發(fā)布時(shí)間：2017-08-15 11:29

  本文關(guān)鍵詞：我國(guó)高中物理核心概念及其學(xué)習(xí)進(jìn)階研究

  更多相關(guān)文章： 高中物理 核心概念 學(xué)習(xí)進(jìn)階

【摘要】：以上世紀(jì)90年代《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的頒布為標(biāo)志,美國(guó)各州開(kāi)展了基于標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)課程改革。然而十余年的課程改革效果不佳,尤其是美國(guó)學(xué)生在國(guó)際性的科學(xué)測(cè)試中表現(xiàn)不佳。對(duì)此,美國(guó)各界開(kāi)展了深刻反思,普遍認(rèn)為各州的科學(xué)課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家科學(xué)教育內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中包含的知識(shí)太寬泛,表淺地覆蓋了諸多科學(xué)知識(shí),導(dǎo)致“一公里寬一英尺深”的課程,學(xué)生無(wú)法隨年級(jí)的增長(zhǎng)而拓展和加深對(duì)核心科學(xué)概念的理解。而且,美國(guó)的科學(xué)課程、課堂教學(xué)、考試評(píng)價(jià)三者“各自為政”。針對(duì)這些弊端,華盛頓州、新澤西州率先修訂了各自的課程標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)也在2012年頒布了國(guó)家科學(xué)教育新標(biāo)準(zhǔn)的概念框架。這些新修訂的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)都圍繞少數(shù)的核心概念組織知識(shí)并對(duì)每個(gè)核心概念規(guī)定了12年一貫的學(xué)習(xí)進(jìn)階(即規(guī)定了各學(xué)段的學(xué)生對(duì)核心概念應(yīng)達(dá)到的理解程度),使學(xué)生在小學(xué)、初中、高中各學(xué)段的學(xué)習(xí)中持續(xù)加深對(duì)核心概念的理解。圍繞核心概念組織并整合學(xué)科知識(shí)、通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)階發(fā)展學(xué)生對(duì)核心概念的理解,能幫助學(xué)生形成良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)、透徹理解核心概念、提高解決問(wèn)題的能力,已成為當(dāng)代基礎(chǔ)教育科學(xué)課程改革的核心理念。目前,我國(guó)基于課程標(biāo)準(zhǔn)的物理課程改革已進(jìn)行了10年左右,從小學(xué)到高中所設(shè)置的綜合科學(xué)課程與分科課程在銜接上略顯不足,影響了學(xué)生問(wèn)題解決能力、思維能力的發(fā)展。因此,調(diào)查我國(guó)高中物理核心概念是什么并建構(gòu)出核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階,對(duì)于課程的銜接、學(xué)生的學(xué)習(xí)、教師的教學(xué)、考試評(píng)價(jià)的發(fā)展等具有重要意義。 基于以上認(rèn)識(shí),本研究要解決的問(wèn)題是：①我國(guó)高中物理核心概念(名稱(chēng))是什么、其內(nèi)涵是什么?②每個(gè)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階是什么,即小學(xué)、初中、高中各個(gè)學(xué)段的學(xué)生對(duì)高中物理核心概念應(yīng)該達(dá)到怎樣的理解程度? 為達(dá)到以上研究目的,本研究主要包含兩個(gè)內(nèi)容。第一個(gè)研究?jī)?nèi)容是：我國(guó)高中物理核心概念的調(diào)查研究。通過(guò)對(duì)高中物理教科書(shū)進(jìn)行文本分析,筆者對(duì)力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及近代物理的內(nèi)容進(jìn)行了概念梳理,并進(jìn)而概括出了高中物理核心概念。為驗(yàn)證其合理性,筆者用問(wèn)卷調(diào)查了高中物理教師心目中最核心的知識(shí),并統(tǒng)計(jì)了問(wèn)卷中這些知識(shí)出現(xiàn)的頻次,檢驗(yàn)和調(diào)整了自己概括出的核心概念。第二個(gè)研究?jī)?nèi)容是：高中物理核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究。筆者研讀了國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)教育階段的物理(或科學(xué))課程標(biāo)準(zhǔn)中與核心概念直接相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),著重分析了這些標(biāo)準(zhǔn)中要求某個(gè)學(xué)段的學(xué)生就某一核心概念應(yīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn),統(tǒng)計(jì)了這些知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)的頻次并分析了這些知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵。此外,筆者還梳理了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)學(xué)生理解核心概念的情況的研究。著重分析了每一個(gè)學(xué)段的學(xué)生對(duì)某一核心概念的典型錯(cuò)誤理解,以及某一核心概念在各學(xué)段的教學(xué)效果。綜合課標(biāo)比較及相關(guān)研究證據(jù)的梳理,筆者對(duì)“能量守恒”、“穩(wěn)定的電場(chǎng)”、“力與運(yùn)動(dòng)”這三個(gè)核心概念分別構(gòu)建了學(xué)習(xí)進(jìn)階。 通過(guò)以上研究過(guò)程,得出了以下結(jié)論： (1)高中物理核心概念共有11個(gè),分別是力與運(yùn)動(dòng),能量、動(dòng)量的守恒,穩(wěn)定的電磁場(chǎng),變化的電磁場(chǎng),分子動(dòng)理論,熱力學(xué)定律,幾何光學(xué)初步,物理光學(xué)初步,原子的結(jié)構(gòu),原子的變化,波粒二象性和相對(duì)論,筆者詳述了每個(gè)核心概念的內(nèi)涵。對(duì)高中物理教師的問(wèn)卷調(diào)查顯示,分布在力、電、熱、光、近代物理五個(gè)領(lǐng)域中的這11個(gè)核心概念能很好地涵蓋教師心目中的各領(lǐng)域的核心知識(shí),且11個(gè)核心概念中有9個(gè)得到了較高的頻次,說(shuō)明被選擇的核心概念及其內(nèi)涵是基本合理的�！盁崃W(xué)定律”與“波粒二象性和相對(duì)論”這兩個(gè)核心概念得到的頻次相對(duì)最低。經(jīng)分析,“波粒二象性和相對(duì)論”仍然應(yīng)作為核心概念,但熱力學(xué)定律是否要與其它核心概念合并是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。 (2)筆者對(duì)核心概念“能量守恒”構(gòu)建出了學(xué)習(xí)進(jìn)階。 在能量的定義和表現(xiàn)形式方面,小學(xué)生應(yīng)學(xué)習(xí)常見(jiàn)形式的能量(光、電、熱、聲),也要認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)是能量的一種形式,不必學(xué)習(xí)能量的概念。初中生要開(kāi)始明確地學(xué)習(xí)動(dòng)能、勢(shì)能、熱的本質(zhì)(不學(xué)內(nèi)能)并初步學(xué)習(xí)核能,學(xué)習(xí)近似的、初步的能量概念。高中生應(yīng)定量地理解動(dòng)能、勢(shì)能,開(kāi)始學(xué)習(xí)內(nèi)能、電勢(shì)能,進(jìn)一步理解核能,學(xué)習(xí)更加精確和抽象的能量概念(從守恒的角度)； 在能量的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化和守恒方面,小學(xué)生僅學(xué)習(xí)能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的典型現(xiàn)象,涉及光、電、熱的轉(zhuǎn)移以及電能、熱能與其它能量間的轉(zhuǎn)化。初中生應(yīng)繼續(xù)深入學(xué)習(xí)熱的轉(zhuǎn)移(熱傳遞的方式、用分子動(dòng)理論解釋熱傳導(dǎo))、電能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移,開(kāi)始學(xué)習(xí)動(dòng)能與勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化并初步認(rèn)識(shí)通過(guò)碰撞的動(dòng)能傳遞,學(xué)習(xí)“能量可以轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移”這一觀念及能量守恒定律的半定量表述。高中生應(yīng)學(xué)習(xí)更加抽象復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化現(xiàn)象,涉及輻射及其本質(zhì)、通過(guò)碰撞的動(dòng)能傳遞和轉(zhuǎn)化、原子能核能釋放和轉(zhuǎn)化的機(jī)制、電勢(shì)能的轉(zhuǎn)化等,要定量掌握機(jī)械能守恒和能量守恒定律； 在做功與能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的關(guān)系方面,從初中開(kāi)始學(xué)習(xí)一些做功過(guò)程中發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的典型實(shí)例,高中生要定性和定量地掌握做功與能量變化間的關(guān)系,尤其是定量掌握做功與動(dòng)能變化之間的關(guān)系以及做功與重力勢(shì)能變化之間的關(guān)系。 (3)筆者對(duì)核心概念“穩(wěn)定的電場(chǎng)”構(gòu)建了學(xué)習(xí)進(jìn)階。 在靜電場(chǎng)方面,小學(xué)生要知道物體經(jīng)摩擦帶電后,能隔一段距離吸引其它物體。在6年級(jí)時(shí)要區(qū)分靜電和電流。初中生要知道電荷的種類(lèi)以及正負(fù)電荷間的相互作用。高中生應(yīng)學(xué)習(xí)物體帶電的微觀本質(zhì)、庫(kù)侖定律、靜電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、電勢(shì)能、電場(chǎng)線的概念,不必學(xué)習(xí)電勢(shì)的概念； 在恒定電流方面,小學(xué)生要認(rèn)識(shí)到完整的閉合回路是形成電流、電力元件正常工作的前提,能認(rèn)識(shí)電路中的各元件及其功能,尤其是開(kāi)關(guān)；初中生要開(kāi)始學(xué)習(xí)電壓、電流、電阻的概念,認(rèn)識(shí)電壓和電流之間的因果關(guān)系,區(qū)分電流與電能的概念。理解電路圖、短路、電壓表電流表的用法,定性掌握歐姆定律,認(rèn)識(shí)到在簡(jiǎn)單串聯(lián)電路中的任意位置新增加一個(gè)電阻都會(huì)對(duì)整個(gè)電路造成同樣的影響,認(rèn)識(shí)到外電路上電力元件的變化會(huì)對(duì)干路電流產(chǎn)生影響。識(shí)別串并聯(lián)電路并知道其電壓和電流的特點(diǎn),尤其是電壓在串聯(lián)電路中的分配以及電流在并聯(lián)電路中的分配。此外,還要定性掌握電功率和焦耳定律；高中生應(yīng)從電場(chǎng)的觀點(diǎn)來(lái)理解電路中產(chǎn)生電流的微觀機(jī)制,定量掌握歐姆定律,知道局部電路的變化會(huì)對(duì)整個(gè)電路造成影響。定量掌握串、并聯(lián)電路中電阻的特點(diǎn),定性掌握電阻定律,定量掌握電功率和焦耳定律。 (4)針對(duì)核心概念“力與運(yùn)動(dòng)”中的“運(yùn)動(dòng)學(xué)”和“動(dòng)力學(xué)”,筆者分別構(gòu)建了學(xué)習(xí)進(jìn)階。 在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面,小學(xué)生應(yīng)學(xué)習(xí)物體運(yùn)動(dòng)的多種形式,認(rèn)識(shí)到描述物體的位置需要相對(duì)于另一物體,描述物體的運(yùn)動(dòng)則要跟蹤其位置的變化。初中生要定量掌握速度概念及其與路程和時(shí)間之間的關(guān)系。認(rèn)識(shí)到物體的運(yùn)動(dòng)要通過(guò)其位置、運(yùn)動(dòng)方向和速度來(lái)描述,學(xué)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng),用距離-時(shí)間圖像描述物體的運(yùn)動(dòng)。高中生要開(kāi)始掌握加速度的概念,學(xué)習(xí)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)規(guī)律。區(qū)分位移和距離、速度和速率等標(biāo)量和矢量,區(qū)分瞬時(shí)速度和平均速度等瞬時(shí)值和平均值。用位移-時(shí)間圖像、速度-時(shí)間圖像來(lái)描述運(yùn)動(dòng)； 在動(dòng)力學(xué)方面,小學(xué)生要學(xué)習(xí)力能改變物體的運(yùn)動(dòng)和物體的形狀。初步認(rèn)識(shí)摩擦力的存在及其對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用。初中生要認(rèn)識(shí)到非平衡力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響,認(rèn)識(shí)到生活中靜止的物體往往受到一對(duì)平衡力。知道力的作用總是相互的。9年級(jí)時(shí)認(rèn)識(shí)到物體不受力或受到一對(duì)平衡力時(shí)將保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)。高中生應(yīng)繼續(xù)深入學(xué)習(xí)牛頓第一定律,對(duì)于慣性,知道物體保持的是失去力的一瞬間的速度。學(xué)習(xí)牛頓第二和第三定律,認(rèn)識(shí)力與加速度產(chǎn)生的同時(shí)性以及加速度產(chǎn)生的真正原因。學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)及兩者產(chǎn)生的原因,學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力的行星運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)以上結(jié)論,本研究對(duì)教師的教學(xué)、教科書(shū)的編制以及后續(xù)的研究提出了相關(guān)的建議。
【關(guān)鍵詞】：高中物理 核心概念 學(xué)習(xí)進(jìn)階
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：G633.7
【目錄】：

• 摘要5-9
• Abstract9-14
• 第1章 緒論14-24
• 1.1 研究的背景14-18
• 1.2 研究的意義18-20
• 1.3 研究的問(wèn)題20
• 1.4 研究設(shè)計(jì)與研究方法20-24
• 1.4.1 研究設(shè)計(jì)20-22
• 1.4.2 研究的方法22-24
• 第2章 文獻(xiàn)綜述24-50
• 2.1 西方科學(xué)教育界常用的“科學(xué)概念”及其表述24-29
• 2.1.1 “概念”(concept)的界定24
• 2.1.2 “科學(xué)概念”(scientific concept)的界定24-25
• 2.1.3 西方科學(xué)教育界常用的“科學(xué)概念”的含義25-27
• 2.1.4 科學(xué)概念的表述方式27-29
• 2.2 “核心概念”的概念界定29-32
• 2.3 學(xué)習(xí)進(jìn)階(Learning Progression)的概念界定32-34
• 2.4 調(diào)查核心概念及其學(xué)習(xí)進(jìn)階的已有研究34-50
• 2.4.1 通過(guò)分析教學(xué)內(nèi)容梳理核心概念和大概念34-38
• 2.4.2 構(gòu)建核心概念的選擇標(biāo)準(zhǔn)38-40
• 2.4.3 參考國(guó)內(nèi)外已有的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)研究證據(jù)40-44
• 2.4.4 參考專(zhuān)家、教師和公眾的意見(jiàn)44-45
• 2.4.5 通過(guò)調(diào)查各學(xué)段學(xué)生理解核心概念的程度來(lái)構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階45-46
• 2.4.6 美國(guó)科學(xué)教育新標(biāo)準(zhǔn)的概念框架中的核心概念與學(xué)習(xí)進(jìn)階46-50
• 第3章 我國(guó)高中物理核心概念的調(diào)查研究50-100
• 3.1 高中物理核心概念的文本梳理50-89
• 3.1.1 高中物理力學(xué)概念的梳理50-61
• 3.1.2 高中物理電學(xué)概念的梳理61-69
• 3.1.3 高中物理熱學(xué)概念的梳理69-75
• 3.1.4 高中物理光學(xué)概念的梳理75-77
• 3.1.5 高中近代物理概念的梳理77-84
• 3.1.6 高中物理核心概念的初步分析84-89
• 3.2 高中物理教師對(duì)核心概念的意見(jiàn)89-98
• 3.2.1 調(diào)查對(duì)象和內(nèi)容89
• 3.2.2 數(shù)據(jù)的初步分析和處理89-90
• 3.2.3 調(diào)查結(jié)果及分析90-98
• 3.3 本研究的結(jié)論98-100
• 第4章 高中物理核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究——以“能量守恒”、“穩(wěn)定的電場(chǎng)”、“力與運(yùn)動(dòng)”為例100-132
• 4.1 核心概念“能量守恒”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究100-111
• 4.1.1 “能量的定義和表現(xiàn)形式”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究100-104
• 4.1.2 “能量的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化和守恒”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究104-107
• 4.1.3 “做功與能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的關(guān)系”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究107-109
• 4.1.4 本研究的結(jié)論109-111
• 4.2 核心概念“穩(wěn)定的電場(chǎng)”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究111-122
• 4.2.1 “靜電場(chǎng)”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究111-112
• 4.2.2 “恒定電流”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究112-120
• 4.2.3 本研究的結(jié)論120-122
• 4.3 核心概念“力與運(yùn)動(dòng)”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究122-132
• 4.3.1 “運(yùn)動(dòng)學(xué)”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究122-123
• 4.3.2 “動(dòng)力學(xué)”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究123-129
• 4.3.3 本研究的結(jié)論129-132
• 第5章 結(jié)論與建議132-136
• 5.1 結(jié)論132-134
• 5.2 建議134-136
• 參考文獻(xiàn)136-146
• 附錄146-188
• 附錄一 高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)(人教版)各章概念圖146-162
• 附錄二 國(guó)際課標(biāo)比較中取樣的課程標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)與詳情162-164
• 附錄三 國(guó)內(nèi)外課標(biāo)對(duì)各年級(jí)段學(xué)生學(xué)習(xí)“能量守恒”的規(guī)定164-173
• 附錄四 國(guó)內(nèi)外課標(biāo)對(duì)各年級(jí)段的學(xué)生學(xué)習(xí)“穩(wěn)定的電場(chǎng)”的規(guī)定173-180
• 附錄五 國(guó)內(nèi)外課標(biāo)對(duì)各年級(jí)段學(xué)生學(xué)習(xí)“力與運(yùn)動(dòng)”的規(guī)定180-188
• 致謝188

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 卞躍能;;高中物理核心概念的學(xué)習(xí)方法研究[J];學(xué)園;2013年35期

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本文編號(hào)：677916