核心素養視野下高中物理概念教學的現狀及教學改善措施

徐平川 趙琦

摘 要：為了調查核心素養視野下高中物理概念教學的現狀，通過改進課堂觀察量表，本研究定量分析了8節高中物理概念教學常態課，發現高中物理概念教學雖強調了知識點講解、實際應用以及科學推理，但在科學論證、質疑創新、科學探究、科學態度與責任層面較少涉及.針對現狀，筆者提出了相應的教學改善措施，包括“強化科學方法教育、重視任務驅動與開闊視野、引導學生參與教學、將科學態度與責任教育融入課堂”等方面，為一線教師改善課堂教學提供有益啟示.

關鍵詞：核心素養;高中物理;概念教學;課堂觀察

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）17-0025-04

基金項目：四川省教育科研課題“核心素養視野下高中物理課堂教學的評價與改革研究”（項目編號：川教函（2018）495號）.

作者簡介：徐平川（1973-），男，重慶合川人，碩士，副教授，碩士生導師，研究方向：物理課程與教學論;

趙琦（1996-），女，四川樂山人，碩士研究生，研究方向：物理課程與教學論研究.

1 引言

拉爾夫·泰勒（Ralph W.Tyler）提出，教育評價“實質上是一個確定課程與教學計劃實際達到教育目標的程度的過程”.課堂觀察作為課堂教學評價的一種方式，觀察者需要有目的開展觀察活動，根據課程目標設計評價方案，借助個人感官或輔助工具進行觀察、記錄，從而系統分析課堂教學.華東師范大學崔允漷教授建立了課堂觀察LICC范式，該范式以學生學習為中心，將課堂分為四個維度來評價課堂教學[1]，使課堂觀察成為定量評價.2017年版《普通高中物理課程標準》中提到，教師要按照學業質量要求，設計教學目標，實施教學，促進學生物理學科核心素養的提升及相關水平的達成.所以，基于課堂觀察的物理課堂教學評價要以培養學生物理學科核心素養來建構評價量表，而通過分析課堂教學中核心素養各個維度上的行為次數[2]或所占的時間比例，能定量評價物理學科核心素養的達成情況.

物理概念教學是物理教學的核心，是開展規律教學，擴展外延知識，解決復雜問題的關鍵教學，有著重要的研究價值.本文以評價者視角，分析常態課概念教學中教師和學生的行為所占的時間比例，從而了解基于核心素養的高中物理教學現狀，為改善教學提供依據.

2 基于核心素養目標的課堂教學研究

2.1 觀察量表的制定

以基于物理核心素養的課堂觀察量表[3]為基礎，深入剖析觀察視角，確定觀察點的三級指標.量表的開發過程，遵循“理論構建—實踐檢驗—調整修正”的程序，在應用觀察點分析課堂教學的過程，不斷進行調整和修改，重點考查培養目標的達到情況，形成了評價者視角量表（見表1）.該量表分為4個維度、13個視角和33個觀察點.

2.2 觀察內容及方法

為了準確得到課堂教學的真實情況，摒棄了長期以來以優質課作為主要研究對象，選擇了常態課來進行統計分析.通過對某地區高一和高二的概念課進行課堂拍攝，選擇了必修一和選修3-1中8堂概念課，見表2.

基于弗蘭德的互動分析理論（FIAC），對課堂行為進行頻數統計.采用時間抽樣的方法，一節課40分鐘，每20秒觀察一次，將教學行為與33個觀察點相對應，并編碼記錄，分析各個觀察點的時間分布比例[3].

2.3 觀察結果及分析

從整體來看，8節概念課中占據核心素養的時間比例為85.94%.其中，物理觀念維度占比49.38%，科學思維維度占比20.84%，科學探究維度占比12.60%，科學態度與責任維度占比3.12%.從各個維度來看，物理觀念維度占比最大，約占50%，科學態度與責任維度占比最小，僅占3.12%.具體到各個維度，結果如圖1、圖2、圖3和圖4所示.

由圖1可知，在物理觀念維度，發展物理觀念視角A1占比37.61%，實際應用視角A2占比11.77%，約為A1視角的三分之一.在A1視角中，A12觀察點：“理解物理概念和物理規律（基本內容，內涵和外延）”占比29.79%，在所有課堂觀察指標點中占比最高，“將相關的知識、思想方法逐漸上升為物理觀念”占比僅1.15%.可見，教師將大量教學時間集中于知識點講解.此外，“用物理概念和物理規律來解釋自然現象”占比相對較少.

由圖2可知，在科學思維維度，模型構建視角B1占比3.75%，科學推理視角B2占比16.46%，科學論證視角B3占比0.21%，質疑創新視角占比0.42%.從比例上看，B2視角占比最多，尤其是B22觀察點：“對證據從定性和定量兩個方面進行科學推理”占比達到11.67%.B3視角和B4視角占比非常少.可見，教師在概念教學中比較重視對模型的科學推理，但在科學論證和質疑創新層面缺乏關注.

由圖3可知，在科學探究維度，問題視角C1占比1.56%，證據視角C2占比8.65%，解釋視角C3占比2.39%，表述視角C4占比0%.從整體來看，科學探究維度整體占比不高，僅為12.60%.相對而言，證據視角占比為8.65%，比其它視角更高，而表述視角為0%，說明課堂未開展此活動.由此可見，在概念教學中，教師花在科學探究上的時間不多，尤其是缺少分享和反思環節.

由圖4可知，在科學態度與責任維度，科學本質視角D1占比0%，科學態度視角D2占比2.81%，科學責任視角D3占比0.31%，其中，觀察點D11、D22、D32、D33均為0%.從統計結果看，教學中將“培養學生的科學態度與責任”與“激發學生學習物理的好奇心和求知欲”幾乎等同起來.由此可見，教師在教學中不重視滲透科學的屬性和特點，不重視培養“合作、交流、相互尊重”的科學態度，不重視培養學生可持續發展的意識.

根據以上頻數統計，在概念教學中，教師主要通過講授法，花了大量的時間來引導學生理解物理概念，但在教學效果上卻不足以發展他們的物理觀念;在科學思維培養中，教師花了一定時間進行科學推理，但對學生缺少科學論證、批判反思和創造性能力的培養;在科學探究上花的時間較少，同時缺乏對探究過程和結果的分享與反思;在培養學生的科學態度與責任方面，則缺少針對性的教學設計，學生相關素養的發展明顯不足.

3 高中物理概念教學的改善措施

通過基于核心素養的課堂觀察，并由以上圖表分析表明，概念教學常態課確實存在不少的問題.根據建構主義理論和人的全面發展理論，提出了如下的教學改善措施.

3.1 物理觀念的發展需要強化科學方法教育

物理觀念是舊課程三維目標中“知識與技能”的提煉和升華，而概念教學活動在促進學生建構知識、發展技能的過程中，讓學生的“物質觀、相互作用觀和能量觀”不斷升華，形成物理學習過程中獨特的思想方法.從圖1可知，在教學中，教師往往將概念堆砌在一起，把大量時間用在概念的理解上.這樣縮短了概念形成過程的教學，即縮短認知過程，削平思維坡度，加快教學進度[4].這樣的教學重視結論，一般沒有科學方法教育的滲透，“知識與技能”不能升華為物理觀念.

所以，物理觀念的發展需要強化科學方法教育.教學中需要積極引導學生用科學方法來建構物理概念，從而幫助學生高效獲取知識.具體途徑有：（1）激趣設疑，構建動態物理探索過程，使學生在情景中用科學方法來建構物理概念;（2）用物理化的教學語言來凸顯物理味道，使學生體會科學方法與物理概念的緊密聯系;（3）抓住主要因素和共同屬性，運用比值法、乘積法、歸納法、類比法等科學方法來建構和理解物理概念;（4）運用思維導圖，以科學方法為指引，將各個知識點串連，建立知識間的邏輯聯系.

3.2 科學論證和質疑創新能力的培養需要任務驅動和開闊視野

由圖2可以看出，教師在科學思維的培養中，會花一定時間在模型建構和科學推理上，但在科學論證和質疑創新上花的時間太少，致使學生無法從辯證思維角度看待問題.

科學論證是以科學知識為中介，積極面對問題，對所獲得的數據資料進行解釋和說明，提出自己的論點，反思自己和別人論點的不足并提出反論點，同時能反駁他人的質疑和批判的高級思維能力[5].學起于思，思起于疑.對于教師而言，要在教學中倡導質疑創新，教授學生質疑的方法，安排由易到難的任務來驅動學生解決概念運用方面的問題，提升思維品質.對于學生而言，“博觀而約取，厚積而薄發”，學生應該廣泛閱讀，開闊視野，這樣才能從不同角度辯證地看待問題.科學論證和質疑創新都是問題解決過程中的任務，需要問題解決者（學生）有開闊的視野，但正所謂“盡信書不如無書”，教學應培養學生不盲目，不迷信，能創造性解決問題的能力.

3.3 分享與反思環節的強化需要引導學生積極參與

分享與反思環節是科學探究的一部分，但從圖3可知，教學中缺少探究過程的分享與反思環節.究其原因，仍是對科學探究過程的重要性認識不足.因為科學探究往往需要大量的時間，所以很多教師僅靠口頭講解，沒有組織學生參與科學探究.

學生參與科學探究過程，是學生發現問題并解決問題的過程，也是合作與交流的過程.以建構概念為目的的科學探究以發現事物的本質特征和共同屬性為探究目標，需要科學抽象的思維過程，故經常性的分享與反思，有利于加深對概念的理解并消除迷思概念.教師可在課前、課中和課后引導學生展開多向互動，具體為：課前教師布置任務，引導學生自主預習重要概念;課上組織學生探究概念相關的物理問題，積極開展探究方案設計和探究結果的講評和互動討論，包括師生之間、生生之間、小組之間互動交流等.師生間通過語言、眼神、動作的交流來互動，以分享建立概念后的心得體會，互動交流包括教師關于概念的提問、學生代表在講臺上的相關展示等[6].

3.4 科學態度與責任教育需要在課堂中融合、體驗和滲透

在實際教學中，教師往往忽視學生情感、品格的培養.根據建構主義理論和人的全面發展理論，結合物理學科特點，可以通過融合、體驗和滲透三種途徑培養核心素養[7]，在“物理觀念、科學思維、科學探究”培養過程中，滲透科學態度與責任的教育.

為了將科學態度與責任教育在物理觀念的發展中滲透，教師可以通過人物素材，設置情境，使學生建構物理概念，或通過名人效應和已有的研究成果，運用物理概念來解決生活現象和自然現象.2020年版人教版教材中，新增加了11位人物素材，這些人物素材多以科學家信息和研究成果的方式呈現.將這些素材在概念教學中合理利用，不僅可以對學生進行熱愛祖國、熱愛科學的教育，也能促進學生理解科學、技術、社會、環境之間的關系，增強學生的責任心.

為了將科學態度與責任教育在科學思維培養中滲透，教師可通過科學推理和科學論證環節，引導學生詳細推導核心公式，從不同角度思考物理問題，使學生理解物理概念建立的科學方法，以培養學生嚴謹的科學態度.在質疑創新環節，教師可引導學生剖析物理概念建立的方法，增強學生提出創造性見解的能力與品質.

為了將科學態度與責任教育在科學探究中滲透，教師可帶領學生經歷科學家的探究歷程，從而增強學生之間友好合作、交流互助的能力;也可結合影視資源，了解物理概念形成過程中背后的歷史故事，從而培養學生實事求是，不輕言放棄的科學精神，學會遵循基本的科學倫理和道德規范.

4 結束語

以上基于物理核心素養的課堂觀察量表，分析了8節概念課，發現了高中物理概念教學在培養高中生物理核心素養方面存在的問題，并針對這些問題提出了教學改善措施.以上課堂觀察的對象是教師的教和學生的學，以綜合判斷教學效果.實際上對量表稍加改動，就可以分別僅觀察教師的教和學生的學，也可加入學生互評環節和學生評教環節.總之，采用課堂觀察量表來定量評價課堂教學，對進一步引導高中教學開展科學的聽評課并改善教學有重要啟示，對以后進一步研究物理規律教學、物理實驗教學等有借鑒意義.

參考文獻：

[1]崔允漷.論課堂觀察的LICC范式：一種專業的聽評課[J].教育研究，2012，33（05）：79-83.

[2]張晉.基于課堂觀察的高中物理學科核心素養表現水平評價研究[D].開封：河南大學，2020.

[3]王燚.基于物理核心素養的中學物理課堂觀察研究[D].武漢：華中師范大學，2019.

[4]袁小松.對高中物理概念教學的思考[J].中學課程輔導（江蘇教師），2011（03）：43.

[5]廖伯琴.普通高中物理課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.

[6]劉海燕.高中思想政治分享式課堂教學模式研究 ——以鄭州市S高中為例[D].鄭州：鄭州大學，2018.

[7]應俊.指向培養學生“科學態度與責任”的教學策略探索——以“動量和動量定理”教學為例 [J].物理教學，2020，42（08）：9-12.

（收稿日期：2021-05-07）