核心素養與高中物理新一輪課程改革（2017）蔡鐵權浙江師范大學課程與教學研究所六個問題一、“核心素養”觀念試圖解決什么問題？二、什么是基于核心素養的學生學習？三、什么是基于核心素養的課堂教學？四、怎樣進行“素養教學”？五、學習進階介紹六、新一輪高中物理課程改革（2017）究竟什么是“核心素養”？“素養不只是知識與技能。它是在特定情境中、通過利用和調動心理社會資源（包括技能和態度）、以滿足復雜需要的能力。例如，有效交往的能力是一種素養，它可能利用一個人的語言知識、實用性信息技術技能、以及對其交往的對象的態度。”——OECD(2005)Thedefinitionandselectionofkeycompetencies[ExecutiveSummary].一個“核心素養”（keycompetency）必須滿足三個要件：1.對社會和個體產生有價值的結果；2.幫助個體在多樣化情境中滿足重要需要；3.不僅對學科專家重要，而且對所有人重要。——OECD(2005)Thedefinitionandselectionofkeycompetencies[ExecutiveSummary].素養與核心素養是高級能力與人性能力。所謂“高級能力”是人面對復雜問題情境時做出明智而富有創造性的判斷、決策和行動能力。即列維和莫奈所謂的“專家思維”，即像專家一樣去思考。知識記憶能力、技能熟練操作等凡機器能替代的能力均不在“高級能力”之列。所謂“人性能力”即建立在人性、情感、道德與責任基礎上的能力。素養作為能力，是道德的、負責任的。“‘人性能力’……其中便包括‘道德’。”有素養的人，不僅是有創造性的人，而且是對其行為負責任的人。

核心素養的“時代性”意指它是因應信息時代需要而誕生的“新能力”。用歐盟的說法，它是“新基本技能”。核心素養的“綜合性”意指它是知識與技能、過程與方法、情感態度價值觀“三維目標”化為一體的整體表現。核心素養的“跨領域性”(transversality)既指其超越學科邊界的跨學科性，又指其應用于不同情境的可遷移性，還指其連接學科知識與生活世界(真實情境)的“可連接性”。核心素養的“復雜性”既指其立足復雜情境、滿足復雜需要的特性，又指其為復雜的、高級的心智能力，即“心智的復雜性”(mentalcomplexity)。四對關系：（一）素養與知識素養不是知識，知識的積累不必然帶來素養的發展。倘若秉持僵化、凝固的知識觀，并以灌輸、訓練的方式教授知識，知識的積累反而導致素養的衰減甚至泯滅。但素養離不開知識，沒有知識，素養就是無源之水、無本之木。伴隨知識社會的到來，知識的價值正與日俱增。在信息時代，怎樣讓知識學習過程成為素養形成過程?首先，轉變知識觀，不再把知識當作“客觀真理”或“固定事實”，而使之成為探究的對象和使用的資源。即使處在工業時代的杜威都說:“知識不再是穩定的固體，它已然液態化了。”那么在今天的信息時代，知識就更加變動不居了。再把學生當“活的圖書館”(布魯納語)去儲存知識，非但不能發展素養，還會從根本上摧毀學生人格。其次，將知識提升為觀念(ideas)。就學科而言，將學科知識提升為學科觀念(disciplinaryideas)。信息時代，知識的衰減和更新速度空前加快，但知識所體現的觀念或思想卻相對穩定。因此，舍棄繁瑣卻無法窮盡的“知識點”，精選核心學科的“大觀念”(bigideas)，并聯系學生的真實生活情境展開深度學習，是信息時代課程內容選擇的基本原則———“少而精”(lessismore)原則。再次，尊重學生的個人知識。所謂“個人知識”，即個體在與學科知識和生活世界互動時所產生的自己的思想或經驗。信息時代即自由創造知識的時代。尊重個人自由就是尊重個人創造知識的權利。如果說工業時代的波蘭尼(MichaelPolanyi)就已經敏銳意識到“個人知識”(personalknowledge)的重要性的話，那么在今日的信息時代，崇尚個人知識已成為時代特征之一。學生的個人知識是其素養的基礎、前提和載體。沒有個人知識，斷無素養形成。學生的學科素養建基于其學科思想。學生的跨學科素養建基于其生活理解與體驗。因此，尊重學生的個人知識是發展學生素養的關鍵。最后，轉變知識學習方式，倡導深度學習與協作學習。知識+實踐=素養。一切知識，惟有成為學生探究與實踐對象的時候，其學習過程才有可能成為素養發展過程。因此，轉變知識學習方式是素養發展的前提。讓知識學習過程實現批判性思維與社會協作的連接。為此，一要倡導深度學習(deeperlearning)，讓知識學習成為批判性思維和問題解決的過程;二要倡導協作學習(collaborativelearning)，讓知識學習成為交往與協作，即集體創造知識的過程。（二）素養與情境實踐乃素養之母。一切實踐均植根于情境之中。因此，素養的形成和發展與情境存在密不可分的關系。首先，素養依賴情境。素養是一種復雜、高級、綜合、人性化的能力。其形成與發展只能在智力、情感和道德上真實的情境之中。倘離開真實情境，可能有知識技能熟練，斷無素養發展。“21世紀的工作，知識植根于情境，且分布于共同體之中，而非抽象的、孤立于個體的。”隨著信息時代的到來，知識的情境性日益增強。核心素養的培養與發展，離不開情境學習。所謂“情境學習”(situatedlearning)，即“通過學徒制與導師制，基于真實的、現實世界的任務而學習。”這一方面是指將知識與真實的、現實世界的情境連接起來去學習，另一方面是指學習者能夠與特定領域的專家(如科學家、工程師等)結成共同體，接受專家的指導，對真實任務進行“合法的邊緣參與”，由此從事真實的學習。正是在真實的情境和真實的學習中，知識得以創造，素養獲得發展。其次，素養超越情境。信息時代，知識日益情境化，情境(生活與工作)日趨復雜化。惟有將知識植根于情境，才能找到知識學習的意義，促進素養發展。“為遷移而教”(teachingfortransfer)在信息時代煥發新生命，富有新內涵。一方面，惟有將知識學習與真實情境聯系起來，并以“做課題”的方式而學習，知識的遷移性才可能增加，素養也才能發展。“課題(projects)可使學生在學科知識與其應用之間建立即時聯系。”“如果學習情境與所學習的材料能夠得以應用的現實生活情境相類似，那么學習就能得到最大化”，另一方面，素養一經形成，又能超越具體情境的限制，廣泛應用于不同情境之中，且適應情境的不斷變化。知識的遷移性孕育著素養的遷移性。這意味著促進素養發展的知識學習需要與多樣化的情境相聯系，使其遷移性獲得最大化。再次，核心素養的形成與發展需關注虛擬環境及其對教育和人的發展的影響。由于信息技術的迅猛發展和廣泛應用，21世紀社會環境和學習情境的一大特點是虛擬環境(virtualenvironment)和現實世界的互動與融合。借助信息技術，人們不僅可以超越時間、空間、身份限制與人交往，由此擴大與加深自己的經驗，而且可以模擬和創造現實世界不可能存在的事物和現象，從而擴充和增強了現實世界。在信息時代，個人生活、社會生活和職業世界日益存在于“增強現實”之中。所謂“增強現實”(augmentedreality)，即“由現實的與數字化的人、地方和物體相互交織而創造的模擬經驗”。虛擬環境和“增強現實”對人的發展提供了新的機遇與挑戰。人們有可能深陷虛擬環境和“增強現實”而不能自拔，由此導致身份危機并逃避現實。但倘若正確而恰當運用虛擬環境和“增強現實”，人們的經驗和身份將得到空前擴充與深化，將更加自由與開放。學校教育惟直面這種挑戰，才有助于學生核心素養的形成與發展。（三）素養的表現探索素養與表現(performance)的關系，是理解素養內涵的重要方面。這對核心素養的教學和評價尤其重要。首先，素養與表現存在重要區別。素養是一種將知識與技能、認知與情感、創造性與德性融為一體的復雜心理結構。它遵循的基本原則是“心靈”(mind)原則。表現是在特定情境和條件下的外部行為呈現。它遵循的基本原則是“行為”(behavior)原則。二者的區別顯而易見。漠視這種區別，會導致對素養的誤解與誤判，阻礙素養發展。其次，素養與表現具有內在聯系。素養是表現的基礎和源泉。倘漠視不可直接觀察的素養，只關注人的外部行為表現，必然走向行為主義的“表現模式”(performancemodel)。當教育基于“表現模式”的時候，必然走向機械化與訓練化。另一方面，素養總會以某種方式獲得表現，當表現被恰當理解和使用的時候，它可以成為判斷素養發展水平的標志之一。再者，恰當的表現對素養具有開掘源泉的作用，會促進素養發展。正如布魯納所言:“素養需要擁有表現‘出口’(aperformanceoutlet)，教師的任務是發現該‘出口’。”倘漠視素養的表現之維，必然走向神秘主義的素養觀，由此導致素養教育的空泛與虛妄。

再次，素養與表現的關系具有復雜性。素養與表現之間不是徑直的、線性的、一一對應的。素養的表現受種族、文化、習俗、語言、性別、個性、具體情境等因素的影響，因此，一種素養可能有多種表現。由于外部行為表現本身具有綜合性，一個表現可能體現了多種素養。同樣的表現，可能體現了不同的素養，如兩個學生的數學成績相同，但有可能體現了不同的數學素養。有的素養可能尚處于潛能狀態，暫時未獲得表現。有的表現有可能是機械記住了外部的“表現要求”，未必體現了相應的素養，如按外部要求機械做出了“協作行為”，但未必就具備了協作素養。布魯納曾說:“從表現直接推斷出素養，即使并非不可能，那也是極為困難的。”很可能是注意到由素養到表現的滯后性與復雜性，諾丁斯(NelNoddings)指出:“對素養而言，表現是既非必要又非充分的標準。”為形象理解素養與表現的關系，我們可以大致提出一個冰山模型。冰山水面之上的部分是表現，但大部分素養并未表現出來，伏在水面之下。冰山水面之上和水面之下的部分當然存在內在聯系，但哪些部分浮出水面又受外部環境和條件的限制。核心素養的教學和評價既應明智理解冰山水面之上的表現部分，又應小心呵護大部分伏在水面之下的素養部分，還要恰當處理二者的關系。(四)核心素養與基本技能

以4C’s為代表的21世紀信息時代的核心素養，與農業和工業時代以讀寫算(即傳統3Ｒ’s)為代表的基本技能，是什么關系?這是理解核心素養內涵、構建信息時代教育的又一問題。首先，“基本技能”與“基本知識”(所謂“雙基”)不是凝固不變、普遍有效的，而是隨時代變遷不斷發展、變化的。傳統讀寫算等技能和學科知識，大多誕生于18世紀以后且與工業時代相適應。當人類邁入信息時代以后，數字素養、批判性思維、創造性、交往、協作等“核心素養”或“21世紀技能”日益成為“基本技能”。一些新興的學科知識如信息科技也正在成為“基本知識”。其次，核心素養與傳統“雙基”是一種包含、融合和超越的關系，而非簡單疊加。核心素養并不排斥傳統“雙基”。我們從世界著名核心素養框架來看，均未排斥傳統“雙基”。如美國“21世紀學習框架”專門列出了“核心學科”，OECD框架和歐盟框架均關注閱讀、數學、科學等學科素養。這里需要作出的改變“不是將常規認知技能(如基本算術運算)的學習從課程中剔除。恰恰相反，根本變化是不再把簡單技能的熟練視為為工作和生活準備的終結目標，而是將這些常規技能用作掌握未來職場所珍視的復雜心智操作的基底。”即是說核心素養包含并超越了傳統“雙基”，將之視為構成要素。再次，“雙基”的學習方式需根據核心素養的要求而發生根本改變。核心素養本質上是解決復雜問題的能力。這只能通過讓學生置身真實問題情境，親歷復雜的問題解決過程而培養。這里有沒有“雙基”的掌握與熟練?當然有。但這是學生在解決問題的過程中間接獲得的。這里再一次驗證了杜威在100年以前說過的名言:知識的學習是探究活動的“副產品”。當“雙基”的學習成為間接過程和解決復雜問題的“副產品”的時候，“雙基”的熟練與核心素養的發展就成正比關系。當“雙基”的學習脫離探究與實踐而直接進行(通過直接教學而“內化”“雙基”)的時候，“雙基”的熟練就與核心素養的發展成反比。素養本位的課程改革并不反對知識技能的熟練，反對的是這種“熟練”以泯滅學生的個性和創造性等核心素養為代價。OECD組織關于核心素養的示意圖基于這一理論框架，項目組最終確定了核心素養的內容體系。圖6低階與高階認知能力的關系從布盧姆(B.S.Bloom)弟子安德森(L.W.Anderson)修訂的“新版教育目標分類學”看來，教育目標是由金字塔的基底起始向塔頂發展的“①記憶、②理解、③應用、④分析、⑤評價、⑥創造”6個層次構成的(圖6)。起始的①②③是“低階認知能力”，爾后的④⑤⑥是“高階認知能力”。哪些“核心素養”？所有框架都提到的素養共有4個：合作（Collaboration）交往（Communication）信息通訊技術素養（ICTliteracy）社會和文化技能、公民素養（Socialand/orculturalskills,citizenship）大多數框架都提到的素養4個：創造性（Creativity）批判性思維（Criticalthinking）問題解決（Problem-solving）開發高質量產品的能力或生產性（Developqualityproducts/Productivity）從傳統文化中發掘核心素養從現實需求中歸納核心素養“核心素養”的實質1.指向于培養21世紀信息時代、知識社會、全球化時代的“新人”。2.將知識與技能用于解決復雜問題和處理不可預測情境所形成的能力和道德。3.既包括跨學科核心素養，又包括學科核心素養。本次課程標準修訂的重大主題：

從“三維目標”到“核心素養”1.解決“三維目標”的割裂問題。2.實現我國課程目標的科學化與具體化。3.由于核心素養本身包含了探究過程，有可能帶來教學方式的根本轉變。4.體現課程改革的時代性和國際視野。5.落實“立德樹人”的根本要求。根據學科核心素養，根據學生的認知規律，根據學科的特點，根據學科的課程性質，根據課程標準中的課程理念和總目標，確定學科教學時的教學目標阻礙核心素養發展的學習方式死記硬背、機械訓練式的接受性學習；“儲蓄式學習”；“輸入式學習”（input-outputmodel）。四種學習1.深度學習2.非認知學習3.跨學科主題學習4.連接學習1.“深度學習”所謂“深度學習”（deeperlearning），是指將知識與技能在真實情境中用于解決問題，以發展批判性思維、創新能力、合作精神、交往能力以及“學會學習”等認知策略。“21世紀技能”1.元認知與知道如何學習；2.創造性與創新意識；3.批判性思維與問題解決；4.系統思維；5.交往能力：包括聽、說、寫和非言語交際；6.合作精神與尊重差異的工作能力；7.信息管理和數字媒體的應用。2.“非認知學習”所謂“非認知學習”（noncognitivelearning）,是指對“非認知技能”（noncognitiveskills）的學習。“非認知技能”包括“人際技能”（interpersonalskills）（如復雜交往、社會技能、團隊工作、文化敏感性、處理差異、等等）、“個人技能”（intrapersonalskills）（如自我管理、時間管理、自主性、適應性、執行力、等等）。“非認知學習”屬于社會-情感性學習，它與各種認知性學習緊密相聯，但性質不同。種種研究表明，對許多學生而言，“非認知學習”及技能與學術性技能相比，更預示著長久成功。“生產性性向與行為”（productivedispositionsandbehaviors）1.生產性自我概念：自我知識、自尊，自我效能感；2.自我管理：目標制定、時間管理、學習技能、精確與準確、堅持性、能動性/自我導向、智慧、任務完成；3.有效的組織與社會行為：領導力、靈活性/適應性、責任心、倫理性。——ConnectEd(2012).CollegeandCareerReadiness:WhatDoWeMean?AProposedFramework.TheCaliforniaCenterforCollegeandCareer.P.15.3.“跨學科主題學習”所謂“跨學科主題學習”，是指超越學科界限，結合個人、社會和學科的需要，生成探究主題，圍繞主題進行探究的過程。4.“連接學習”所謂“連接學習”（linkedlearning），是指將高中階段與大學、職業生涯和公民生活有機聯系起來的學習。這類學習是幫助高中生更好地適應大學生活、職業世界和市民生活的基本保障。通過“連接學習”，學生可以形成和發展“大學知識”（collegeknowledge）、生涯意識和職業能力、參與市民生活的能力。——WilliamC.Symonds,RobertB.SchwartzandRonaldFerguson,February2011.PathwaystoProsperity:MeetingtheChallengeofPreparingYoungAmericansforthe21stCentury.ReportissuedbythePathwaystoProsperityProject,HarvardGraduateSchoolofEducation.5.項目學習“基于項目的學習”是讓學生們對他們所感興趣的一個重要問題用一段時間來進行調查研究，并在研究過程中開展合作，在這個過程中，學生學到了科學概念，運用了學習技術，創造了成果。項目學習的特征，首先，驅動性問題組織和引導了教學任務和活動。其次，學生參與探究并解答他們的問題。第三，學生、老師和社會成員就這個問題進行合作研究。第四，學生使用學習技術來進行探究，創造出實物產品，進行合作和獲取信息。這一系列的實物產品能解決所提出的問題。6.混合式學習

混合式學習的定義分為三個部分，首先，混合式學習是正規的教育項目，學生的學習過程至少有一部分是通過在線進行的，在線學習期間學生可自主控制學習的時間、地點、路徑或進度；定義的第二部分是學生的學習活動至少有一部分是在家庭以外受監督的實體場所進行的；定義的第三部分是學生學習某門課程或科目的學習路徑模塊，要與整合式學習體驗相關。STEM是科學、技術、工程、數學（Science、Technology、Engineering、Mathematics）英文單詞首字母的縮寫.我們可以這樣來認識STEM：首先，STEM是分科的，它代表著科學、技術、工程、數學四門獨立的科學領域；其次，STEM又是整合的，這或許是今天強調和重視STEM時最為看重的；再次，STEM還是延伸和擴展的。7.STEM學習STEM教育課程計劃旨在使學生參與以活動、項目和問題解決為基礎的學習，它提供了一種動手做的課堂體驗。學生在應用所學到的數學和科學知識來應對世界重大挑戰時，他們創造、設計、建構、發現、合作并解決問題STEM整合教育遠不是單獨的、定義明確的經驗，它包括一系列不同的體驗，涉及一定程度的聯系。這些體驗可能發生在一個或者或幾個課時內，貫穿整個課程，體現在單一學科或整個學校中，也包含于課外活動中。從中可以得到三點重要啟示：整合必須明確，支持學生學習單個學科的知識，整合并不一定越多越好。從目前的發展情況看，STEM教育本身也在不斷的擴展和延伸。首先，STEM教育發端于美國，但現在已經不斷的出現在其他國家的教育改革中，如英國、芬蘭、澳大利亞、贊比亞，包括拉丁美洲與加勒比地區等STEM教育本身也在擴大。如全球STEMx教育大會名稱中STEM后的x就是最明顯的擴大，這里的x代表著計算機科學、計算思維、調查研究、創造與革新、全球溝通、協助及其他不斷涌現的21世紀所需的知識與技能。以STEAM模型為中心的技術教育課程設計，正成為當前韓國技術教育發展的最新動向。A即“藝術”（Arts）。STEM教育的實施正在越來越多地與教育信息與通信技術（ICT）結合，而后者的引入為STEM教育的實施提供了更為豐富的方式和途徑。STEM教育已經從最初關注或集中于高等教育，到逐步下移至中小學教育乃至幼兒園活動，從國家競爭力人才的培養擴展至學習方式的變革。STEM四個學科的介紹：科學是對自然界的研究，包括與物理、化學、生物有關的自然法則，以及與這些學科相關的事實、原則、概念或習俗的處理與利用。科學是伴隨時間而積累起來的知識，以及通過科學探索過程而產生的新知識。科學知識可為工程設計過程提供信息。STEM四個學科的介紹：技術，從嚴格意義上來講，并不是一門學科，它由創造和運行技術產品的人力、組織、知識、程序、設備等整個系統組成，包括技術產品本身。在歷史上，人們穿在技術以滿足其欲望和需要，大多數現代技術是科學和工程的產物，技術工具在科學和工程這兩個領域被應用。STEM四個學科的介紹：數學研究量、數和空間的模式以及相互關系。它不像科學那樣需要尋找實證性數據去證明或推翻論點，數學中的論點通過基于基本假設的邏輯論證予以證明/邏輯論證本身和論點是數學的一部分。與科學一樣，數學中的知識也會增長，但不同于科學的是，數學中的知識不會被推翻，除非基本假設被改變。數學被廣泛運用于科學、工程和技術領域凱洛夫《教育學》的教學本質觀1.間接性；2.有領導；3.有教育性。由于過度強調了知識的“客觀真理性”、學生學習的間接經驗性、教師教學的“講授主義傾向”，由此剝奪了教師與學生的知識創造權利和機會。教學變成了人的異化和奴化過程，知識技能越熟練，人的素養越低。怎樣的教學才是“素養教學”？杜威、皮亞杰、維果茨基、布魯納、達克沃斯（EleanorDuckworth）、加德納（HowardGardner）……“素養教學”要義之一：

教學即研究反思“班級授課制”的實質夸美紐斯→赫爾巴特→凱洛夫→中國我國課堂教學總體上處于工業化初期到中期水平（“粗加工”、“大規模”、追求高效、缺乏創造……），亟待根本轉型。19世紀末、20世紀初美國的課堂20世紀50年代美國的課堂今日美國教學一瞥教學即師生合作進行的真實研究第一，教學是一種關系。第二，教學是一種探究與創造。“教學即研究”的范圍1.教師與學生合作研究學科及生活；2.教師研究學生的思想，把教學變成學生研究；3.教師幫助學生做研究。關鍵要點：打破傳統的知識分工，將研究方式轉化為教學方式打破知識的舊式分工：有人創造知識，有人傳授知識，有人接受知識。將專業人員（數學家、科學家、畫家、歌唱家、哲學家…；有創造性的工程師、醫生、企業家、工人、農民、商人…）的研究方式，轉化為教學與學習方式。二者的區分：不在有無探究或探究的比例、程度存在區別；而在于探究的主體和意義不同。“素養教學”要義之二：

學科即問題問題情境：充滿不確定性的情境杜威：“問題表示通過探索，把一個不確定的情境，轉化為確定的情境。”“問題并不是一個人加諸自己或別人強加的、要他去完成的一項任務，就像在學校作業中那個被稱為算術的‘問題’。”（Dewey,1938,Logic:ATheoryofInquiry,Chapter4）。沒有開放性的問題是“虛假問題”。伽達默爾：“每一個問題必須途經這種使它成為開放的問題的懸而未決通道才完成其意義。每一個真正的問題都要求這種開放性。如果問題缺乏這種開放性，那么問題在根本上說就是沒有真實問題意義的虛假問題（Scheinfrage）。我們在教育問題里看到了這類虛假問題，這里問題的困難和荒謬在于它們是沒有真正提問者的問題。”（同上，467頁。）問題情境的內涵：

“虛擬情境”直面“虛擬世界”（virtualworld）1.關注“結構不良領域”（ill-stuctureddomains）2.強調個體知識結構的獨特性：每一個人都有自己的知識結構。“許多個月亮，許多種知識”。“素養課程”的內容要求之三：關注信息技術情境下的課程內容變化。課堂教學“三境界”課堂教學=問題解決怎樣進行“素養教學”？解決兩大問題1.凱洛夫《教育學》中的灌輸教學問題。2.新課程改革以來出現的“虛假探究”、“虛假自主”、“虛假合作”現象。六個主張主張一：始終堅守教育民主“民主不只是政府組織形式，而且是個人的、私人的生活方式。”（杜威語）“創造性的民主”（杜威語）“啟蒙與救亡的雙重變奏”（李澤厚語）主張二：始終倡導生活探究課程常態開展綜合實踐活動課程主張三：始終倡導學科探究教學主張四：始終促進教師的專業發展與自由發展教師即研究者。教師的專業自主權建基于“學科教學知識”。LeeShulman,“ThoseWhoUnderstand:KnowledgeGrowthinTeaching.”EducationalResearcher,1986,15(2),4-14.主張五：始終研究、尊重學生的學科思想并促進其發展“學科核心素養”通過學生的學科思想體現出來。關注“錯誤”的價值、“不知”的價值。教師的重要專業素養：“無知的知識”。主張六：結合學科特點，關注信息技術背景下的教學特點不崇拜、不跟風、不追求時尚。審慎思考信息技術背景下本學科的研究方式和教學方式的新特點、新變化。讓我們的學生跟上時代步伐。五、學習進階介紹

近年來，“學習進階(learningprogressions)”研究成為西方科學教育領域的一個研究熱點。2004年《加拿大科學、數學與技術教育雜志》第4卷第1期專刊發表關于學生長期科學概念發展的學習進階的研究報告。2005年美國國家理事會(NRC)的報告《建立州科學評價體系》中提出學習進階可能是更好地解決評價、課程以及教學連貫性的工具的觀點。自2005年以來，美國自然科學基金(NSF)持續資助了關于學習進階的研究，到2008年，它已經至少建立了15個不同的研究組來開發和研究K一12年級的科學領域的學習進階。2009年美國自然科學基金(NSF)又資助召開了全美“學習進階”研究專題研討會。同年，國際著名《科學教學研究雜志》(JournalofResearchin

ScienceTeaching)第46卷第6期專刊討論了該主題。2012年，美國新一代科學教育標準的前期框架《K-12科學教育的框架：實踐、交叉觀念和核心概念》(AFrameworkforK-12ScienceEducation：Practices，CrosscuttingConcepts，andCoreIdeas)，以學習進階的形式呈現學科核心觀念和科學實踐的學段發展，并將之運用到評價領域。2013年5月正式頒布的美國《新一代科學教育標準》則貫穿著學習進階研究的成果和思想，學習進階是其中不可或缺的關鍵詞。2O世紀70～80年代個人概念／迷思概念及2O世紀8O年代后的概念轉變研究的熱潮。從1980年開始，許多研究者開始提出并強調概念轉變(conceptual

change)的學習，逐步形成了一些有代表性的概念轉變理論。個人概念的研究發揮的是對學生的學習和發展進行描述的功能，而概念轉變的研究發揮的是對學生的學習和發展進行解釋的功能，那么，當人們將概念轉變研究的時間單位拉長，并對概念轉變的模式進行整合，就能對一段時間內的概念轉變的模式建構認知模型，這就是學習進階的研究。而這樣的研究將發揮其對學生的學習和發展進行預測的功能。研究者們逐漸從概念轉變的研究轉向了學習進階的研究。學習進階的定義學習進階是對一段時期內兒童學習或者探究某主題時，其思維方式(wayof

thinking)的連續且不斷精致化發展的描述。學習進階包含的要素：大觀念；心理結構的進階變量和進階層級；學生表現(學生外顯的行為表現)；評價示例(包括賦分標準等)。學習進階研究的特點：圍繞核心概念建構；刻畫學生知識和能力的不同層級；通過學習表現呈現層級發展的證據；體現課程和教學的影響。學習進階研究啟示首先，學習進階的研究屬于縱向研究的范式。這啟示我們的科學教育研究和實踐都應該不僅是關注一個時間點，而應該用更系統和長遠的眼光更結構化地進行課程、教學乃至評價的設計。例如，可以引導我們將研究和實踐的重心從關注單課時教學到關注單元整體教學、基于模塊整體的教學、跨必修和選修、跨年級以及跨學段的層級發展。其次，學習進階的研究提倡的是基于學生實證的研究思想。這對于我們有兩方面的啟示：一是在我們認真研究西方科學教育界在學習領域積累的研究成果如何為我所用的同時，我們需要深入研究我國現有教育體制下學生的學習及其規律，形成我們自己的學習領域的研究成果；二是它對我國的科學課程設計具有重要的啟示作用。它明確了科學課程設計不只是按照學科邏輯進行的本體設計，更重要的是需要加人學生對學科理解不斷發展的證據，以便建構能夠真正促進學生發展的課程。再次，學習進階的研究關注學生的具體學習表現。這對于我們也有兩方面的啟示：一是引發深刻反思我們的日常教學，課堂上學生的“錯誤”表現對于我們有著重要的意義，不只是經驗上的，更是研究上的；二是如何分析學生學習表現的問題，學習進階的研究很好地說明了過程性的、基于項目反應理論的測量評價的價值，同時啟示我們的測試題開發不僅應該能夠評價學生學習的結果，更重要的是能夠解釋這一結果所反映的學生知識和能力的狀態。最后，西方科學教育界對于學習進階的研究目前也仍然處于起步階段。學習進階的研究將最終帶來課程、教學和評價領域的變革。我們應該密切注視這方面的研究動態，尤其是2013年5月美國正式頒布《新一代科學教育標準》以后，美國和世界各國所掀起的科學教育新一輪改革，在這種改革中，學習進階是其中一個十分重要的核心內容。2011年7月，美國國家研究理事會正式發布了新版科學教育框架《科學教育框架：實踐，交叉概念和核心概念》。該框架為科學教育新的標準的制定提供了指南，并進而引領有關科學教育的課程、教學指導、評價和教師專業發展標準的修訂。各學科致力于培養學科核心素養，如高中物理的物理核心素養包括：“物理觀念”、“科學思維”“實驗探究”、“科學態度與責任”物理觀念形成經典物理的物質觀、運動觀、能量觀、相互作用觀等，能用其解釋自然現象和解決實際問題；初步具有現代物理的物質觀、運動觀、能量觀、相互作用觀等，能用這些觀念描述自然界的圖景。科學思維具有構建理想模型的意識和能力；能正確使用物理思維方法，從定性和定量兩個方面進行科學推理、找出規律、形成結論，并能解釋自然現象和解決實際問題；具有使用科學證據的意識和評估科學證據的能力，能使用證據對研究問題進行描述、解釋和預測；具有批判性思維的意識，能基于證據大膽質疑，從不同角度思考問題，追求科技創新。實驗探究具有科學探究意識，能發現問題、提出合理猜測；具有設計實驗探究方案和獲取證據的能力，能正確實施實驗探究方案，使用各種科技手段和方法收集信息；具有分析論證的能力，會使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋實驗探究結果和變化趨勢；具有合作與交流的意愿與能力，能準確表述、評估和反思實驗探究過程與結果。科學態度與責任能正確認識科學的本質；具有學習和研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，尊重他人，能基于證據和邏輯發表自己的見解，實事求是，不迷信權威；在進行物理研究和物理成果應用時，能遵循普遍接受的道德規范；理解科學·技術·社會·環境的關系，熱愛自然，珍惜生命，具有保護環境、節約資源、促進可持續發展的責任感。選修II課程

選修II課程是學生自主選擇修習的物理課程，學校可根據學生的興趣愛好、學業發展、職業傾向等選擇性開設。本系列的課程應關注學生的興趣和特長;關注課題探究與實踐性:關注課程對學生視野的拓展。此系列所列的三個模塊的內容只是一種參考，學生可選擇課程學習。1.《選修II一1》(物理學與社會發展)

本模塊由“物理學改變了人類的認識”、“物理學與社會變革”、“物理學與公民生活”三個主題組成。1.1物理學改變了人類的認識

內容標準

1.1.1了解古希臘的宇宙觀與中國古代的宇宙觀。通過查找文獻，理解哥白尼日心說對人類宇宙觀的沖擊。通過閱讀，了解開普勒定律對牛頓發現萬有引力定律的重要作用。1.1.2了解伽利略的實驗法和邏輯方法對近代力學誕生的貢獻。了解以牛頓力學為代表的經典物理的成就和局限性。1.1.3了解熱力學定律產生背景及其對社會的影響和意義。

1.1.4了解發現奧斯特電流磁效應現象的意義。1.1.5了解發現法拉第電磁感應定律和楞次定律的意義。理解經典電磁理論建立的思維特點。1.1.6了解19世紀末物理學的三大發現對于近代物理學革命的意義1.1.7通過對量子論認識特點的學習，了解波粒二象性的物理思想，體會經典物理對物質本性認識的局限性。1.1.8了解相對論的時空觀，理解質能守恒的意義。活動建議C1)通過了解牛頓建立萬有引力定律的艱苦歷程，理解數學方法對物理學發展以及對人們探索自然奧秘的作用。C2)通過案例分析，討論物理熵的物理意義與信息嫡的社會意義。C3)通過查找資料，理解普里高津《耗散結構》理論的基本思想，掌握系統進化與能量退化的物理意義和哲學意義。C4）通過師生沙龍，討論經典統計與量子統計的區別。C5)通過主題為“光的典型干涉實驗與光粒子性的概率分析”的讀書匯報，深刻理解微觀世界量子化的本質特征。1.2物理學與社會變革內容標準1.2.1了解從蒸汽機的發明到第一次工業革命的發展歷程。舉例說明蒸汽機在社會生產中的應用實例。1.2.2通過實例，了解電磁學發展對第二次工業革命的推動作用。1.2.3通過實例，了解集成電路的進展，了解微電子技術的應用及其產業規模對社會經濟的重大影響。1.2.4了解信息技術的發展對人類生產生活和經濟社會發展產生的重大影響。1.2.5知道激光技術，知道光纖通信技術。1.2.6了解現代通信技術對社會經濟、科技開發和教育的重大貢獻。活動建議C1)組織參觀或上網查詢汽車制造廠，了解汽車發動機的我國自主品牌與國外壟斷品牌的比例。C2）組織參觀或上網查詢氣象站，了解當地空氣指數與工業發展的關系。C3)組織參觀或上網查詢當地高新工業園區，了解高新技術的競爭優勢。C4)通過查找資料、了解LED的基本原理及其在照明中的應用。C5）通過閱讀，了解李約瑟先生的巨著《中國科學技術史》的基本內容及其對弘揚中華文化的偉大意義。1.3.物理學與公民生活

內容標準1.3.1列舉熱學原理在生產生活中應用實例。了解太陽能技術的最新進展。1.3.2列舉微電子技術在生產生活中的應用實例。初步了解電視廣播和電視機的工作原理，了解電視廣播技術的最新進展對人類生活的影日向。1.3.3了解電腦、手機等大致發展歷程及其對現代生產生活方式的影響。1.3.4知道模擬信號與數字信號的區別。了解信息傳播、處理和存儲技術的發展。了解網絡技術對經濟、社會的影響。1.3.5列舉光學在現代生產生活中的應用實例。了解光纖通信技術的最新進展。x.3.6了解核技術在現代人們生活中的應用。了解原子核技術的發展對人類生產生活的影響。活動建議C1)實地考察或上網查詢，了解電冰箱、分體空調或中央空調機的共性與區別。C2）實地考察或上網查詢，了解手機發射塔基的結構及手機通訊的基本原理。C3)利用計算機多媒體技術制作具有自己個性化的網頁。C4)實地考察或網上查詢，了解核能發電站大致結構及工作原理。

2.1物理與健康

內容標準2.1.1了解物理學在醫學診斷和醫學治療中的應用2.1.2了解B超、彩超、CT、核磁共振、心電圖等醫療設備在醫療檢查中的作用。2.1.3了解聲的反射在B超中的應用。

2.1.4了解多普勒效應在彩超中的應用。2.1.5了解人體各個組織對X光的穿透性差異。2.1.6了解CT掃描的基本原理。2.1.7了解物理治療與生化治療。2.1.8了解激光的特性及其在治療中的作用，知道常見的激光治療方式。2.1.9了解放射性在醫學中的應用。2.1.10了解一些典型射線的特性，知道放射現象的應用及防護。活動建議C1）制作醫療知識小板報，展出所知道的檢測手段，并進行班級評比。

C2)觀看影片，了解蝙蝠如何利用回聲探路。C3)對照胸片講解組織，并在課后自己動手初步繪制部分人體胸片。C4）查閱資料，列舉所知道的物理治療方法，并對這些方法進行分類，進行小組討論，交流發言。C5)觀看影片，了解如何利用激光矯正視力。C6)觀看科教片，了解B超、CT、彩超、核磁共振及心電圖的檢查過程。2.2物理與新能源內容標準2.2.1了解新能源開發的大致歷程及必要性。2.2.2知道太陽能技術的基本原理，知道太陽能利用的常見方式。2.2.3了解太陽能的應用領域及應用前景。2.2.4知道原子與原子核的結構，了解愛因斯坦質能方程的含義。2.2.5了解裂變反應和聚變反應的作用。2.2.6了解核技術的應用對人類生活和社會發展的影響。活動建議C1）查閱煤炭等能源的消耗帶來的環境污染，了解太陽能開發的必要性。C2)列舉生活中用到的一些太陽能技術，會辨別利用太陽能的不同方式。C3)查閱資料，了解我國以及國際上核技術的利用。C4)查閱資料，了解放射性在醫學和農業中的應用。C5)召開一個小型辯論會，辯論放射性利用的利與弊。2.3物理與環境

內容標準2.3.I了解物理與環境保護的關系。2.3.2知道噪聲的來源和分類。了解噪聲的危害，知道噪聲治理的重要性。了解噪聲治理常用的方法。2.3.3了解溫室效應的主要特點，知道溫室效應產生的原因。2.3.4知道溫室效應對環境的影響，了解溫室效應對人類社會的其它影響。2.3.5了解應對溫室效應的基本對策。2.3.6知道環境保護的重要性，具有環境保護的意識。活動建議C1)分組調查周邊有哪些噪聲。通過調查，了解噪聲的危害。C2)收集并交流有關噪聲的資料，提出防治噪聲污染的各種建議。C3)通過課堂討論，了解哪些地方容易產生溫室氣體。

C4)觀看有關溫室效應的相關報道，知道海平面會逐漸上升的原C5)聽環境保護專家作報告，初步了解哪些對策能延緩全球變暖。C6)通過觀看相關視頻，培養責任感，樹立環保意識。2.4物理與新材料內容標準2.4.1了解物理學對新材料開發的作用。2.4.2知道納米材料，了解納米材料的特性，初步認識納米結構。2.4.3了解納米材料對人類生活和社會發展的影響。2.4.4了解功能材料的定義、物理特性及分類。2.4.5了解功能材料的現狀和發展前景。

活動建議C1)舉行關于新材料及其應用的辯論賽，了解一些新材料(如納米)的發展史。C2)比較普通材料和納米材料，總結納米材料的特性。C3)參觀科技館或納米研究所，體會納米材料對人類生活和社會發展的影響。C4)結合物理方面所學知識，將功能材料按物理性質分類。C5)列舉身邊的功能材料，了解功能材料在生活中的應用。2.5物理與信息內容標準2.5.1了解物理學對信息技術發展的貢獻。2.5.2了解手機的大致發展歷程。2.5.3了解智能手機內部的基本構造及功能。2.5.4能通過智能手機的傳感器進行初步的探究實驗。2.5.5了解全球定位的大致發展歷程。2.5.6知道全球定位的工作原理。2.5.7了解全球定位在生產生活及科技中的應用。2.5.8了解中國自主研發的北斗衛星導航