摘 要:初中科學教學存在知識本位的教學觀,這種教學觀指導下的教學實踐以講授與習題訓練為典型特征,關注知識的傳授而非知識的生成。核心素養理念從根本上來說是聚焦問題的創造性解決能力與品質,文章提出回歸原點問題、設計核心問題、建構問題體系、逐一解決問題的教學模式,在問題分析中提升科學認知,在問題解決中涵育科學智慧,促進學生的全面發展。
關鍵詞:核心素養;初中科學;教學模式;實踐;反思
作者簡介:余國良(1981.10—),男,浙江蕭山人,浙江省杭州市臨平區臨平第二中學,中學一級教師,本科,教務主任,研究方向:教學管理。
核心素養是新課程改革的指導理論,核心素養的突出特征在于個體能否良好地應對有挑戰性的真實任務。核心素養在問題解決中涵育,又服務于問題解決。在初中科學教學中,教師要將問題教學法置于核心位置,培養學生的問題意識,提高其發現問題、分析問題和解決問題的能力,涵育學生面對未來挑戰所應具備的科學素養。
一、三種科學教學觀
在初中科學教學實踐中,存在著三種教學觀,即知識本位的、學科本位的和學生本位的。教學觀不同,教學方法有異,教學效果也迥然而異。
(一)知識本位
知識本位教學觀將知識作為絕對的真理傳遞給學生,在教學實踐中的表現是“講授+訓練”,講授上事無巨細,訓練上反復強化,這種教學模式比較普遍。這種教學模式短期效果良好,但是遺忘率較高。知識本位教學觀將提升知識傳授效率作為自己的目標,忽視了知識作為人類智慧的結晶自身所蘊含的科學方法和科學精神,在教學實踐上強調知識權威,以講授和訓練為主,學生思考的空間被嚴重壓縮,很少主動回答問題,遑論主動提問;教師偏重于學生運用所學知識解決習題,而對于知識本身所蘊含的教育價值選擇性忽視。長此以往,導致學生不敢問、不會問,深度思考能力被削弱。
(二)學科本位
學科本位教學觀秉持學科至上的價值觀,囿于本學科的教學,不能跳出學科看學科,割裂了科學與其他學科的內在聯系。有學科本位教學觀的教師往往有強烈的專業情感,在教學上勤奮努力,對學生學習質量十分關注,但也容易出現無序擠占時間、過量布置作業等問題,這對學生的整體發展不利。這種只關注當下、忽略長遠的做法說到底是一種短視行為。從核心素養角度看,學生未來從事各行各業的工作,在解決自身問題的過程中,不僅需要必備的科學素養,還需要相應的人文素養和道德素養。
(三)學生本位
教育教學服務于學生的全面發展,全面性涉及學生自我意識、認知、情感、意志和行為等多個方面的素養。秉持學生本位教學觀的教師會深入思考知識對學生發展的價值。科學知識是在科學精神指導下,運用科學方法進行科學實踐的智慧結晶,重回問題原點,還原知識生成的過程,讓學生在了解科學家解決原點問題的過程中感受到思考的價值、鍥而不舍的精神和科學創造的意義。簡而言之,教師引導學生重回問題原點,思考問題解決方法,感受科學家尊重客觀、尊重規律、勇于探索的科學精神,感悟真的價值;科學成果運用于生產和生活,服務于人類生存和發展;從物理概念的簡潔美、悟性美中感受到美的價值。
二、核心問題教學模式
(一)理論基礎
1.核心素養理念
學生的核心素養簡而言之是解決問題的智慧。智慧是核心素養的中國式表達,是解決問題過程中知識、能力和情感態度與價值觀的綜合表現。智慧的科學課堂應該突出問題意識、問題發現與問題解決。
2.建構主義理論
建構主義認為,學習是學生在已有知識經驗的基礎上建構新知。學習是在新舊知識之間建立有意義而非機械性的聯系。科學課堂應該在問題的解決中展示知識之間的內在聯系,促進學生對概念的深度理解,并為概念的正確運用創造條件。
(二)教學結構
理論源于實踐,理論指導實踐。理論對實踐的指導作用需要通過教學結構來體現。科學課程核心問題教學模式的內容是學生以一個統攝性問題為核心的問題組為具體目標,在自主分析和探究中解決問題,并在解決問題中科學方法涵育科學精神。
(三)教學流程
1.原點問題
原點問題指的是引發科學家研究的起始問題。學生的學習過程是從未知走向已知,科學家的研究也經歷了類似過程,研究過程與學習過程高度吻合。置學生于科學家最初的研究狀態,能夠激活學生思維,激發其思維的創造性。
2.核心問題
一項科學概念或理論是一組先后相繼的問題鏈的持續解決過程。在這個問題組中,有一個統攝性的核心問題。該問題揭示自然界中相應問題的核心,在整個問題解決中具有統攝性,其他問題都是該問題派生出來的。通過對核心問題的深度思考和研究,可以促進學生對概念的深度理解。
3.子項問題
核心問題具有高度的概括性和抽象性,需要通過問題組或問題鏈來具體化,如牛頓力學解決運動與力的關系,牛頓力學三大定律和萬有引力定律分別從多個方面來豐富我們對力學的認識。
4.問題解決
教師通過實驗法或歸納演繹法,讓學生在觀察實驗過程、分析實驗數據的基礎上深化對問題的認識,并深刻理解問題解決的巧妙性,學習科學方法,涵育和科學精神。這個環節是整個科學教學的靈魂所在。
5.知識應用
知識理解是應用的前提,應用是知識學習的歸宿。知識理解主要解決不懂的問題,知識應用解決懂而不會的問題。懂了不等于會了,而需要通過練習融會貫通,強化對知識的理解。
6.變式訓練
變式訓練可實現知識在新情境中的靈活運用,具體來說是要解決會而不通、通而不準的問題。這個過程不僅需要知識作為基礎,更需要積極情感、頑強意志和勤勉行動來參與。學生對問題的探究、問題的解決、知識的應用和變式訓練,不僅僅強化了對概念的理解和運用,更是從知情意行四個方面提升了核心素養。
三、核心問題教學實踐
案例:并聯電路
1.原點問題:愛迪生發明了電燈,但是并不暢銷,用戶不滿意。原因之一是開關由發電所統一控制,統一供電,統一熄燈,用戶感覺不方便。當時,電燈的強有力競爭者是煤氣燈,煤氣燈的開關由用戶自己控制。愛迪生認真研究煤氣管道,發現煤氣公司有一個總管道,與用戶的支管道相連,一家熄燈不影響其他用戶,使用起來十分便利。愛迪生受到啟發:如果電路也能像煤氣一樣,每一個支線路也安上開關,不就互不干擾了嗎?經過反復研究,他把串聯電路改成了并聯電路,最終解決了問題,之后,電燈使用迅速普及,取代了煤氣燈。
2.核心問題:如何實現用戶自由使用電燈而不妨礙其他用戶?
3.子項問題:電路設計時串聯和并聯的優缺點分別是哪些?在我們生活中,串聯電路和并聯電路哪個應用更廣泛?
4.問題解決:生活中,我們如何利用并聯電路來解決實際問題?
5.知識應用:某品牌的電腦鍵盤清潔器由照明燈泡L、吸塵用的電動機M、兩個開關、連接線、外殼等組成。使用時,燈泡和電動機既可以獨立工作,也可以同時工作。如圖2所示的電路圖中,符合上述要求的是( )。
解析:根據題目要求,使用時要獨立工作,說明電動機M和照明燈泡L兩個用電器要并聯,而且要有兩個開關分別控制兩條支路。A電路為串聯電路,不能實現獨立工作;B電路為并聯電路,照明燈泡L這條支路上沒有開關,不能實現電動機M單獨工作;C電路為并聯電路,電動機M這條支路上沒有開關,不能實現照明燈泡L單獨工作;D電路符合題目要求,故選D。
6.變式訓練:飛機黑匣子電路等效為兩部分,一部分為信號發射電路,可用等效電阻R1表示,由開關S1控制,30天后自動斷開,R1停止工作。另一部分為信號存儲電路,可用等效電阻R2表示,由開關S2控制,能持續工作6年。如圖3所示,等效電路圖正確的是( )。
解析:根據題目要求,電阻R1,用開關S1控制,30天后自動斷開,R1停止工作,此時電阻R2仍在工作,由開關S2控制,能持續工作6年,所以,這個題目中兩個電阻要分開控制,因此電路為并聯電路,A和B不是并聯電路,不能分開控制;C為并聯電路,但是開關S1接在干路上,控制整個電路,與題目要求不符;D與題目要求完全符合,故選D。
四、核心問題教學啟示
(一)核心問題教學有助于培養學生的科學素養
人類文明的發展史就是一部不斷追問與探尋的歷史。核心問題教學關注知識生成的起點和過程,引領學生在不斷的追問中感受科學家的創造性智慧、鍥而不舍的獻身精神和實事求是的科學精神。科學概念教學回到問題原點,讓學生經歷一個濃縮版的探究過程,增強學生的問題意識、探索精神與創新精神,培養解決人與自然關系中問題的能力。
(二)核心問題教學有利于提高學生的實踐能力
實踐出真知。問題的發現、問題的探究直至問題的解決,都具有強烈的實踐性。在教師的問題引領下,學生深度思考,自主實驗,增強問題解決的過程性體驗。體驗知識的產生、知識的發展、知識的創新以及知識的應用,不僅能增強學生的科學精神、思維品質,更能增強學生的實踐能力,培養積極進取的人生態度,促進學生的全面發展。
(三)核心問題教學有利于加深學生對知識的理解
核心問題教學通過變式訓練,能夠幫助學生突破具體問題情境的局限,而對知識有更深刻的理解,從而有效提升學生的思維品質,更好地解決更加復雜的問題,最終提升核心素養。
[參考文獻]
[1]中華人民共和國教育部.義務教育初中科學課程標準(2011年版)[S].北京:北京師范大學出版社,2012.
[2]劉桂霞.化學教學中學生科學素養的培養[D].大連:遼寧師范大學,2006.
[3]蔡鐵權,蔡秋華.“科學素養說”和中學科學教育改革[J].課程·教材·教法,2004(10):48-52.
[4]杜玉波.堅持立德樹人提高高校人才培養質量[J].成才之路,2014(1):6-9.