中学物理核心能力要求的百年沿革与展望——基于课程标准和教学大纲目标文本分析

　　摘要：课程标准和教学大纲是国家颁布的课程建设纲领性文件，是课程建设和发展的“基石”。选择一百年来我国颁布的31份物理课程标准和教学大纲，基于其教学目标(目的)的表述，系统梳理我国中学物理课程对物理核心能力的认识和要求的发展脉络。发现：各时期对物理核心能力的要求由模糊、简单、概括趋于规范、丰富和具体，物理核心能力的要求由注重继承性向注重创新性发展，各时期物理核心能力要求的价值取向在变化中趋于相融一致。在分析基础上指出我国物理核心能力研究的未来发展方向。

　　关键词：物理核心能力；物理课程标准；物理教学大纲；核心概念；核心活动；

　　作者简介：翟小铭，1983年生，男，山东淄博人，北京师范大学、美国华盛顿大学联合培养博士研究生，主要从事物理教育研究；；郭玉英，1957年生，女，山东高青人，北京师范大学教授，博士生导师，主要从事物理教育研究；；陈颖，1991年生，女，福建宁德人，北京师范大学硕士研究生，主要从事物理课程与教学论研究。

　　当前我国开始了新一轮高中课程标准的修订工作，基于核心素养建构课程体系，是课标修订的重点任务。在国际核心素养遴选标准中，学科指向的核心能力是重要的考虑因素。[1]考虑到“核心素养与课程结合的方式需要根据国家教育教学实践的特点进行[2]”，分析我国关于中学物理学科课程建设及教学要求的课标、大纲文件，将有利于厘清我国物理核心能力要求的发展脉络，为构建基于满足教学实际需求的物理素养体系提供借鉴。本文选取我国自1923年至今颁布的31份物理课程标准和教学大纲，[3]基于其教学目标(目的)的表述进行了梳理比较。

　　一、理论依据和研究方法

　　关于物理核心能力，目前并没有一致的界定和分类。国内学者段金梅等[4]基于心理学对能力的界定，指出“能力是顺利完成学习和其他任务的个性心理特征”，提出“中学物理教学中要注意培养的能力包括物理观察能力、物理实验能力、物理思维能力、分析和解决问题能力、创造性思维能力、自学能力等”，且“只有在物理学习活动中这些能力才得以表现”。这是我国现有文献中最早关于物理能力的界定和分类。阎金铎等指出“能力是完成某种活动的一种心理特征，是认识事物、探索知识和运用知识的本领，是影响活动效率的基本因素”，强调中学应重点培养的物理能力包括“实验能力、思维能力和解决问题的能力等”。[5]这种能力表述主要是从中学物理学习过程角度来区分的。乔际平结合物理学科特点将物理能力分为学习能力、观察能力、实验能力和思维能力四大类。[6]这种观点将学习能力单列出来，突出学习过程中的能力。

　　邢红军等在分析李嘉音等[7]的“”理论等基础上提出了“智能—技能—认知结构”能力理论[8]，认为物理能力包括“观察、实验能力；物理想象能力；物理思维能力；物理运算能力；运用物理知识和科学方法的能力”等在内的五类能力[9]。这种分法区分了智能、技能和认知结构的维度，在分类上有一定的结构支撑。

　　文献综述表明，我国学者在不同时期对物理核心能力的界定和分类都有所发展。但是仍存在几个典型的问题：第一，物理核心能力和物理能力概念不清。中学物理课程和教学领域提出的物理核心能力比物理能力的范围窄，更强调的是在物理(包括概念、规律等)学习、解决学习中遇到的物理问题过程中所涉及的能力，与物理学家进行科学研究所具备的物理能力是有区别的。但在以往的文献中很少有对二者加以区分。第二，物理核心能力的分类界限模糊，诸多有代表性的物理核心能力分类从逻辑上有交叠。本文中的物理核心能力特指中学生在学习物理知识、从事物理实践活动或进行物理创造性体验活动的过程中体现出来的一种稳定的心理特征。

　　本文借鉴拜比(Bybee)等对课程目标的描述分类[10]，分别从“物理课程发展学生什么能力”和“能力的价值是什么”两个维度进行梳理。因本文梳理的文献有近百年历史，物理核心能力在发展演变过程中名称和意义均发生了变化，加之各学者对物理核心能力的分类无法统一，故对于第一个维度将不采用能力分类的方法梳理，而是从“我们从哪些角度关注学生的物理核心能力发展”出发，分物理学科学习、物理问题解决、认知思维、物理探究活动、物理创新活动五个视角，如表1所示，基于文本分析(关键词1)进行梳理。对于第二个维度物理核心能力的价值体现将从学科发展、个人发展和社会发展三个方面进行梳理。

　　二、物理核心能力的沿革

　　本文将按时间顺序分四个阶段对1923-2011年的31份课程标准和教学大纲中的课程目标部分(个别文件没有课程目标则取其同等地位部分，均在表格中已注明)进行梳理，分析其关于物理核心能力的要求和表述。

　　(一)物理核心能力初入课程体系(1902年至新中国成立)

　　物理学最初是作为自然课程的一部分进入我国中学教育体系的。第一个包含物理学内容的初中教学纲要是1923年颁布的《初级中学自然课程纲要》，由当时著名的科学家、教育家胡刚复先生起草撰写。在该《纲要》中提出了“使知利用自然的方法”的教学目的，虽不是直接提出核心能力要求，但是已经有初步意思。另外，纲要还规定了学生“毕业最低年限的标准”，其中有“对于天然界事物，须有较正确之观察力”的要求，这是第一次提出“观察能力”的概念。1929年，南京政府对初中颁布了两套课程标准，分别是混合的《初级中学自然科暂行课程标准》和分科的《初级中学理化暂行标准》。其中，前者在目标中提出了“养成观察、考查及实验的能力与习惯”，“能力”一词首次在课程“目的”中出现，同时首次出现了“实验能力”。此后分别在1932年、1936年和1941年各颁布了三套修正版物理课程标准，这三套标准在能力维度的要求上基本没有差异，除了继承之前的要求外，又增加了“练习运用官能及手技，以增进其日常生活上利用自然之技能”等，此处提到的技能体现了“学生发展”的价值。1941年，除了修正的物理课程标准外，还颁布了《六年制中学物理课程标准草案》(下称《六年制》)供少数学校做升学准备试用。该纲要目标提到的物理核心能力综合了之前版本的提法，但没有提出新的物理核心能力类型。1948年颁布的《修订高级中学理化课程标准》在之前颁布基础上新增加了“解释”能力。

　　1923年由全国教育联合会制定颁布的《高级中学课程标准纲要》是第一个明确的高中课程标准。依据升学目的分为了两组：第一组偏向文学及社会科学；第二组偏向数学及自然科学。在第二组的必修课程纲要“目标”中仅提出了“观察力”，“针对实验的说明”中又补充提出了养成“精密之观察能力”的要求。1929年在总结前期纲要实施中问题的基础上，南京政府又颁布了不分科的《高级中学普通科物理暂行课程标准》，首次从认知思维角度提出了“演绎、归纳”等要求，以利于学生的升学。1932年，又对1929年的暂行版本进行了修订，正式发布为《高级中学物理课程标准》。此后，又分别在1936年和1941年进行了修订。各修订版本在核心能力上的要求基本一致，主要提出了培养观察能力、实验能力。1948年，南京国民政府在垮台前期还颁布了一个未及实施的《修订高级中学理化课程标准》，该标准在之前版本上又增加了解释能力。

　　综合来看，这一时期不管是初中还是高中，物理核心能力术语的规范性上比较低，出现了较多的关键词，但是对核心能力的表述并不明确。从价值维度看主要是从学科需要的角度提出要求，提出最多的是观察能力、实验能力。也有少量是从体现学生发展价值角度提出要求，如“练习运用官能及手技，以增进其日常生活上利用自然之技能”等。核心能力要求从种类上来讲比较少，提法上关键词多(见表2)，但是真正表达核心能力要求的少。从归类视角来看，则主要是物理学科学习视角，少量出现了认知思维视角。

　　(二)物理核心能力的丰富与“停滞”(1950—1977年)

　　1949年新中国成立至“文化大革命”前，我国初、高中共颁布不同版本课程标准和教学大纲(包括草案)7份。由于“文化大革命”的影响，这7份中最后一份颁布于1963年。另外，有三份是初、高中合在一起的教学大纲，即能力要求的对象并不明确指向初中还是高中，而是合称“中学”。

　　新中国第一个初中物理教学纲要是1950年颁布的《初中物理精简纲要(草案)》(以下简称《草案》)。这份草案是当时教育部在征求众多一线教师意见基础上制定的。《草案》规范了初中物理的教学内容，在核心能力方面并没有作明确规定。1952年又连续颁布了《初级中学物理课程标准草案》和《中学物理教学大纲》，前者在学习借鉴苏联经验的基础上制定，后者则更进一步，以苏联的中学物理教学大纲为蓝本制定。前者提出了“观察”“认识”的能力要求，是从获取知识的角度提出的；后者则在总说明中提出了“将知识应用到实际问题中去的能力”，是从“问题解决”视角提出，并特别强调了核心能力的个人发展价值。1956年依据前苏联教学大纲起草的《中学物理教学大纲》提到了较多的关于能力方面的要求。在其“总说明”中提到“用理论知识解决实际问题的能力”“解决物理习题的能力”及“创造才能”等，第一次提到了创造能力。十年动乱之前我国颁布的最后一个物理教学大纲是1963年的《全日制中学物理教学大纲(草案)》。这份草案虽然实际实施只有半年，但从大纲本身来看，对核心能力的要求又有所发展。“教学目的和要求”首次提出了“物理计算能力”的要求。另外，该草案在“教学中应该注意的几点”中特别提到了“分析能力、推理能力和想象能力”，并且对“物理计算能力”进行了操作性解释。此时的大纲尽管在课程目标中要求仍不甚全面，但对核心能力的阐释已经比较具体，其对能力维度的培养目标也已见其形。(见表3)

　　独立颁布的高中物理课程纲要只有两份，分别是1950年颁布的《高中物理精简纲要(草案)》和1952年颁布的《高级中学物理科课程标准草案》。前者对核心能力的培养要求与建国前最后颁布的《修订高级中学理化课程标准》有一定的延续性。“原则”部分提到了培养“观察才能”和“实验技术”，并对实验技术详细解读为五个方面要求。后者则提到了增进“工作技能”和“启发创造力”等，从价值上看开始倾向于个人发展价值和社会发展价值的结合。接下来分别在1952年、1956年和1963年颁布的三份教学大纲(包括草案)没有再区分初、高中，对核心能力的要求见上文分析。

　　这一段时期虽然时间很短，但是各课程标准、纲要对核心能力的要求进一步丰富。如对“实验技术”的详细解读，涵盖了物理学科学习、物理问题解决、认知思维等多个视角。另外核心能力分类视角上首次出现了创新实践活动视角的“创造能力”，且初、高中都有要求。从能力价值上看学科需求、个人发展和社会发展均有所涉及。

　　1963年颁布的教学大纲是“文化大革命”前颁布的最后一份大纲，“文化大革命”十年间，中学物理课程被取消。

　　(三)物理核心能力的“复出”与具体化(1978—2000年)

　　改革开放是我国政治、经济、教育各方面复苏起步的一次重大转折。1977年恢复高考，[11]第二年即颁布了《中学物理教学大纲(试行草案)》(初高中混合)，其“教学目的”中提到了培养学生“实验技能”“思维能力”“运用数学解决物理问题的能力”等，这是第一次以“思维能力”这个名词提出核心能力要求。此后至2000年，我国又先后颁布了五个版本的初中物理教学大纲(其中1986年和1990年版是初、高中混合)，核心能力的界定也越来越清晰，种类越来越丰富。如1988年的《全日制初级中学物理教学大纲》中提到了“观察、实验能力、初步分析、概括能力和应用物理知识解决简单问题能力”等。特别是这一时期的1990年颁布的不分初、高中版的《全日制中学物理教学大纲》，在已有核心能力基础上又增加了培养学生“思维能力(后又解释为包括分析、概括、抽象、推理、想象等)”，进一步丰富了核心能力培养的要求。需要注意的是，这一时期的教学大纲不仅在“教学目的”中对核心能力有较明确的要求，同时在“教学中应注意的几点”中也都提到了核心能力的问题。

　　同一时期独立颁布的高中物理教学大纲有四份。1980年和1983年版本对核心能力涉及非常少。1996年和2000年版本对核心能力要求一致，在继承1990年版本(上文已分析)基础上，在“教学目标中”提出“观察和实验能力、科学思维能力、分析和解决问题能力”的目标等。这两个版本与之前不同的是专门提出了“加强能力培养”的要求，并且对能力进行了分类具体详述。在“教学注意事项”中几乎每条都围绕核心能力展开，还就必修内容和限选修内容分别提出了核心能力的相应具体要求。

　　从术语的规范性上看，这一时期基本成熟，各关键词与对应的核心能力要求一致。核心能力进一步具体化，如对思维能力又分别从“分析”“概括”等角度来提出，层次性更强。核心能力提出视角上看，集中在物理学科学习、物理问题解决和认知思维视角，核心能力价值维度主要考虑的是满足学科发展和个人发展的需求。(见表4)

　　(四)物理核心能力的进一步丰富和发展(2001年至今)

　　2001年新一轮基础教育课程改革正式启动，同年颁布的《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》比之前的教学大纲有根本性的变革和调整。在这份课程标准中，物理核心能力成为课程目标“过程与方法”维度的核心，内容也进一步丰富和拓展。课标对“科学探究”的七个要素提出了详细的能力要求：观察能力、提出问题能力、收集信息能力、处理信息能力、分析概括能力、信息交流能力等，并在内容标准中专门详述了“科学探究能力目标”说明。整个课标从目标、内容到实施建议，都围绕探究能力展开论述，突出了课程的探究性和对探究能力的培养。2011年该课标进行了修订，在核心能力要求中保持了与前一版本的基本一致，个别提法略作调整。

　　2003年颁布了《普通高中物理课程标准(实验)》，在“课程目标”中提到培养学生的“自主学习能力”“质疑能力，信息收集和处理能力，分析、解决问题能力和交流、合作能力”等，仍然将探究能力作为能力核心。课程标准中对科学探究的七个要素从“科学探究及物理实验能力的基本要求”方面作了详细的表述，使得探究能力培养的要求更加明晰。高中课程标准更强调培养学生独立的探究能力，致力于培养学生从提出问题到最终得出结论的各种能力，期望学生能够通过高中物理课程的学习具备从事科学研究的基本素养。

　　这一时期初、高中课程标准对核心能力的显著发展是提出了科学探究能力，并从信息收集、处理、交流的角度来表述能力，从价值维度上体现了学科、社会和学生发展的统一。标准围绕科学探究要素提出了系统化、结构化的核心能力体系，对科学探究的七个要素所对应的各种子能力提出了具体要求。(见表5)

　　(五)物理核心能力发展脉络特点

　　通过对课程标准和教学大纲的梳理，可以大体看出我国课程目标中对物理核心能力的要求情况，同时也可以了解核心能力的发展脉络。

　　1.从课程文件术语表征看，主要特点如下：

　　(1)物理核心能力的表述由模糊到规范。如在第一阶段时，出现了许多关键词，虽能模糊反映出物理核心能力的影子，但是结合到具体的文本语境中后并不能表达核心能力要求。这种情况随时间逐渐减少，到第三阶段时就不存在了。

　　(2)物理核心能力的内容由简单到丰富。按照各时期平均每个文件对核心能力提出要求的频次来看，依次为1.6次/个、3次/个、2.7次/个和7.7次/个。特别是进入新课改以来，我国颁布的三个课程标准对核心能力要求提到了前所未有的高度。

　　(3)物理核心能力的要求由概括到具体。核心能力的表述如1923年《初级中学自然课程纲要》提到“使知利用自然的方法”仅涉及了“利用自然的方法”但因只是要求到“知”，尚达不到核心能力的要求。到1956年颁布的《中学物理教学大纲(修订草案)》时，则提出了具体的“分析各种物理现象”“利用理论知识解决实际问题”等，能力要求上更为具体。到1988年《全日制初级中学物理教学大纲》则提到了“初步的观察、实验能力”“初步的分析、概括能力”“应用物理知识解决简单问题能力”，不仅具体，对于能力要求的程度也作了限定，如“初步”等。物理核心能力要求的具体和规范是其实践的基础，唯其如此，在教学和评价中才有操作的可行性。

　　2.从物理核心能力分类来看，主要特点如下：

　　(1)核心能力视角各时期有显著变化。在前三个阶段，物理核心能力构成主要是从物理学科学习、物理问题解决、认知思维角度提出要求，到第四个阶段则增加了物理探究活动角度，且该角度成为提出核心能力要求的主要视角(39.1%，见表6)。

　　(2)科学探究能力在第四阶段占据了主要地位。科学探究是探索科学规律的完整过程，它本身“包括观察、提问、实验、比较、推理、概括、表达、运用及其他活动[12]”，因此对科学探究能力要求的提高同时也增加了对其他视角能力的要求。

　　(3)从物理创新活动角度提出的能力要求各阶段都非常少，仅在第二阶段占(14.3%)和第四阶段(4.4%)。然而，由于探究性活动本身就是一种创造性学习活动，所以第四阶段表现出对创造性提出了较高要求。

　　3.从核心能力提出的价值维度来看，基本脉络是从注重学科需求逐渐关注到个人和社会发展需求，再到三者需求的统一

　　如在第一阶段提到的“观察”“实验”等能力达到了15次之多，占这一时期核心能力要求的71.4%，主要是满足学科需求的价值要求。而到第三阶段时涉及学生“认知思维”发展的能力要求达到了14次，占36.9%，这体现了重视学生个人发展的价值。到第四阶段物理探究活动要求平均每个课标提出要求达3频次，既体现了物理学科的本质特征，又体现了社会发展对人才类型的需求，同时也是学生个人发展的价值体现。诸多研究证据表明科学探究是提高学生科学素养的重要途径，也是我国“对新世纪培养人才提出的更高要求”[13]。

　　三、未来物理核心能力研究展望

　　基于上述分析可以看出，物理核心能力的培养已经成为课程标准关注的重点，但无论是理论还是实践层面，仍有许多问题需要深入研究。

　　(一)物理核心能力的分类需要进一步明晰维度和层次

　　纵观百年来我国的中学物理课程目标，其对核心能力要求由模糊到清晰，由发散到聚焦，由随意到规范，由单薄到丰富。特别是从新一轮课改后颁布的三个课程标准来看，探究能力成为学科的核心能力，诸相关能力都围绕探究过程提出。这种能力结构虽然体现了对科学探究的重视，但是物理学科的特点不够突出，核心能力的维度、层次和相关性不清晰，“学科基本能力的不同维度及层次需要深入研究[14]”。维度和层次不清晰导致的结果有两种。一是核心能力的教学实践可操作性不强。究竟哪些核心能力是上位的？哪些是下位的？不同学段的学生应该重点培养相应年龄阶段的哪些能力？学生的核心能力是如何进阶发展的？这些问题都不能从现有核心能力体系中找到答案。二是核心能力的教学评价操作性也不强。教学目标的实现最终要通过评价手段来评定。因为能力结构层次性不明晰，就谈不上诸能力本身的水平层级问题。这样导致评价过程中的随意性就比较强，不利于有的放矢地进行评价。因此，建构维度和层次清晰的核心能力框架是推进物理核心能力建设的重要任务。

　　(二)物理核心能力研究需要对各阶段学生能力发展状况进行测查诊断

　　在文献梳理过程中笔者发现，几乎所有教学大纲和课程标准在提到核心能力时对象指向都是模糊的。学生作为处于身心成长过程中的个体，其本身的一般学习能力发展是有阶段性的，结合物理学科知识的学习之后，所能达到的核心能力水平也有阶段性特点。但是课程文件中初中和高中的能力要求并没有明显差异，这样就很难把具体的教学内容和相应的核心能力要求落实到具体的学习对象身上。因此，需要针对学习对象的年龄特征和课程内容特点，构建具有连贯性的、进阶式的核心能力框架。这样的核心能力框架不仅可以明确不同年龄的学习个体在能力框架中的位置，而且可以将不同的学习个体放到相同尺度的核心能力框架中比对，以了解个体的核心能力发展状况。目前，构建特定学段学生学习结果的规范性标准(或称典型标准)已成为国际教育改革的重要方向，它“要依赖科学研究相关成果和教育教学实践经验”[15]。

　　(三)物理核心能力应具体化到核心概念和核心活动中

　　核心概念是组织整合学科自身内容的少数关键概念，[16]而核心活动是体现物理学科实验探究特征的实践活动。只有围绕少数核心概念组织教学内容，并在此基础上设计核心活动，使“学”与“做”融为一体，才能有效培养学生的核心能力。随着科技的不断进步，物理知识的广度和深度不断延伸，围绕少数核心概念组织教学内容能解决“有限的学习时间和无限的学习内容”之间的矛盾。少而精的、体现学科探究特征的核心活动能避免实践活动的盲目性，使学生有科学探究的体验，理解科学探究的意义和价值，同时提升自身的核心能力———学生只有在实践活动中发现、探索和尝试解决问题，才能够提升自身的核心能力。因此，物理核心能力的提高应围绕核心概念组织内容并围绕核心活动开展实践。

　　(四)物理核心能力要求需用表现期望统整目标、教学与评价

　　一个完整的、有指导性和实际操作意义的核心能力框架，应有对不同发展阶段学生的案例例证模式的表现期望，并通过表现期望统整目标、教学与评价。表现期望是美国《新一代科学教育标准》用以组织科学教育内容的核心表现形式，[17]它使课程开发者、课程实践者和课程的评价者有统一的执行标准。课程标准规定了教学的目标和内容，是教学实施的依据，教学应该围绕课程标准展开；而评价是对教学效果的评估和反馈，理应跟教学实践一样保持与课程标准的一致。但是长期以来，我国的教育实践不是跟着课程标准走，而是一直在跟着评价走，导致了三者的极不统一。[18]目前，许多国家致力于研制核心能力模型、教育总体目标和测评系统三者之间的关系，[13]以构建核心能力模型统整的课程标准、教学和测评系统体系。因此，在我国构建有效的核心能力表现期望，以实现课程标准、教学和评价的一致发展，是非常有必要的。