十年来国际物理教育研究热点分析及启示，本文主要内容关键词为：热点论文,十年来论文,启示论文,物理论文,国际论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
以2005年物理学评论特刊——物理教育研究的面世为标志，国际物理教育研究成为了一个新兴的独立研究领域，十年来不断走向科学和成熟，产生了丰富的研究成果并逐渐形成独特的研究范式。为了分析国际物理教育领域的研究热点，了解本领域的重要研究成果，促进国内物理教育研究与国际接轨，本文从文献计量学角度分析了十年来国际物理教育研究八大热点主题，追踪和对比了国内研究现状，并提出相关建议。 一、国际物理教育热点主题介绍 结合各热点关键文献数量及其LCS值，参考各热点内在联系，对一些热点进行了合并，最终形成8个研究热点主题。下面将结合各热点主题的关键文献，对各热点主题的相关研究简单介绍如下： （一）建模/模型（Modeling） 科学模型及建模是人们用以理解世界的重要途径之一，它是科学家推理和产生知识的工具。近十年来本领域的相关研究热点有探究、评价/测量、计算机辅助教学等。 在探究过程中发展建模能力及对科学本质理解等成为本主题研究的重要内容。相关研究如Coll R K等人2005年将建模和类推应用于课堂教学以提高学生对科学本质的理解能力，Lotter C等人2007年通过教师探究教学的个案研究构建教师基于探究的核心概念模型等。对建模能力的进阶研究成为本热点主题发展的一个里程碑。LCS指数最高的文献——密歇根州立大学的Schwarz C V等人2009年发表的关于建模能力学习进阶的文章整合了科学建模能力实践的元知识（Metaknowledge）及构成要素（Elements），分别从两个维度，即作为生成性工具以预测及解释的维度和随着理解的发展模型变化的维度构建和验证了关于建模能力的学习进阶框架，从而为建模能力的测量评价和进一步研究提供了支撑。值得注意的是，这一时期的研究多数都基于评价和测量理论的发展，采用定量测评工具提供了科学可信的研究证据。由于建模过程具有很强的抽象性，研究建模的脚手架策略也成为一个热点，如计算机辅助教学以提高建模能力等。Bell等人2005年借助于Starry Night Backyard软件对50位职前幼儿教师的实证研究显示，计算机模拟技术可以有效促进概念转变以提升科学理解。Sins等人2005年关于计算机建模的研究也显示计算机通过合理的脚手架设计能促进学生对复杂过程建模的理解。 （二）评价/测量（Assessment） 实证研究是国际物理教育研究的特色，测量与评价是开展研究的必要手段，根据研究需要开发与物理内容紧密相关的测试工具已经成为研究的重要内容。对于测量结果的分析和解释也更多地应用了教育测量的理论模型，如标准参照测验和项目反应理论等。物理教育研究的各个研究方向，如学习进阶（Learning Progression）、建模（Modeling）、性别差异（Gender）、认知发展（Cognitive Development）、概念发展（Conceptual Development）等都借助于测量和评价理论。学习进阶研究是近年的一个新兴研究领域，它整合了课程、认知与教学，并成为美国新一轮的科学课程改革领航文件《幼儿园到12年级科学教育框架：实践、共通概念及核心概念》中表现期望的表述形式。由于学习进阶主要是基于实证数据对学生认知发展进行描述，测量成为其必不可少的组成部分，如基于Rasch模型的测评以及潜类别分析等。随着物理教育与教育心理学的融合，物理教育领域更强调通过测量探测学生概念发展、认知发展的过程以及相关的教学策略，如Simon等人2006年基于测量研究“讨论”在中学教学中对促进学生发展的效果等。另外，关注学生在物理学习及未来发展中的性别差异也成为测量评价主题的一个重要方向，如Bamberger等人2014年在以色列的中学开展鼓励女生从事科学、技术与工程类的职业的研究等。 （三）概念研究——迷思概念（Misconception）、相异概念（Alternative Conception）和概念转变（Conceptual Change） 对学生概念的研究一直是国际科学教育和物理教育领域关注的重要主题。最初是对前概念的研究，随之而来的是关于迷思概念、相异概念及概念转变的研究。对概念建构过程的关注受到了建构主义的影响，代表着物理教育与认知心理发展的融合。 迷思概念是人们在平时生活中用以理解自然现象的一组概念，这些概念往往与科学知识、理论、定律和原理等相违背，相异概念更强调学生在学习过程中获得的与科学概念不同的错误理解。相异概念与迷思概念有相似之处，在许多研究中两者并不严格区分。一方面，一些学者专门探测了学生在物理学习中可能出现的各种迷思概念，如台湾学者Chang，Huey-Por等人2007年通过四年的研究针对基础教育到高中教育学段开发了纸笔测试库以探测学生在力学、电磁学、热学、声和波、光学等领域的迷思概念。另一方面，许多学者致力于促进迷思概念或相异概念转变的研究。如Calik等人2011年在反射率教学中通过教学干预以促进学生相异概念的转变研究。剑桥大学Taber在2008年构建了基于相异概念和知识碎片理论的认知模型。这些文献从概念认知发展的角度对迷思概念和相异概念等进行了有意义的探索，成为热点主题中的关键文献。 概念转变理论基于对迷思概念和相异概念的研究。由于概念转变理论受到国际物理教育界普遍关注，主流的概念转变理论演变为基于认识论的概念转变理论、基于本体论的概念转变理论和基于朴素理论的概念转变理论等三类。相关领域的关键文献如Trundle等人2007年对12名职前女教师关于月相概念转变的研究，Bell，Randy L等人2008年研究了计算机模拟与概念转变模型促进学生科学理解，柳秀峰等人2006年基于概念转变研究了学生从小学到中学物质概念发展的情况等。基于前概念、迷思概念和相异概念研究的概念转变理论逐渐成为国际物理教育的一大主流理论，并成为许多研究的理论基础。 （四）探究（Inquiry） 文献分析结果显示，探究主要有建模、课程、科学本质等几个相关研究热点。诸多学者试图探索对探究教学产生影响的因素，如研究（2007年）发现教师对教学及科学的个人信念会影响教师探究教学的意向和能力，教师的探究知识和核心教学概念也会影响探究教学。Minner等人对1984年到2002年间探究教学对K-12年级学生学习影响的研究（2010年）也对后来的研究产生了深刻的影响。另外，由于科学探究本身也被看做是科学本质的一部分，对于科学探究中科学本质的研究也成为重要的研究方向，如Akerson等人2007年对基础教育教师科学本质观的研究等。应该说，伴随着实用主义、行为主义以及建构主义等的发展，探究越来越受到关注。 （五）课程（Curriculum） 基于研究的课程开发是物理教育研究的一个重要方向，与该领域相关的研究热点有探究课程、中学科学课程、问题解决等。一方面，学者们致力于研究课程对学生学习的影响，如Geier等人2008年研究了经过基于项目的探究学习课程后学生的学习效果，发现通过这些课程学习后能够促进教学，且有利于减小性别差异；Schwarz C V等人2009年开发的关于建模教学的课程以提高学生的建模能力及对建模本质的理解等。另一方面，一些研究也关注课程对教师专业成长的作用，如Shneider等人2005年对中学科学课程的研究发现，有具体细节描述的课程材料能对教师的专业发展及表现有积极作用等。这些研究不仅介入到课程本身的结构和内容，而且能够与学生个体差异及教师专业发展相结合，成为一个热门的领域。 （六）性别差异（Gender） 国际物理教育界对个体差异研究的关注由来已久，特别是对性别差异的关注更成为近十年关注的热点之一。与该领域相关的研究热点有态度、动机、测量、建模等。文献显示他们对性别差异的研究从学业发展延伸到了职业发展，如Miller等的研究（2006年）关注了学生在看待科学课程、科学和科学家，以及科学职业上的性别差异，Carlone等人2007年构建了一个科学个性模型以追踪其对女性在本科、研究生学习及工作后的影响等，Hazari等人2010年综合研究了物理学习经历、成就期盼、物理个性和物理职业选择的性别差异等。Brotman J S等人2008年的研究具有一定的综合性，她们综合了之前的研究，分四个主题：平等与机遇、课程与教学、科学的本质与科学文化、个性，对女孩在科学学习中的表现进行了研究，是对本领域中相关研究的一次梳理。通过这些研究可以看出，对性别差异的研究实际上不仅仅是对科学学习本身的关注，更是基于个体差异对学生终身发展的关注。 （七）认知发展（Cognitive Development） 国际物理教育界近年的研究发现，科学学习的重要价值之一是促进学生的认知构建及发展。与该热点相关的研究热点如相异概念、概念转变、测量/评价、迷思概念、推理等。从该热点的研究内容看，较多的学者关注了认知冲突的问题，如Zohar等人在2005年研究了认知冲突对不同水平的学生学习效果的差异等。另外，就是关于自我效能感的研究，如Britner等人2006年研究了班杜拉的自我效能理论在科学教育中的性别差异，Zeldin等人于2008年比较了数学、科学和技术领域中从业人员自我效能感的性别差异等。此外，关于概念发展与认知发展的相关研究也成为重要研究方向，如Kang等人于2005年研究了在认知冲突与概念转变中学生的认知和动机变量之间的关系，Taber等人于2008年的研究中构建了融合“知识碎片理论”和“相异概念”的认知模型。认知发展的研究在物理教育中近些年的发展稳定，一直是物理教育研究的热点之一。 （八）态度（Attitude） 学习态度是学习动机、学习兴趣的重要体现。该热点的相关热点包括性别、问题解决、测量/评价等。首先，对态度的个体差异研究是该热点的一个研究方向，如George等人于2006年从学生对待科学的态度和应用科学的态度两个维度对初、高中学生差异等进行了研究。其次，关于态度的测量一直备受关注，如Kind等人2007年对学生的科学态度的测量进行了研究，并开发了几份独立的测评工具，包括学校科学学习、科学实践工作、校外科学、科学重要性、科学中的自我概念以及未来参与科学等。Bennett等人2009年通过四年的时间开发了基于纸笔测试的科学态度测评工具，这份测评工具的显著特征是它能收集描述性和解释性两方面的数据。另外，一些学者开始关注大规模测量中关于兴趣的测评。如Krapp等人于2011年分析了大规模测量PISA中关于兴趣等的研究方法，并据此提出了在科学兴趣方面可借鉴的方法等。 二、国内物理教育研究现状与启示 （一）国内物理教育研究现状 为对比国内外物理教育研究现状，笔者选取2005-2014年十年间《课程·教材·教法》、《物理教师》、《中学物理教学参考》、《物理通报》、《物理教学探讨》、《中学物理》、《物理教学》7份期刊中作者单位为大学的论文2125篇，硕博论文库物理教育论文2882篇，在八大热点主题上做关键词检索后统计结果如图1所示。