物理能力測(cè)量研究

　　本書內(nèi)容提要該書是物理教學(xué)研究的一本應(yīng)用性理論專著。針對(duì)多年來教學(xué)中能力培養(yǎng)存在指標(biāo)軟、方法泛而效率低的具體問題，作者在反復(fù)進(jìn)行理論探索和一定規(guī)模實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出了物理教學(xué)中的能力培養(yǎng)規(guī)律，以及在知識(shí)優(yōu)良的條件下對(duì)能力進(jìn)行定量檢測(cè)的嶄新方法——等價(jià)排除法，反映了我國(guó)物理教學(xué)研究的新水平。全書使用了與物理、數(shù)學(xué)相關(guān)的其他學(xué)科概念50多個(gè)，自定義概念40多個(gè)，在物理、教育、心理、邏輯、思維等相關(guān)科學(xué)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(yán)謹(jǐn)，方法實(shí)用。本書對(duì)物理教育工作者、廣大中學(xué)物理教師和高師物理系學(xué)生，以及其他學(xué)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?jī)r(jià)值的書籍。片斷：例如，人們對(duì)一個(gè)一個(gè)實(shí)際的物理觀察活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生反映。這些反映分散進(jìn)入大腦之后變?yōu)橐环N內(nèi)在。它們?cè)诜e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(wù)時(shí)，它們?nèi)宰鳛橐环N內(nèi)在，并不被表現(xiàn)。然而一旦遇到相似的物理觀察任務(wù)，它們就會(huì)立即顯示出來，在應(yīng)變中發(fā)揮能動(dòng)作用。在心理特征的層次，明確“能動(dòng)反映”與‘‘產(chǎn)生反映’’這兩種方式在內(nèi)涵上的不同，對(duì)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(dòng)的心理現(xiàn)象的來源，跨入對(duì)所需要的心理特征的培養(yǎng)與測(cè)量。如果沒有這一步，便只能停留在心理的“內(nèi)在”特點(diǎn)上。對(duì)絕對(duì)內(nèi)心的、缺乏外在顯示的事物，宏觀上便很難予以處理。不妨設(shè)想一下，沒有宏觀可測(cè)的特征量，物理學(xué)的一切微觀研究會(huì)面臨怎樣的困境。于是，本書界定一個(gè)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(shí)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(nèi)容，以及以某種較穩(wěn)定的相互聯(lián)系構(gòu)成的系列內(nèi)容，都是確定模式的具體表現(xiàn)。分析物理能力的外顯在實(shí)施（運(yùn)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(gè)體的物理能力的強(qiáng)弱。以物理觀察能力為例分析如下：假設(shè)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(dāng)觀察者決定進(jìn)行觀察時(shí)，便要從其中選擇，初步試用，確定使用或調(diào)整性地應(yīng)變使用這些模式，從而最后完成了物理觀察的任務(wù)。在有些情形之下，確定模式會(huì)發(fā)生簡(jiǎn)化，較大地提高觀察的順利程度。例如對(duì)熟悉的觀察對(duì)象，試用的環(huán)節(jié)可能會(huì)大大縮短甚至消失。于是這些確定模式在某一個(gè)體大腦中的系列化水平，豐富、穩(wěn)定和熟練的程度，以及應(yīng)變使用的水平，便決定了該個(gè)體所具有的物理觀察能力的強(qiáng)弱。因此，本書以物理能力外顯的概念為基礎(chǔ)，界定另一個(gè)新概念——物理能力水平：對(duì)個(gè)體施用物理能力外顯完成物理任務(wù)時(shí)，在穩(wěn)定、靈活與成功等方面達(dá)到的高度。作為個(gè)體內(nèi)在心理特征的物理能力，能夠外顯為完成物理任務(wù)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(xué)習(xí)、建立、運(yùn)用入手，來培養(yǎng)物理能力。第二，它表明可以從不同個(gè)體在運(yùn)用這些確定模式時(shí)表現(xiàn)出的差異，來測(cè)量物理能力。而物理能力水平的概念則給這種測(cè)量的評(píng)價(jià)奠定了理論基礎(chǔ)。三物理能力的層次不同的物理能力有不同的外顯，其實(shí)質(zhì)是該種物理能力的內(nèi)涵。稱其為外顯，只不過是強(qiáng)調(diào)它原本屬于一種內(nèi)在的狀態(tài)，只有在能力實(shí)施的過程中才能表現(xiàn)出來。然而，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)物理能力的測(cè)量，僅從內(nèi)涵的角度討論是不夠的，因?yàn)槲覀儽仨氃谀芰?shí)施的具體進(jìn)程中來測(cè)量它，而不能僅從方法論的描述來測(cè)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(cè)量將涉及兩方面：能力的內(nèi)涵與能力的外延。內(nèi)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(wù)。一般情況下，它可用具體的物理知識(shí)和實(shí)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(duì)結(jié)果做出的貢獻(xiàn)都不相同。例如，過程觀察法要感知觀察對(duì)象隨時(shí)間的變化，這就比整體觀察法要難，它適用于觀察運(yùn)動(dòng)過程，可能導(dǎo)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(gòu)造。其次，注意到即使對(duì)同樣水平的能力外顯，當(dāng)它們涉及到不同的物理知識(shí)時(shí)，其難度亦不同。例如都用過程觀察法，但觀察變速運(yùn)動(dòng)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(guān)，又與外延涉及到的物理任務(wù)有關(guān)。本書前言前言物理教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)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(fù)思考這個(gè)問題，覺得重要的原因之一，是能力不能像知識(shí)那樣直接定量測(cè)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(shí)學(xué)習(xí)那樣可以及時(shí)彌補(bǔ)。然而，真正想要深入研究直接定量檢測(cè)單科教學(xué)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(xué)的談話，是他談及能力的直接檢測(cè)苦于不能擺脫物理知識(shí)；等價(jià)排除法最初也產(chǎn)生于那個(gè)時(shí)期。1992—1993年，我到北京師范大學(xué)做訪問學(xué)者期間，等價(jià)排除法的可行性檢驗(yàn)論文得以發(fā)表。在此期間，我的導(dǎo)師閻金鐸先生給予我極大的支持和許多重要的指點(diǎn)。隨后幾年，主要工作集中在兩個(gè)方面，一方面是等價(jià)排除法的實(shí)用性，另一方面是建立一個(gè)和其他學(xué)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(píng)定方法，其中最關(guān)鍵的一點(diǎn)是增加了答卷速度因子V。它的提出實(shí)際應(yīng)歸功于我的女兒。她指出了答卷速度在能力檢測(cè)和知識(shí)檢測(cè)中所起作用的不同，后一方面的工作使我不得不在相關(guān)學(xué)科，特別是心理學(xué)、思維學(xué)與邏輯學(xué)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(yù)先的估計(jì)，以至幾次想放棄研究。多虧了許多老師、朋友和親人的鼓勵(lì)，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(shí)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(yīng)該說，脫稿時(shí)的感覺不是完成任務(wù)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(jìn)一步改進(jìn)和完善的。例如，A卷評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)和方法應(yīng)該更簡(jiǎn)化一點(diǎn)，閱卷工作量太大會(huì)明顯影響能力定量檢測(cè)的實(shí)用性；如何減小其他能力對(duì)所測(cè)能力的干擾，比如閱讀能力的干擾，又如實(shí)驗(yàn)?zāi)芰z測(cè)中觀察能力的干擾；能力測(cè)量的等價(jià)系列試題如何與各年級(jí)物理教學(xué)所培養(yǎng)的能力層次相適應(yīng)等。還要說明一點(diǎn)，關(guān)于檢測(cè)運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，由于目前的研究成果在概念的相關(guān)性上還不十分自洽，今后還需進(jìn)一步深入研究。最后，我要以非常誠(chéng)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(tái)

　　續(xù)佩君1947年生于北京。現(xiàn)任首都師范大學(xué)副教授，兼任北京市中學(xué)物理教學(xué)研究會(huì)副秘書長(zhǎng)、中國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)員。1982年畢業(yè)于北京師范學(xué)院物理系。長(zhǎng)期從事物理教學(xué)和兒童思維能力最佳開發(fā)期的研究。曾獲全國(guó)普通高校優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。1996年入選《中國(guó)師范教育通鑒·名家卷》。參與撰著《物理教育學(xué)》、《物理教學(xué)論》等，發(fā)表論文10多篇。