物理能力測量研究

　　本書內容提要該書是物理教學研究的一本應用性理論專著。針對多年來教學中能力培養(yǎng)存在指標軟、方法泛而效率低的具體問題，作者在反復進行理論探索和一定規(guī)模實踐的基礎上，提出了物理教學中的能力培養(yǎng)規(guī)律，以及在知識優(yōu)良的條件下對能力進行定量檢測的嶄新方法——等價排除法，反映了我國物理教學研究的新水平。全書使用了與物理、數(shù)學相關的其他學科概念50多個，自定義概念40多個，在物理、教育、心理、邏輯、思維等相關科學之間建立了相協(xié)相洽又本身自洽的一套概念體系，創(chuàng)意新穎，理論完整，論證嚴謹，方法實用。本書對物理教育工作者、廣大中學物理教師和高師物理系學生，以及其他學科的教研人員和教師來說，都是一本開闊思路和有參考、研究價值的書籍。片斷：例如，人們對一個一個實際的物理觀察活動都會產生反映。這些反映分散進入大腦之后變?yōu)橐环N內在。它們在積累的過程中，陸續(xù)被分析、綜合、比較、抽象和概括，從而使分散的積累，在上升為理性的過程中被集中為順利完成物理觀察的手段，如觀察的步驟、觀察的方法等。顯然它們都屬邏輯的確定處理模式。這些確定的模式，在不必完成相類似的觀察任務時，它們仍作為一種內在，并不被表現(xiàn)。然而一旦遇到相似的物理觀察任務，它們就會立即顯示出來，在應變中發(fā)揮能動作用。在心理特征的層次，明確“能動反映”與‘‘產生反映’’這兩種方式在內涵上的不同，對本書的研究有理論上的決定意義。它使我們有可能根據(jù)被動的心理現(xiàn)象的來源，跨入對所需要的心理特征的培養(yǎng)與測量。如果沒有這一步，便只能停留在心理的“內在”特點上。對絕對內心的、缺乏外在顯示的事物，宏觀上便很難予以處理。不妨設想一下，沒有宏觀可測的特征量，物理學的一切微觀研究會面臨怎樣的困境。于是，本書界定一個新概念——物理能力的外顯：原存在于大腦之中，能在物理能力實施的過程中顯現(xiàn)出來的確定模式。通常被稱為方法、程序、思路、步驟的內容，以及以某種較穩(wěn)定的相互聯(lián)系構成的系列內容，都是確定模式的具體表現(xiàn)。分析物理能力的外顯在實施（運作）物理能力的過程中的具體表現(xiàn)，不難知道，物理能力的外顯可以直接表現(xiàn)個體的物理能力的強弱。以物理觀察能力為例分析如下：假設觀察者已經(jīng)具有貯存于大腦中完成物理觀察所需要的某些確定模式。那么當觀察者決定進行觀察時，便要從其中選擇，初步試用，確定使用或調整性地應變使用這些模式，從而最后完成了物理觀察的任務。在有些情形之下，確定模式會發(fā)生簡化，較大地提高觀察的順利程度。例如對熟悉的觀察對象，試用的環(huán)節(jié)可能會大大縮短甚至消失。于是這些確定模式在某一個體大腦中的系列化水平，豐富、穩(wěn)定和熟練的程度，以及應變使用的水平，便決定了該個體所具有的物理觀察能力的強弱。因此，本書以物理能力外顯的概念為基礎，界定另一個新概念——物理能力水平：對個體施用物理能力外顯完成物理任務時，在穩(wěn)定、靈活與成功等方面達到的高度。作為個體內在心理特征的物理能力，能夠外顯為完成物理任務的一些確定模式，其重要意義有二。第一，它表明可以從這些確定模式的學習、建立、運用入手，來培養(yǎng)物理能力。第二，它表明可以從不同個體在運用這些確定模式時表現(xiàn)出的差異，來測量物理能力。而物理能力水平的概念則給這種測量的評價奠定了理論基礎。三物理能力的層次不同的物理能力有不同的外顯，其實質是該種物理能力的內涵。稱其為外顯，只不過是強調它原本屬于一種內在的狀態(tài)，只有在能力實施的過程中才能表現(xiàn)出來。然而，為了實現(xiàn)對物理能力的測量，僅從內涵的角度討論是不夠的，因為我們必須在能力實施的具體進程中來測量它，而不能僅從方法論的描述來測量它。因此，我們還必須涉及到物理能力的主要外延。物理能力測量將涉及兩方面：能力的內涵與能力的外延。內涵，就是物理能力的外顯；外延，是承受能力外顯的具體物理任務。一般情況下，它可用具體的物理知識和實際的問題概括。首先，注意到能力外顯（如不同的方法）本身的難易程度和它的適用范圍，以及各自對結果做出的貢獻都不相同。例如，過程觀察法要感知觀察對象隨時間的變化，這就比整體觀察法要難，它適用于觀察運動過程，可能導致發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律；而整體觀察法通常只了解儀器的外部構造。其次，注意到即使對同樣水平的能力外顯，當它們涉及到不同的物理知識時，其難度亦不同。例如都用過程觀察法，但觀察變速運動和觀察液體加熱與沸騰，后者難度明顯要大。因此物理能力又是有層次的。它既與能力的外顯有關，又與外延涉及到的物理任務有關。本書前言前言物理教學要培養(yǎng)學生能力的必要性與重要性，已毋庸多言，但多年來能力培養(yǎng)效率低下，亦是師生的普遍感覺。我曾反復思考這個問題，覺得重要的原因之一，是能力不能像知識那樣直接定量測量。這使能力培養(yǎng)方法的有效性變得難以判斷，也使能力培養(yǎng)難于像知識學習那樣可以及時彌補。然而，真正想要深入研究直接定量檢測單科教學所培養(yǎng)的能力的想法，則始于1989年和我系研究生蔣毅同學的談話，是他談及能力的直接檢測苦于不能擺脫物理知識；等價排除法最初也產生于那個時期。1992—1993年，我到北京師范大學做訪問學者期間，等價排除法的可行性檢驗論文得以發(fā)表。在此期間，我的導師閻金鐸先生給予我極大的支持和許多重要的指點。隨后幾年，主要工作集中在兩個方面，一方面是等價排除法的實用性，另一方面是建立一個和其他學科相協(xié)相洽、本身又自洽的物理能力的概念體系。前一方面的工作主要是不斷完善A卷的評定方法，其中最關鍵的一點是增加了答卷速度因子V。它的提出實際應歸功于我的女兒。她指出了答卷速度在能力檢測和知識檢測中所起作用的不同，后一方面的工作使我不得不在相關學科，特別是心理學、思維學與邏輯學的概念群中苦游一番。這兩方面工作的難度和繁雜，大大超出了預先的估計，以至幾次想放棄研究。多虧了許多老師、朋友和親人的鼓勵，才磕磕絆絆走到今天。出版這樣一部專著，目的只是拋磚引玉，希望得到更多的有識之士和有志之人的指正與幫助，使這一研究能逐步走向成熟。應該說，脫稿時的感覺不是完成任務的輕松，而是艱苦工作的開始，今后還有很多工作要做。就目前這方面研究而言，還確有許多方面需要進一步改進和完善的。例如，A卷評分的標準和方法應該更簡化一點，閱卷工作量太大會明顯影響能力定量檢測的實用性；如何減小其他能力對所測能力的干擾，比如閱讀能力的干擾，又如實驗能力檢測中觀察能力的干擾；能力測量的等價系列試題如何與各年級物理教學所培養(yǎng)的能力層次相適應等。還要說明一點，關于檢測運用物理知識解決實際問題的能力，由于目前的研究成果在概念的相關性上還不十分自洽，今后還需進一步深入研究。最后，我要以非常誠懇的心情，衷心感謝在這些年的研究中給予我各種幫助的喬際平先生，王邦平、王瑤、蘇明義、齊紅、何麥秋、賈保成、艾克安、劉北秋、王少芳等老師，感謝閻金鐸先生審閱本書并給本書寫了序言，感謝戴相彬老師在閱讀本書草稿后為本書增寫了第一章。續(xù)佩君1996年5月于北京豐臺

　　續(xù)佩君1947年生于北京?，F(xiàn)任首都師范大學副教授，兼任北京市中學物理教學研究會副秘書長、中國物理學會會員。1982年畢業(yè)于北京師范學院物理系。長期從事物理教學和兒童思維能力最佳開發(fā)期的研究。曾獲全國普通高校優(yōu)秀教學成果二等獎。1996年入選《中國師范教育通鑒·名家卷》。參與撰著《物理教育學》、《物理教學論》等，發(fā)表論文10多篇。