陳青雨 桑蘇玲 石星星
(寧夏師范學(xué)院物理與電子信息工程學(xué)院 寧夏 固原 756000)
2018年1月,教育部頒布了《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)),2020年對(duì)其進(jìn)行了修訂.新課標(biāo)中指出學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn),是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力;新課標(biāo)將原先物理學(xué)科中的三維目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢韺W(xué)科核心素養(yǎng)“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”及“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四維目標(biāo)[1].在此背景下,基于新課標(biāo)的學(xué)科核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)就成為現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn).文獻(xiàn)[2]提出應(yīng)從多角度、多方面、多階段、結(jié)合多種形式來對(duì)學(xué)生探究、創(chuàng)新和實(shí)踐進(jìn)行評(píng)價(jià).文獻(xiàn)[3]基于文獻(xiàn)研究法和內(nèi)容分析法構(gòu)建了物理學(xué)科能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.文獻(xiàn)[4]基于布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)構(gòu)建了高中物理核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)體系.文獻(xiàn)[5~7]提出應(yīng)從研制試題入手對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià).文獻(xiàn)[8]借助SOLO理論和試題特點(diǎn)對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)質(zhì)量展開合理評(píng)價(jià).
本文在以上研究的基礎(chǔ)上,基于新課標(biāo)對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求,以SPA理論為指導(dǎo),構(gòu)建了科學(xué)、定量的綜合評(píng)價(jià)方法,并用案例對(duì)此評(píng)價(jià)方法的有效性做了說明.
集對(duì)分析理論(SPA理論)是我國(guó)學(xué)者趙克勤提出的一種全新的系統(tǒng)分析方法,其核心思想是從同、異、反3個(gè)方面來研究集對(duì)的不確定性[9].所謂集對(duì),就是把兩個(gè)有聯(lián)系的集合看成一個(gè)整體,集對(duì)分析也就是分析這兩個(gè)集合的聯(lián)系度[10~12].集對(duì)分析的基本思路是在一定的問題背景下對(duì)所論兩個(gè)集合所具有的特性作同、異、反分析并加以度量刻畫[13].
集對(duì)的聯(lián)系度表達(dá)式為
式中N為集對(duì)所具有的特性總數(shù);S,F(xiàn)和P分別為集對(duì)中兩個(gè)集合相同、相異和對(duì)立的特性數(shù).i,j和k分別表示同一度系數(shù)、差異度系數(shù)和對(duì)立度系數(shù).文獻(xiàn)[9]規(guī)定,S+F+P=N,i=1,k=-1,且有j∈(-1,1).
從集對(duì)分析法提出的核心思想來看,對(duì)于學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)評(píng)價(jià),應(yīng)遵循同、異、反的原則.當(dāng)學(xué)生完全或基本掌握物理學(xué)科核心素養(yǎng)的某個(gè)維度時(shí),那么學(xué)生在這個(gè)維度就達(dá)到了“同”的要求;反之,當(dāng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的某個(gè)維度完全沒有或幾乎沒有掌握,那么在這個(gè)維度上就達(dá)到了“反”的要求;如果結(jié)果在上述兩者之間,則說明達(dá)到了“異”的要求.我們規(guī)定學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的某一維度得分占此維度卷面總分80%及以上時(shí),為“完全或基本掌握”;將占比40%及以下視為“完全沒有或幾乎沒有掌握”;占比在40%~80%之間則為“部分掌握”.
利用上面的方法可以簡(jiǎn)單的對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的各個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià),但是如果想對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)整體有一個(gè)綜合性的統(tǒng)計(jì)就需要更加科學(xué)、系統(tǒng)的方案了.文獻(xiàn)[14]利用集對(duì)分析理論中同、異、反思想提出了一種基于SPA算法的物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方法.對(duì)于普通測(cè)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)時(shí),可以不考慮差異度、對(duì)立度,而只應(yīng)對(duì)集對(duì)分析同一度概念來評(píng)價(jià),對(duì)學(xué)生的成績(jī)可根據(jù)集對(duì)分析的同、異、反理論來評(píng)定,最后對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).
(1)
這里bmn≤1.計(jì)算物理學(xué)科核心素養(yǎng)的綜合成績(jī)可用平均原則確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重W=[W1,…,Wm],由此得到聯(lián)系矩陣R=W×B,R中的元素就是i個(gè)待評(píng)R*的同一度.
得出綜合成績(jī)之后,同樣將學(xué)生在物理學(xué)科核心素養(yǎng)得分總值占理想總值比的80%以及以上視為“完全或基本掌握”;將得分占比40%以及以下視為“完全沒有或幾乎沒有掌握”;占比40%~80%之間視為“部分掌握”.
本文選擇2020年某市某中學(xué)高一年級(jí)第三次月考物理試卷作為研究案例.
首先對(duì)試卷中的物理學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行分析,統(tǒng)計(jì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)各個(gè)維度及其下各個(gè)要素所涉及的題號(hào)和分值情況,為后面計(jì)算學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)得分提供依據(jù).分析結(jié)果如表1所示.
表1 試卷中物理學(xué)科核心素養(yǎng)各個(gè)維度細(xì)則表
我們僅舉物理學(xué)科核心素養(yǎng)的物理觀念維度做一說明.
題目1:有關(guān)牛頓第一定律說法正確的是?
該題目要求學(xué)生了解牛頓第一定律的由來,即伽利略是如何用理想實(shí)驗(yàn)來證明物體所受的合外力和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的關(guān)系的;還要求學(xué)生對(duì)牛頓第一定律的實(shí)質(zhì)及慣性有較深層次的理解.通過分析可以看出,該題考查的是物理學(xué)科核心素養(yǎng)物理觀念維度中的運(yùn)動(dòng)觀念.所以,該題應(yīng)歸為物理觀念維度.
由于本次研究對(duì)象為月考試卷,所以在試卷中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容要求,重點(diǎn)考查了物理觀念、科學(xué)思維和科學(xué)探究3個(gè)維度的情況.
下面,統(tǒng)計(jì)全體學(xué)生試卷中物理學(xué)科核心素養(yǎng)各維度總得分與試卷中物理學(xué)科核心素養(yǎng)該維度總分的比值.將比值滿足對(duì)應(yīng)條件的學(xué)生個(gè)數(shù)填入表2中對(duì)應(yīng)的位置.
表2 試卷中學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的各個(gè)維度得分占比表
統(tǒng)計(jì)全體學(xué)生在試卷中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的綜合得分情況,分析在該試卷中反映出來的學(xué)生的綜合能力.
利用表1對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)各個(gè)維度的劃分,可得出全體高一學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)各個(gè)維度的得分、總得分及百分比.利用理想方案將比值滿足對(duì)應(yīng)占比關(guān)系的學(xué)生個(gè)數(shù)填入表3中對(duì)應(yīng)位置.
表3 理想方案下全體學(xué)生試卷物理學(xué)科核心素養(yǎng)的得分占比表
物理觀念
(2)
科學(xué)思維
(3)
科學(xué)探究
(4)
將式(2)~(4)中的特性數(shù)S1-P3的值分別與特性總數(shù)N進(jìn)行比較,以物理觀念維度為例,由于S1+F1?P1,說明該校學(xué)生在物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的物理觀念維度掌握的普遍較好,中高等要求的學(xué)生(即S1+F1)數(shù)量較多;同理,對(duì)于科學(xué)思維維度和科學(xué)探究維度,處于中等要求的學(xué)生(即F2和F3)數(shù)量比較多.因此,我們可以得出結(jié)論,該校整個(gè)高一年級(jí)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)各個(gè)維度掌握的程度都比較好.
被測(cè)1 307名學(xué)生的各項(xiàng)成績(jī)構(gòu)成的矩陣為A3,1 307,記為
(5)
(6)
即1 307位學(xué)生的成績(jī)與理想方案的比值組成的矩陣.設(shè)各指標(biāo)權(quán)重為
由此等式中的S4,F(xiàn)4,P4可知,總體上該校學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)達(dá)到高等要求的學(xué)生比較少,大約占到了15.30%,中等要求的學(xué)生大約占81.48%,而低等要求的學(xué)生不到4%.
以上是學(xué)生單次月考物理學(xué)科核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)結(jié)果.如果要考查一學(xué)期甚至一學(xué)年的達(dá)成情況,可以根據(jù)學(xué)校每年月考的次數(shù)和每月對(duì)應(yīng)的權(quán)重算出學(xué)生本年度月考物理學(xué)科核心素養(yǎng)總成績(jī).再者,如果將學(xué)生高一到高三每年的月考成績(jī)都做上述的分析,再加上每年的權(quán)重,那么就可以計(jì)算出學(xué)生在高中三年的總成績(jī).這樣不僅可以明顯地看出學(xué)生在高中三年內(nèi)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提高情況,也能清楚直觀地看出該市該中學(xué)高中學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成情況.
本文基于新課標(biāo)要求,以某次月考試卷為例,對(duì)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)達(dá)成情況進(jìn)行了分析;基于SPA理論同、異、反的核心思想,評(píng)價(jià)了學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)各維度和綜合達(dá)成情況.通過研究發(fā)現(xiàn),基于SPA理論的定量評(píng)價(jià),不僅能夠評(píng)價(jià)一名學(xué)生在物理學(xué)科核心素養(yǎng)某個(gè)維度的達(dá)成情況,也能從多個(gè)維度甚至是整體上評(píng)價(jià)多名學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng);再者,SPA理論在評(píng)價(jià)被測(cè)對(duì)象之后,還能對(duì)下次評(píng)測(cè)情況進(jìn)行有效的預(yù)測(cè).SPA理論下的定量評(píng)價(jià),由于其具有的全面性、針對(duì)性和預(yù)測(cè)性等優(yōu)點(diǎn),有望在中學(xué)物理教學(xué)中得到廣泛推廣.