科学教育中重要概念教学的国际比较研究——以“力学”概念教学为例，本文主要内容关键词为：概念论文,为例论文,力学论文,科学论文,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。
一、关于重要概念的界定 重要概念是从核心概念里生发出来的一个学术术语，因此要认识重要概念，首先需要了解核心概念。 所谓核心概念就是位于学科中心的概念性知识，包括了重要原理、理论、概念等的基本理解和解释，这些内容能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分。[1]用核心概念把事实性知识组织起来，这些概念不是在几周或者几个月内可以掌握的，而是需要几年时间完成，这样就使得知识的学习更具有连贯性，使得各个学段的学习内容有内在的关联。[2]围绕核心概念组织教学内容已是当前国际科学教育界普遍关注的问题。从2009年欧亚拉美七国学者联合编著的《科学教育的原则和大概念》出版，[3]到美国学者提出“少即是多（Less is More）”，[4]再到美国把核心概念写入《新一代科学教育标准》，都体现了对核心概念教学的关注。 然而，仅仅强调核心概念教学是不够的。这是因为学科核心概念只有有限的几个，并且高度概括，不明确指向具体的学科知识。例如，美国2013年发布的《新一代科学教育标准》提出的物理学的核心概念共4个：物质和相互作用；运动和静止：力和相互作用；能量；波和它们在信息传播技术中的应用。“力和相互作用”这个核心概念下面仅包含三个次级核心概念：力与运动、相互作用的种类、物理系统的稳定和不稳定。[5]同样，加拿大安大略省的课程文件《安大略科学课程》中提出的力学核心概念仅有5个：运动就是物体在一段时间内位置的改变、运动可以用数学关系描述、许多运用运动学的技术会对社会和环境造成影响、力可以改变物体的运动、运用牛顿定律可以导致技术发展并影响社会和环境。[6]所以，尽管强调围绕核心概念组织教学内容的指导思想是正确的，但是显然课程内容中仅有这些是不够的。 由于任何抽象内容的学习都离不开具体事物的支撑，所以为了掌握核心概念，必须设置一些下位的概念作为支撑，让学生通过循序渐进的学习最终掌握核心概念。而这些下位的概念学术界称之为重要概念。[7]例如，要让学生最终理解力与运动的关系，就需要先掌握牛顿三定律，要掌握牛顿三定律又需要掌握位移、速度、加速度等等一系列的重要概念。于是，围绕核心概念应该选择哪些重要概念作为学生学习的内容就成了物理课程设计中一个至关重要的问题。由于力学是物理学、天文学和许多工程学的基础，机械、建筑、航天器和船舰等的合理设计都必须以经典力学为基本依据。因此，我们选择关注物理学中的力学核心概念内容。 二、重要概念的选择 既然明确了重要概念在课程设计中的地位，那么围绕核心概念应该如何选择重要概念的内容？首先需要明确的是，重要概念的选择不是随意的，这些概念很难由小部分人或小部分团体决定，需要专家的集体大智慧。[8]而当前国内的研究时机尚不成熟，于是运用比较研究的方法借鉴他国的已有成果不失为一种有效的方法。 目前已经有一些国家和地区强调核心概念教学，如美国、英国、加拿大、澳大利亚、芬兰等国的教育家们认同课程应该强调核心概念的理解，他们在此基础上研究制定了新的课程标准。因此，我们采用文献分析的方法，仔细研读多个国家和地区的课程文件，筛选出在核心概念下物理教育工作者所共同关注的重要概念。 比较的前提是对象要有可比性，因此本研究选择的课程文件必须满足以下两个要求：首先，这些国家或地区的课程文件在其教育理念的阐述中确实是关注学生对核心概念的理解。虽然有的国家并没有在课程文件中明文提出“核心概念”或“大概念”这样的字眼，但如果其中体现了核心概念教学思想的也算在内。其次，这些国家或地区的课程文件不只是勾勒了大致的知识框架，而是详细列出了需要学生掌握的概念内涵。 基于上述两点考虑，我们选取了来自美国、加拿大、澳大利亚、英国、芬兰、日本、新加坡、韩国等国家和地区的课程文件共44份，包括：美国最新科学课程标准《新一代科学教育标准》、《澳大利亚科学课程》、《英格兰国家科学课程》、《新泽西州核心课程标准：科学》、日本的《高等学校学习指导要领》等。在此，需要说明的是，因为美国和澳大利亚的各个州、加拿大的各个省都是独立组织专家团队，独立完成课程开发，因此本文将地区课程文件与国家课程文件并列研究。 有了课程文件之后，接下来需要选取比较的共同标准。由于比较的目的是服务于我国基础教育的课程建设，因此我们选取我国课程标准作为比较的主体框架。然而，我们也绝不故步自封，在比较的过程中，会不断发现其他国家和地区的课程文件中会有新的概念陈述，如果其概念陈述出现次数较多，我们就会将此重要概念加入比较的框架中。最终我们选择了36个重要概念作为比较研究的框架。 三、重要概念的筛选结果 依据选定的比较研究的框架，通过对课程文件仔细研读、分析和记录，我们得出了研究结果，如图1所示。 图1直观地呈现了36个重要概念出现的频次分布。整体看来，各个重要概念出现的频次差异较大，有6个概念出现次数在30次以上，出现20～30次的概念有12个，出现10～20次的概念有13个，出现10次以下的有5个。 接下来，我们筛选出其中出现频次在10次以上的31个概念作为重要概念呈现出来，并探查学习每个重要概念的年级分布。为了明确重要概念的确切内涵，我们以完整的陈述句的方式表述和呈现重要概念。最终整理出力学重要概念共31个及其相应的学段分布，如下页表1所示。 四、对重要概念内容的进一步分析 以上从整体上呈现了力学重要概念的内容，使我们对力学的重要概念框架有了一个大致的认识。下面我们对这些重要概念的学习序列安排做进一步的考查，经过分析发现各个学段的重要概念有以下几个特点： （一）初中阶段的重要概念内容差异较大 对于表1中所呈现的初中阶段的重要概念，它们呈现的次数要在10次以上才被列入重要概念。而另有一些出现次数较少的概念，没有在表1中呈现。在此有必要对这些概念加以关注，下面将这些概念在课程文件中呈现的情况做具体说明。 阿基米德原理这一概念，有7个国家或地区的课程文件有涉及，分别是：日本、中国台湾、芬兰、爱尔兰、加拿大不列颠哥伦比亚省和萨斯喀彻温省、美国田纳西州。并且除台湾之外都呈现在高中阶段。 杠杆平衡条件这一概念，有8个国家或地区的课程文件有涉及，分别是：中国台湾、新加坡、芬兰、爱尔兰、澳大利亚维多利亚州、加拿大魁北克省、美国田纳西州和密苏里州。 液体压强这一概念，有6个国家或地区的课程文件有涉及，分别是：中国台湾、日本、英格兰、新加坡、爱尔兰、加拿大魁北克省。 大气压强这一概念，有5个国家或地区的课程文件有涉及，分别是：中国台湾、日本、英格兰、新加坡、爱尔兰。 最后，我国大陆课程标准中的“流体压强与流速关系”这一概念在其他国家或地区的课程文件中却没有涉及。
