問題，不涉及復雜綜合模型的使用.低階思維包含識記、理解、應用等方面，指向科學思維水平1和水平2層級.

中階思維是指超越單純的知識獲取輸入的思維認知水平，主要用于對已經(jīng)學習的知識的內(nèi)化升華（即側(cè)重加工整理），以及完成有一定難度的任務（即高層次輸出），此時涉及的情境也較為復雜，用到的模型也更加綜合.中階思維包含推理、論證、分析、綜合、系統(tǒng)化等方面，指向科學思維水平3和水平4層級.

高階思維是指高層次認知能力的思維認知水平，是對學習者在利用已有認知解決實際復雜問題過程中所需要的各種能力的發(fā)展培養(yǎng).高階思維包括評價、質(zhì)疑、創(chuàng)新、遷移、建構、創(chuàng)造等，指向科學思維水平5層級.

科學思維發(fā)展的層次模型，是以布魯姆認知思維模型為基礎，以物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)為導向，是對科學思維這一學科核心素養(yǎng)的結(jié)構化、層級化、顯現(xiàn)化，以便借此在教學中更加有針對性地進行科學思維的培養(yǎng).以科學思維發(fā)展為導向，能夠有效地對學生的物理學習進行評價.

2 以思維發(fā)展為導向的學習評價

學習評價不只是針對學生的知識和方法層面，在核心素養(yǎng)理念下，學生的科學思維發(fā)展水平也是學習評價的一部分，良好的評價能夠很好地促進物理教學，切實幫助學生科學思維的發(fā)展，因此，以科學思維發(fā)展為導向進行學習評價是非常有必要的.由于科學思維始終貫穿于整個學生的學習過程中，因此科學思維導向下的學習評價不能僅僅通過選拔性終結(jié)命題來進行，也需要關注到學習的過程和學習的診斷.

2.1 注重學習評價的過程性

學生在學習過程中需要有效調(diào)動各個層次的科學思維，但是思維很難量化，因此評價必然需要將客觀數(shù)據(jù)和主觀判斷相結(jié)合.

學生的物理學習都是以一系列的活動環(huán)節(jié)開展進行的，一節(jié)課的學習時間終歸是有限的，如果每一個學習環(huán)節(jié)都有較為明確的思維導向，那么在對與學習無關的時間流程進行刪減以后，某一活動環(huán)節(jié)所需要的必要學習時間的多少，客觀上就具備了反映學生在學習過程中的思維參與情況的功能.因此，可以通過統(tǒng)計必要學習時間，在思維層面對學生學習的過程進行評價.

但是僅僅依靠客觀數(shù)據(jù)還不足以完成過程評價，相同的學習環(huán)節(jié)，不同的學生真正投入的程度也是不同的，這時候需要對學習的必要時間進行加權.權重系數(shù)依靠學生自己學習的主觀感受，并結(jié)合小組內(nèi)部同學之間的互評進行判斷確定.最終的評價量表見表2.

比如第1個環(huán)節(jié)下的第1個具體項目，設計必要學習用時5min，其中低階思維用時3min，中階思維用時2min，高階思維用時0min.學生的自評參與度為80%，互評參與度為70%，那么最終參與度為二者的平均值75%，這便是學生必要學習時間的權重系數(shù).于是最終得到有效低階思維用時2.25min，有效中階思維用時1.5min，有效高階思維用時0min，有效的思維總時間為3.75min.

可以看到，學生自評和互評的權重系數(shù)有著重要的評價意義，它能夠有效地反映教師設計的思維活動與學生思維水平的契合度，權重系數(shù)越高，表明契合度越好，權重系數(shù)越低，則表明契合度越差.權重系數(shù)低，說明教師的教學設計與學生的思維水平出現(xiàn)了嚴重的脫節(jié).

需要說明的是，各個思維層面的有效學習時間的分配，并不一定是高階思維層面用時越多就越好，應該要兼顧學生的實際思維水平，低階、中階和高階思維需要合理匹配，幫助學生完成學習過程.因為自評和互評得到的權重系數(shù)能夠很好地反映思維活動與學生思維水平的契合度，所以它自然也能夠反映各個階層思維有效學習時間分配的合理程度，權重系數(shù)越高，代表時間分配越合理.

2.2 注重學習評價的診斷性

中學階段的物理學習，可以分為概念理解、問題解決和新知建構等部分，每一部分內(nèi)容的學習都需要借助科學思維來完成.科學思維在處理每一部分的學習時，又包含模型建構、推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等等.科學思維發(fā)展導向下的學習評價，需要能夠明確診斷學生在哪一個思維階段環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，從而在后續(xù)的教學中有針對性地解決突破.

診斷性的學習評價，仍然主要以實際教學中的測試來進行，即以命題考查的模式為主.此時特別需要注意創(chuàng)設試題情境.試題情境通常的解釋是指在一定時間內(nèi)各種情況的相對的或結(jié)合的境況，從物理學科特點來看，試題情境是運用文字、數(shù)據(jù)、圖表等形式，圍繞一定主題加以設置的，為呈現(xiàn)解題信息、設計問題任務、達成測評目標而提供的載體[2].

為了避免因為學生反復練習熟悉的情境而帶來診斷評價的偏差，命題的時候需要給學生創(chuàng)設一些比較陌生的新穎的情境，讓學生在這些情境中調(diào)動科學思維去解決問題，從而暴露自己在思維層面還存在的問題.但也需要注意，陌生的試題情境需要建立在學生的認知基礎上，解決問題所需要的信息獲取、分析推理、數(shù)據(jù)處理等手段，不能夠超出學生的認知水平.

比如，對于電容器這一概念的理解，可以讓學生從眾多較陌生的情景中選擇誰屬于電容器，從而診斷學生對于電容器的模型建構是否完成.可以讓學生畫出電容器的電荷—電壓圖、電勢能—電荷圖、電勢能—電壓圖，以及定性畫出電容器充放電過程中的電荷—時間圖、電壓—時間圖、電流—時間圖、電勢能—時間圖，從而診斷學生對電容器相關內(nèi)容的推理論證是否存在問題.還可以讓學生分析平行板電容器電荷不變時增加間距、電壓不變時增加間距時的能量變化問題，判斷學生是否認識到平行板電容器的模型適用條件，診斷學生的質(zhì)疑創(chuàng)新思維能力.

診斷性的學習評價，并不是單純的以學生答題的得分高低判斷學生的學習效果，而是通過分析學生的答題情況，以及出現(xiàn)問題的具體地點，從而有效診斷學生還存在的思維問題.因此在命題設問的時候，要有足夠的開放性，多一些主觀題，給學生豐富多元的信息表達環(huán)境，以便呈現(xiàn)學生的思維過程.即使是客觀選擇題，也應該在各個選項的設計上下功夫，不同的錯誤選項能夠與學生不同的思維不足之處相對應，從而充分暴露學生在思維發(fā)展上的問題，達成診斷的目的.

2.3 關注學習評價的選拔性

中學物理的學習，最終都需要面臨中考和高考這類選拔性考試，因此教學中自然也不能夠回避學習的選拔性評價，教學中應該有意識地以科學思維發(fā)展為導向命制選拔性試題，從而對學生在面臨選拔性命題時的應對策略加以培養(yǎng)和訓練，幫助學生真正實現(xiàn)“既學得好又考得好”的目的.選拔性評價的命題和診斷性評價的命題有著很大的不同.

首先，在命題的目的上，選拔性評價的選拔性是首要的，是一種終結(jié)性評價，即考查學生會不會，而不是分析學生哪里不會、為什么不會以及怎樣學才能會.所以中考和高考這些選拔性的試題并不適合用于對學生學習過程中存在的問題進行診斷.

然后，在命題的方式上，選拔性命題突出選拔分層功能，整個試卷要注意考點分布的均衡性和重難點的突出性，必要的時候還需要故意將試題情境復雜化給學生增加難度，最終通過整個試卷學生的得分，判斷學生在物理學科上的綜合水平，從而完成選拔.相比之下，選拔性的試卷命題，不會在某個概念或者問題上反復設計不同層次的設問，也不需要通過學生的回答來診斷學生學習中存在的問題.

最后，在題目的形式上，選拔性命題由于不需要診斷學生的過程性問題，因此對于學生的解題過程并不十分看重，相比之下對學生的答案結(jié)果更加關注.因此選拔性命題，通常以選擇題、填空題和解答題居多，鮮有分析論證、文字解答、推理闡述等主觀性很強的題目.

基于此，教學中可以充分借助學期的期中、期末考試，以及畢業(yè)年級的統(tǒng)一模擬考試，對學生的思維發(fā)展情況進行階段性總結(jié)評價，旨在讓學生和教師認識到學生在思維發(fā)展層面的水平和不足.此時試題的命制仍然以模型建構、推理論證和質(zhì)疑創(chuàng)新三方面為主，給學生創(chuàng)設較為陌生的試題情境，讓學生在情境中完成答題模型的選擇、建構和遷移，同時還需要注意解決問題所需要的思維的寬度、思維的長度和思維的深度，充分評價學生各個思維層次的水平狀態(tài)[3].

3 結(jié)束語

當前的實際教學中，命題評價依然是最主要的評價方式，但是僅僅依靠各種帶有終結(jié)性和選拔性的考試來評價學生的科學思維發(fā)展水平，還是遠遠不夠的.思維的發(fā)展不僅要明確學生的思維水平，還需要明確思維發(fā)展中存在的不足和問題，從而有效地通過教學進行干預，以達到培養(yǎng)學生思維的目的.

因此，過程性評價和診斷性評價，應該是思維發(fā)展導向下學習評價的主要方式，但是這兩類評價方式，需要教師充分認識科學思維在概念規(guī)律學習過程中的作用步驟，充分明確科學思維在解決問題過程中的詳細路徑，這樣才能對這些步驟和路徑有針對性地去設計評價情境，從而完成對思維發(fā)展層次和不足的評價.這對于教師既是極大的挑戰(zhàn)，也是難得的成長機會.

參考文獻：

[1]郭玉英，蘇明義.新版課程標準解析與教學指導——高中物理[M].北京：北京師范大學出版社，2018.

[2]蔣煒波，趙堅.試題情境：實現(xiàn)“四層”“四翼”承載作用的重要載體[J].物理教學，2020，42（10）：2-5+36.

[3]蔣煒波，趙堅.物理核心素養(yǎng)的試題命制與評價策略研究——以科學思維評價為例[J].物理教學，2020，42（03）：2-6.

（收稿日期：2021-04-28）