沈啟正

摘 ? ?要：物理探究能力是物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的核心，2019年浙江省教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)就重點(diǎn)考查了八年級(jí)學(xué)生在科學(xué)學(xué)科中的探究能力.深度挖掘并多角度分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在物理探究“信息收集與理解”和“計(jì)劃探索與制定”維度的能力強(qiáng)，是抗逆學(xué)生從弱勢(shì)學(xué)生中脫穎而出的重要因素等.這一系列研究啟示我們應(yīng)以嶄新的視角探索物理教育新的增長(zhǎng)點(diǎn)，拓寬基于核心素養(yǎng)的物理深度學(xué)習(xí)的探究式學(xué)教模式新思路、新方法.

關(guān)鍵詞：物理探究能力;抗逆學(xué)生;教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

家庭社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位是影響學(xué)生學(xué)業(yè)成就的重要因素，美國(guó)社會(huì)學(xué)家科爾曼在20世紀(jì)60年代就發(fā)現(xiàn)了學(xué)生家庭背景與學(xué)業(yè)成就的正相關(guān)性.整體來(lái)說(shuō)，家庭的社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位越高，學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)?cè)胶?但是，也發(fā)現(xiàn)一部分家庭社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位較低的學(xué)生可以克服由此帶來(lái)的不利影響，取得優(yōu)異的學(xué)業(yè)成績(jī)，成為抗逆學(xué)生.

本研究基于2019年浙江省教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù).主要方法是把學(xué)生和家長(zhǎng)問(wèn)卷中的家庭社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位信息與學(xué)生監(jiān)測(cè)中的各科學(xué)業(yè)成績(jī)建立相關(guān)，界定出抗逆學(xué)生與非抗逆學(xué)生，再比較分析各類型學(xué)生在物理探究能力上的表現(xiàn).

一、研究設(shè)計(jì)的依據(jù)與方法

（一）抗逆界定

參考PISA報(bào)告對(duì)“抗逆學(xué)生”和“弱勢(shì)學(xué)生”的劃分方式[1]，本研究將學(xué)生分為以下幾種類型：將社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位處于全省樣本后四分之一，但監(jiān)測(cè)的語(yǔ)、數(shù)、科三門學(xué)科的學(xué)業(yè)量尺分均分表現(xiàn)在本省前四分之一的學(xué)生稱為“抗逆學(xué)生”;將社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位處于全省后四分之一，量尺分均分表現(xiàn)在本省后四分之一的學(xué)生稱為“弱勢(shì)學(xué)生”;將社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位處于全省前四分之一，量尺分均分表現(xiàn)在本省后四分之一的學(xué)生稱為“落后學(xué)生”（因樣本數(shù)過(guò)少，本文中不予研究）;將社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位處于全省前四分之一，量尺分均分表現(xiàn)在全省前四分之一的學(xué)生稱為“雙高學(xué)生”.

（二）研究對(duì)象

參加2019年浙江省教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)的八年級(jí)學(xué)生共41590名，本研究剔除變量缺失值樣本，最終有效人數(shù)38600人.其中，抗逆學(xué)生2951名，弱勢(shì)學(xué)生2849名，雙高學(xué)生2027名.

（三）研究工具

2019年浙江省教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括全省八年級(jí)抽測(cè)學(xué)生語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、科學(xué)三門學(xué)科的監(jiān)測(cè)成績(jī)，以及學(xué)生、教師和家長(zhǎng)的問(wèn)卷結(jié)果.

語(yǔ)文考查閱讀能力，數(shù)學(xué)考查問(wèn)題解決能力，科學(xué)（主要是物理、化學(xué)）考查探究能力.基于分類合理和分值平衡考慮，把科學(xué)探究能力分為信息收集與提問(wèn)、計(jì)劃探索與制定、方案實(shí)施與改進(jìn)（含獲取和解釋證據(jù)、科學(xué)解釋現(xiàn)象）、結(jié)果反思與評(píng)價(jià)四個(gè)維度.

測(cè)試研究團(tuán)隊(duì)特別注重編制密切聯(lián)系實(shí)際、聚焦真實(shí)問(wèn)題解決的情境化試題，設(shè)計(jì)開(kāi)放性分級(jí)計(jì)分試題，為測(cè)評(píng)學(xué)生的物理探究能力提供了豐富、準(zhǔn)確和有效的信息.

為增加一線物理教師的可讀性，本文不采用教育測(cè)量統(tǒng)計(jì)中引用大量專業(yè)術(shù)語(yǔ)的寫法，盡量用直觀的圖表呈現(xiàn).為避免繁雜及沖淡主題，一概不呈現(xiàn)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)表，特在此統(tǒng)一聲明：本文所有數(shù)據(jù)都另進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)T檢驗(yàn)，除特別說(shuō)明外，分類群組之間均有顯著性差異.

二、研究的主要結(jié)果與分析

（一）不同類型學(xué)生各學(xué)科的得分率情況

圖1表示雙高、抗逆和弱勢(shì)學(xué)生在各學(xué)科中的得分率情況，除了可以看出本次監(jiān)測(cè)各學(xué)科常模參照下，從易到難分別為數(shù)學(xué)、語(yǔ)文、物理、化學(xué)，還發(fā)現(xiàn)抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生相比，各科成績(jī)均存在一定的差距，但與弱勢(shì)學(xué)生相比優(yōu)勢(shì)明顯.

由圖1數(shù)據(jù)稍加計(jì)算，便可得到抗逆學(xué)生與其他兩類學(xué)生各科得分率的相對(duì)百分比，如圖2所示.由圖2明顯可知，數(shù)學(xué)與物理學(xué)科是抗逆學(xué)生與弱勢(shì)學(xué)生相比取得優(yōu)勢(shì)之所在，與學(xué)科試題的難度無(wú)關(guān).但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生的差距也是數(shù)、理學(xué)科最明顯.

（二）物理探究各維度的學(xué)生得分率情況

從圖3可見(jiàn)，物理探究的四個(gè)維度中，抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生均存在著一定的差距，但抗逆學(xué)生與弱勢(shì)學(xué)生相比各維度的優(yōu)勢(shì)都很明顯.

由圖3還可得到物理探究各維度中，抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生、弱勢(shì)學(xué)生之間得分率的相對(duì)百分比，如圖4所示.從中可見(jiàn)抗逆學(xué)生與弱勢(shì)學(xué)生相比在物理探究能力中的“計(jì)劃探索與制定”維度優(yōu)勢(shì)最明顯，其次是“信息收集與理解”維度;在“結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”維度優(yōu)勢(shì)最不明顯.抗逆學(xué)生在“方案實(shí)施與改進(jìn)”維度中與雙高學(xué)生相比差距最大;在“信息收集與理解”和“結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”兩個(gè)維度中與雙高學(xué)生相比差距最小.結(jié)合兩者數(shù)據(jù)，可得抗逆學(xué)生在“信息收集與理解”和“計(jì)劃探索與制定”兩個(gè)維度的能力強(qiáng)是其之所以抗逆的重要原因.

（三）抗逆學(xué)生與弱勢(shì)學(xué)生在探究各維度中的能力表現(xiàn)對(duì)比

圖5是抗逆學(xué)生與弱勢(shì)學(xué)生在三門學(xué)科的探究各維度中的得分率差值對(duì)比.由圖可見(jiàn)，數(shù)學(xué)學(xué)科各維度的差異均較大且比較穩(wěn)定;化學(xué)學(xué)科中“信息收集與理解”維度差異很小，其他維度差異中等;而物理學(xué)科“信息收集與理解”和“計(jì)劃探索與制定”維度差異較大，“方案實(shí)施與改進(jìn)”和“結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”維度差異迅速減少.可見(jiàn)物理與化學(xué)雖然同屬于科學(xué)，卻表現(xiàn)出不同的規(guī)律，物理對(duì)學(xué)生抗逆的貢獻(xiàn)超過(guò)了化學(xué)對(duì)學(xué)生抗逆的貢獻(xiàn).此外，結(jié)合圖2中各科得分率的相對(duì)百分比，可得到物理學(xué)科中的“信息收集與理解”和“計(jì)劃探索與制定”維度的探究能力強(qiáng)是抗逆學(xué)生從弱勢(shì)學(xué)生中脫穎而出的重要因素.

（四）雙高學(xué)生與抗逆學(xué)生在探究各維度中的能力表現(xiàn)對(duì)比

圖6是雙高學(xué)生與抗逆學(xué)生在三門學(xué)科的探究各維度中的得分率差值對(duì)比.由圖可見(jiàn)，物理與數(shù)學(xué)學(xué)科的趨勢(shì)比較接近，抗逆學(xué)生在“方案實(shí)施與改進(jìn)”維度與雙高學(xué)生差距大一些，在“結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”維度最接近;化學(xué)學(xué)科是“信息收集與理解”維度最接近，“結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”維度差距大一些.也就是說(shuō)，物理與化學(xué)中，抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生的差異情況趨勢(shì)有所不同.相比雙高學(xué)生，抗逆學(xué)生中物理的“結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”能力較化學(xué)強(qiáng)，而化學(xué)中的“信息收集與理解”能力則較物理強(qiáng).

（五）抗逆學(xué)生性別對(duì)各學(xué)科及物理探究各維度的影響

在2019年浙江省初中（八年級(jí)）教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)的2951名抗逆學(xué)生中，女生為1501名，男生為1450名.從圖7中不同性別抗逆學(xué)生各學(xué)科得分率情況看，性別對(duì)抗逆學(xué)生的影響不大，經(jīng)T檢驗(yàn)，僅化學(xué)學(xué)科得分率女生略好于男生有統(tǒng)計(jì)意義上的顯著性，也就是說(shuō)，抗逆學(xué)生的性別與物理探究能力的差異無(wú)關(guān).

圖8是男女抗逆學(xué)生物理探究各維度的得分率情況，雖然看似男生略有優(yōu)勢(shì)，但經(jīng)過(guò)T檢驗(yàn)，物理探究四個(gè)維度的得分率均無(wú)顯著性差異.

三、典型題示例及難度值的影響

以下是綜合考查學(xué)生物理探究能力的典型題示例.在項(xiàng)目反應(yīng)理論（IRT）得到的不同難度值下，我們來(lái)分析抗逆學(xué)生及其他各類學(xué)生得分的表現(xiàn)情況.

典型題：為觀測(cè)水結(jié)冰的過(guò)程，某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：在小試管中倒入適量的水，在水中插入并固定溫度計(jì)，再將此小試管放入加有食鹽的碎冰中冷卻，每隔1分鐘記錄溫度計(jì)的示數(shù)及小試管內(nèi)水的狀態(tài)，結(jié)果如下表.

（1）請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在下面方格中（略）畫(huà)出小試管內(nèi)水的溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像.

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，某同學(xué)認(rèn)為冰是晶體，你是否贊同？

（3）針對(duì)上小題的回答，說(shuō)明理由.

分析：本題全面考查了物理探究中的“信息收集與提問(wèn)、計(jì)劃探索與制定、方案實(shí)施與改進(jìn)、結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”這四個(gè)維度.按照SOLO理論，第（1）小題采用4級(jí)評(píng)分，第（2）小題采用2級(jí)評(píng)分，第（3）小題采用4級(jí)評(píng)分.

根據(jù)項(xiàng)目反應(yīng)理論（IRT）得到的難度值，本題的第（1）小題得1分難度值為-1.34;得2分的難度值為-1.26;得3分的難度值為0.48;難度值區(qū)間范圍為[-3，3].由圖9可知，雙高學(xué)生得3分的人數(shù)比例為60.5%，抗逆學(xué)生則為51.4%，均為各自的最多人數(shù)，而弱勢(shì)學(xué)生得3分的比例僅為8.1%.弱勢(shì)學(xué)生最多人數(shù)比例出現(xiàn)在2分處，為36.7%，另一個(gè)高峰位于0分處，達(dá)35.4%.可見(jiàn)本小題由于得滿分的難度不大，抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生的差距不明顯，但抗逆學(xué)生與弱勢(shì)學(xué)生相比，得滿分的人數(shù)百分比幾乎是弱勢(shì)學(xué)生得0分和1分的總和.

第（2）小題得2分的難度值為0.38，主要考查問(wèn)題解決中的“結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”維度，答案唯一.由圖10可知，雙高學(xué)生有59.9%得滿分，有45.7%的抗逆學(xué)生與37.9%的弱勢(shì)學(xué)生得滿分.這是二選一的判斷填空題，這樣的比例分布也說(shuō)明了三類學(xué)生的差異十分明顯.

第（3）小題得1分的難度值為2.37;得2分的難度值為2.89;得3分的難度值為3.38.得滿分的難度值居然超過(guò)了3，可見(jiàn)這是難度相當(dāng)大的問(wèn)題，三類學(xué)生的錯(cuò)誤率均極高.本小題4級(jí)評(píng)分.由于要得滿分需要三段論嚴(yán)謹(jǐn)推理，故只有17.5%的雙高學(xué)生、8.3%的抗逆學(xué)生和0.9%的弱勢(shì)學(xué)生得1分，得2或3分的學(xué)生就更少了.不過(guò)值得注意的是，在難度值達(dá)到2.37的情況下，雙高學(xué)生的人數(shù)百分比超過(guò)了抗逆學(xué)生的1倍，說(shuō)明雙高學(xué)生中的頂尖學(xué)生比例大幅超過(guò)抗逆學(xué)生中的頂尖學(xué)生比例，如圖11.

四、抗逆學(xué)生物理探究能力影響的啟示

（一）物理探究能力強(qiáng)是抗逆生展示學(xué)業(yè)水平的重要因素

實(shí)證表明，抗逆學(xué)生的物理探究能力明顯強(qiáng)于弱勢(shì)學(xué)生.數(shù)學(xué)的得分率差值最大，其次是物理，這兩者都遠(yuǎn)高于語(yǔ)文和化學(xué)等學(xué)科.這現(xiàn)象有一定的合理性，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位的不足，學(xué)習(xí)的客觀條件受到制約，但邏輯思維能力強(qiáng)、數(shù)理推理能力佳的學(xué)生仍有可能擺脫自身社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位弱勢(shì)的影響，在數(shù)學(xué)和物理這兩門需要較強(qiáng)邏輯思維推理卻不需要太多外部資源支撐學(xué)習(xí)的學(xué)科中展示較好水平.

（二）抗逆生在物理探究的“計(jì)劃探索與制定”維度能力更強(qiáng)

“計(jì)劃探索與制定”維度是抗逆學(xué)生超過(guò)弱勢(shì)學(xué)生的最大優(yōu)勢(shì)，其次是“信息收集與理解”維度.這兩個(gè)維度是物理探究的核心能力，是分析建模的關(guān)鍵突破點(diǎn).數(shù)據(jù)還顯示“結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”是抗逆學(xué)生與弱勢(shì)學(xué)生相對(duì)優(yōu)勢(shì)收斂的維度.這些現(xiàn)象有一定的道理，因?yàn)槲锢硖骄康耐黄瓶诰驮凇坝?jì)劃探索與制定”這個(gè)維度上，而這個(gè)維度的前提是“信息收集與理解”，然后才是“方案實(shí)施與改進(jìn)”.因此，抗逆學(xué)生擅長(zhǎng)于“計(jì)劃探索與制定”也是自然而然之事.

（三）抗逆生與雙高學(xué)生在物理探究能力上總體存在一定差距

雖然抗逆學(xué)生在物理探究的“方案實(shí)施與改進(jìn)”維度與雙高學(xué)生差距更大一些，在“結(jié)果反思與評(píng)價(jià)”維度與雙高學(xué)生最接近，但不管是從物理探究四個(gè)維度的分項(xiàng)得分率圖線總體來(lái)看，還是從各學(xué)科的得分率來(lái)看，抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生的圖線都近于平行折線，與雙高學(xué)生之間存在著較穩(wěn)定的基礎(chǔ)背景式“能級(jí)差”.這說(shuō)明抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生在物理探究能力上差距的本質(zhì)不僅僅是某學(xué)科某能力的差距，更是受社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位的制約，存在著學(xué)習(xí)背景、教育資源、思維品質(zhì)等差異.相信隨著學(xué)生學(xué)習(xí)的深入和閱歷的增加，抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生存在的“能級(jí)差”在成長(zhǎng)路上會(huì)有所收窄.

（四）在物理探究能力上，雙高學(xué)生比抗逆學(xué)生擁有更多尖子生

從示例的典型題答題情況分析，基于IRT模型的難度值小于零或約等于零時(shí)，抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生得分的人數(shù)百分比相近;當(dāng)基于IRT模型的難度值位于1附近時(shí)，抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生得分率均下降明顯，抗逆學(xué)生與雙高學(xué)生存在著一定差距;當(dāng)基于IRT模型的難度值大于2時(shí)，兩者的得分率均顯著下降，抗逆學(xué)生的得分率甚至只有雙高學(xué)生的一半.究其原因，當(dāng)試題難度在中等或以下時(shí)，無(wú)論是抗逆學(xué)生還是雙高學(xué)生，學(xué)業(yè)成績(jī)均處于群體中的前1/4，故差距不大.但當(dāng)難度過(guò)大，處于群體中前1/4的學(xué)生也大部分無(wú)法應(yīng)對(duì)，只有少數(shù)尖子生才能答對(duì)時(shí)，由于雙高學(xué)生中尖子生比例高，就與抗逆學(xué)生拉開(kāi)了差距.

（五）抗逆學(xué)生總體在物理探究能力上無(wú)明顯性別差異

抗逆學(xué)生性別比例女生略多于男生，占比分別為50.9%和49.1%，基本平衡.在各學(xué)科中，男女抗逆學(xué)生的得分率十分接近，僅化學(xué)學(xué)科中女生得分率略高于男生;在物理探究各維度中的表現(xiàn)，男女抗逆學(xué)生均無(wú)顯著性差異.可見(jiàn)總體上，物理探究能力強(qiáng)弱與抗逆學(xué)生的性別無(wú)關(guān).

物理探究能力的培養(yǎng)是個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，它既與學(xué)生物理思維的敏捷性、靈活性、深刻性、批判性和嚴(yán)謹(jǐn)性等思維品質(zhì)有關(guān)，又與學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣以及學(xué)習(xí)策略的形成有關(guān)，需要學(xué)生在較長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)中多次領(lǐng)悟、反復(fù)應(yīng)用，逐漸內(nèi)化為思考習(xí)慣，外化為思維品質(zhì)，因此，學(xué)生的成長(zhǎng)環(huán)境對(duì)它的影響十分巨大.研究抗逆學(xué)生在物理探究能力上的表現(xiàn)，有利于我們進(jìn)一步了解物理探究各維度中學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，有助于我們進(jìn)一步探究抗逆學(xué)生的成功機(jī)制，也有益于我們減少不必要的教育成本，以嶄新的視角探索物理教育新的增長(zhǎng)點(diǎn)，拓寬基于核心素養(yǎng)的物理深度學(xué)習(xí)的探究式學(xué)教模式新思路、新方法.[□][◢]

參考文獻(xiàn)：

[1]張娜，王玥，范文鳳.“抗逆學(xué)生”何以實(shí)現(xiàn)學(xué)業(yè)“逆襲”——基于PISA2015中國(guó)四省（市）學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)表現(xiàn)及其影響因素的分析[J].中小學(xué)管理，2018（10）：52-55.

（本文在數(shù)據(jù)分析方面得到浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2020級(jí)碩士生夏晶的大力支持，特此致謝?。?/p>