初中物理科學探究教學中育人目標和任務解析及實踐探索

丁加旗

(南京市玄武區教師發展中心,江蘇 南京 210016)

《義務教育物理課程標準》(2011年版)將課程內容分為科學探究和科學內容兩部分,依此,科學探究既是學生的學習目標,又是重要的學習方式.在這個過程中,學生經歷與科學家相類似的探究過程,主動獲取物理知識,學會科學研究的方法,養成追求真理的科學態度和勇于創新的科學精神,科學探究教學理應成為學科育人的重要環節.

然而,目前的科學探究教學,存在探究過程由老師安排設計、探究結論學生早已知曉等“偽探究”現象.尤其值得注意的是,很少有物理教師會認真思考科學探究教學環節背后的學科育人的價值取向,這也影響了課程目標的有效達成.本文擬就在初中物理科學探究教學中如何體現學科育人的價值追求談談自己粗淺的認識.

1 初中物理科學探究育人指向缺失的歸因分析

科學探究作為義務教育物理課程標準的重要內容,理應受到物理教師的重視.目前物理教師科學探究水平不高、育人指向缺失,與長期以來對科學探究的價值取向認識不夠深刻有關.

首先是對物理課程的學科屬性和物理學的研究方法及科學態度的認知不夠深刻.物理學是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科.物理學的研究方法往往是通過提出命題,進行理論解釋,大膽理論預言,借助實驗驗證,探究修改理論等揭示自然規律.可見,物理學的學科屬性和研究方法含有科學探究的元素,學生的物理學習過程也應還原物理知識和物理規律的探究過程,通過科學探究主動建構物理學科的知識結構.并且,自然規律的探索,需要具備極強的好奇心、追求真理不畏艱難、嚴謹思維的科學態度.

其次是對探究教學的要素認知不夠深刻.物理教師對探究教學的理解停留在淺表層面,缺少對科學探究能力要素的深入研究,對探究教學的展開環節理解不夠清楚,從而探究教學局限在知識和技能的傳輸,在探究教學中也是急于把結論和方法告知學生,缺少真正意義上的探究過程;不重視在觀測事實或實驗事實基礎上進行提煉和演繹,缺乏模型建構意識和邏輯推理的方法.

再次是對探究教學的意義和價值認知不夠深刻.科學探究過程,不僅是讓學生經歷科學家相似的研究過程,更主要是在這個過程中提升學生的學科素養,這是比科學探究要素更上位的教學目標和任務.站在立德樹人的立場,我們不僅要解決“培養什么人”的問題,至關重要的是解決“怎樣培養人”即“如何培養學生的綜合素養”的問題.學生的綜合素養不是天生的,是需要通過教育去形成與發展的,這些素養既表現出發展的連續性、也具有發展的階段性.初中教育階段的科學探究有別于小學科學學科和高中物理的科學探究,比小學科學探究更具有操作性和系統性,但沒有高中科學探究那樣的思辨性和嚴謹性.同時,初中階段的科學探究要關照學生已有的學科基礎,也要為學生進一步學習架接思維橋梁,制定出符合初中學生個人發展與社會發展需要的科學探究教學的目標與任務.

物理教師要充分認識科學探究教學的重要性,把握科學探究教學的方向,深刻理解科學探究背后的學科育人的價值取向,合理制訂科學探究的教學方案,達到提升學生科學探究能力的目的.

2 科學探究教學育人目標和任務解析

學科育人價值的集中體現就是學科核心素養的指向,是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力.依據義務教育物理課程標準,科學探究涉及提出問題、猜想與假設、設計實驗與制訂計劃、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作等環節.開展好科學探究教學,可以引領學生從物理知識學習走向物理思維的歷練,涵養勇于探索、追求真理的科學精神,學生還可以在思想交流交融交鋒中增強表達能力和交往溝通能力,也呼應了高科技的時代訴求,是學科育人的重要途徑.筆者結合未來社會對人才素養要求,梳理出科學探究各要素對應的育人目標和任務(如表1).

表1 科學探究育人目標和任務

3 科學探究教學中體現學科育人價值的實踐探索

基于對初中物理科學探究教學缺失的歸因分析,對照科學探究教學的育人目標和任務解析,探索科學探究教學中體現學科育人價值的實踐路徑.首先,物理教師要認真研讀物理課程標準,明確課程目標體系,為科學探究教學找方向;其次,研究科學探究教學中學科育人要素的課堂層面的操作要領,讓學科育人落地;再次,研究育人目標達成的課堂觀察和評價改進.

3.1 基于學科育人價值的課標研讀

準確理解課程標準的科學探究教學要求,是實施科學探究教學實踐、達成課程標準基本要求的必由之路.而在一次對初中教師問卷抽測中,在問及教師“你是否研讀過課程標準”時,竟然有超過60%的受訪教師表示只聽過專家解讀,但自己并未認真研讀過《課程標準》,教師似乎更關注課堂“知識點”的選擇以及將之傳遞給學生的教學方法改進.如一位老師初中物理“二力平衡”一課的教學目標寫道:通過畫圖討論得出二力平衡的概念;通過實驗得出二力平衡的條件;會解有關二力平衡的問題.

實際上,在義務教育物理課程標準中,已經將創新精神和合作意識列為科學探究的基本要素.由于初中物理教師普遍存在過多關注學生學業成績傾向,對學科育人價值指向認識不足,教學大多停留在知識與解題層面.

在研讀《課程標準》,著力理解、細化學科課程標準中對必備品格和關鍵能力的要求基礎上,“二力平衡”一課的教學目標敘寫如下:學生經歷科學探究的過程,探究二力平衡的條件;體檢“從簡單到復雜、控制變量、忽略次要因素、反證法”等研究問題的方法;養成“善于提出問題、嚴謹處理問題”的良好習慣.

3.2 基于學科育人要素的課堂實踐

學科育人的主陣地在課堂,教師在理解課標后,梳理與學習目標、內容相關的課程資源,通過拓展、選擇、改編和整合,形成具有內在邏輯的科學探究教學設計,培養學生具有好奇心和想象力,能不畏困難,勇于大膽嘗試,積極尋求有效的問題解決方法.

3.2.1 站在學生立場設計探究過程

筆者聽過兩位初二物理教師執教的“光的折射”.甲教師在教室里上課,借助水槽和激光筆演示光的折射現象,得出結論后即刻進行習題訓練;乙教師在實驗室上課,通過光的折射現象演示儀,比較明顯的觀察到光的折射現象,再利用玻璃磚分組實驗,學生在實驗探究基礎上畫出光路圖,探究玻璃磚折射光路,討論分析得出折射定律.

甲教師設計思路就是把物理教學看成是知識的教學,學生學會解題即為達成目標,教師的探究教學意識不強,對實驗室的利用率也不高;乙老師的教學設計,基于物理教學是依據實驗的科學探究過程,演示實驗增強了實驗的可見度,探究實驗也是精心設計,學生親歷實驗過程,并在收集證據(畫圖)基礎上分析得出結論,學生的探究意識和物理思維得到發展.

3.2.2 提供自主自由的探究時空

科學探究的過程是艱難而繁重的,課堂時間有限,就必然拓展到課后;有的內容也需要學生通過查閱資料、自主實驗等才能解決.這就需要拓展科學探究的時間和空間.事實上,學生個體在探究過程中所擁有的自由度對其創造力具有積極影響.

圖1

在復習“影響電流做功”時,有這樣一個學生活動“觀察兩個小燈泡并聯時發光程度與電流的關系”(如圖1),學生們觀察到電流大的燈泡反而暗.為探析這一現象,師生開展了討論:有的同學對并聯電路電壓相同,電流大的實際功率大,燈泡反而暗很不理解,但又找不到原因;有的學生想到燈泡分別與電流表串聯,燈泡電阻不同,他們的電壓不一定相同,實際功率誰大還須進一步測量;有的學生想到發光效率等因素.老師因勢利導,引導學生們課后繼續探究,很好地體現了科學探究教學中不懈追求真理的育人指向.

3.2.3 鼓勵獨立而又包容的大膽表達

分析與論證是科學探究的重要環節,可以通過實驗獲取證據和數據,鼓勵學生對討論的問題進行開放性討論和批判,提出解決問題的方案;引導學生運用口頭、書面和其他方式(如肢體語言)進行溝通,發表自己的觀點,在互相辯論中進行思維碰撞.

利用好科學探究教學的這一環節,學生認真聆聽并理解他人觀點,辨別與提取有效信息.在這個過程中,學生與他人建立良好的關系,能夠換位思考,尊重、包容他人,有效管控自己的情緒,善于進行團隊合作,生成創新性的想法和行為.這些都是科學探究教學育人價值的重要體現.

3.3 基于學科育人目標的觀察評價

科學探究教學的有效性和達成情況,如學生科學探究過程是否真實有效、科學素養發展水平是否提高等,往往不是靠一兩道選擇、計算題所能鑒別的.在科學探究教學環節,可結合課堂觀察量表,引領教師全方位關注學生的探究過程和學習結果,發現和發展學生多方面的潛能,如借助表2可對教師科學探究教學中如何體現“學科育人”的價值追求進行觀察評估.

此外,教師要開展指向科學素養、物理學學科思想方法的評價研究,對學生的學科本質理解水平、探究運用能力乃至科學態度進行有效的評測.例如:

表2 科學探究教學“學科育人”課堂觀察量表

我們研究“二力平衡條件”時,通過實驗對猜想的幾個條件進行探究,最后在科學論證基礎上得出合理的結論.生活中常常會遇到類似的情形,請舉一個你在兩個或多種方案之間猶豫不決時,如何借助物理學的研究方法進行合理選擇與決策的例子.

以上測試題,不僅關注學生掌握的知識和技能,而且可以了解學生通過科學探究方法的學習,形成的科學素養與解決實際問題的能力,體現了學科育人價值取向的評價導向.

學科育人不是刻意的,也不是有一個固定的模式,它是滲透在各種教育教學環節中.育人目標和任務也不是相互獨立的,而是具有相互關聯性與統一性,共同指向學生的理想信念、人文情懷、品德修養、知識見識、創新精神等綜合素質.學科育人是科學探究的價值追求,科學探究更要為學科育人承擔起物理教學應有的責任.