周金中



摘? ? 要:實驗教學更強調探究素養,實驗復習目標應著力于核心素養導向,指向強化實驗情境、可視化實驗操作、深度思考實驗證據、體驗交流實驗解釋等素養點的發展。而合作講評實驗復習策略旨在明確復習教學目標、激發學生復習活力、促進學生實驗認知重構、聚力實驗復習資源,使學生只要經過一輪復習就能擁有清晰的實驗情境印象、深刻的實驗錯點記憶。具體教學中,教師要以問題任務導向重溫實驗過程,以證據意識導向激發深度思考,以解釋論證導向促進認知建構,以交流拓展導向反思實驗收獲。
關鍵詞:合作講評;探究素養;實驗復習教學
高三實驗復習課往往都是教師在教室里講授,而且往往是按照常見考試問題從頭強調到尾,但復習效果總是不盡如人意:器材記不住、操作要點把不住、數據分析總出錯。但凡考試,實驗都是失分的重災區,即使是一些理論知識掌握比較扎實的學生也是如此。而在“雙新”“雙減”背景下,實驗教學更強調探究素養,一線教師迫切需要夯實探究素養、提升實驗復習效率。筆者以科學探究素養為導向,針對傳統實驗復習的難點和痛點開展了一系列教學實踐研究,探索出了合作講評復習策略。
一、策略構想
(一)素養導向明確實驗復習教學目標指向
物理是以實驗為基礎的學科,不論是從物理教育教學目標,還是從考試要求來看,實驗復習教學目標都不能簡單停留在“實驗知識與實驗技能”層面的籠統表述,而應著力于核心素養導向下學習行為表現的精準有效評價,指向強化實驗(模型)情境、可視化實驗操作、深度思考實驗證據、體驗交流實驗解釋等素養點的發展。
(二)合作學習激發實驗復習主體活力
復習的主體是學生而非教師,因此,我們必須改變教師全程講的現狀,讓學生來講評。但現實課堂中,絕大部分學生的認識和理解都比較片面,很難在短時間內全面表述。吳磊峰等人的研究表明:“以生為本”的學生小組合作,集合眾家智慧來發言,能充分全面激發學生學習活力[1]。基于個性化實驗認知的合作學習不僅可以為學生創造交流時空,還可以“倒逼”學生積極參與表達。
(三)互動評價促進實驗復習過程深度建構
維果茨基的社會認知發展理論認為:人是社會歷史的產物,所有的知識都起源于社會交流,認知發展的過程很大程度上取決于人際交流。因此,評價是促進學習的有效手段,特別是同伴的評價,能從同伴學習的視角激發學生對問題的理解,使其深度思考、主動建構。學生之間的互動評價不是表面上的認真聽課,而是積極主動地回憶并重建知識結構,在深度思考和系統整理中實現真正的復習。
(四)“學為中心”優化實驗復習資源精準聚力
鄭志湖老師大力倡導“學為中心”教學思想,認為有必要主動優化課堂教學資源調動學生學習的積極性和主動性[2]。“學為中心”的互動講評意味著教師活動應專注于教學的引導與管理(問題任務與問題串設計),以及教學資源的合理運用(實驗器材的展示、實驗問題的發現、學生互動點評與統計分析)。實施“學為中心”的互動講評復習,教師能從喋喋不休的講授課中解放出來,以擁有更多的課堂時間來調動實驗復習資源、課堂輔助資源,從而精準指向實驗復習的重難點。
二、策略內容
科學探究素養主要是針對物理實驗探究作表述的,而《高中物理學業質量標準》則從五級水平來表述物理教學中對科學探究素養的要求。以最高的水平5(針對高水平大學選擇)為例,其對問題、證據、解釋、交流等探究素養的四個維度分別要求:能面對真實情境,從不同角度提出并準確表述可探究的物理問題,作出科學假設;能制訂有一定新意的科學探究方案,靈活選用合適的器材獲得數據;能用多種方法分析數據,發現規律,形成合理的結論,用已有的物理知識作出科學解釋;能撰寫完整規范的科學探究報告,交流、反思科學探究過程與結果。盡管各級考試要求不同,如學考是水平2要求,選考是水平4要求,但評價標準都是從科學探究素養的四個維度出發的。結合實驗復習課的常規教學形態,筆者認為,合作講評實驗復習策略的內容可從以下四個方面具體展開。
(一)問題任務導向重溫實驗過程
基于復習課堂教學目標,教師要把復習內容分解成若干子問題或者問題串,形成與之對應的問題任務。圍繞問題任務,學生先分組梳理,再作主旨發言,講述實驗基本過程。問題任務重點設置在對實驗目的、原理、方法、器材、操作步驟、數據處理方法的溫習和結論的表述上。對于常見的三種類型(探究型、驗證型、測量型)實驗,問題任務可以是小組之間對同一主題層層遞進重溫過程,也可以是某一小組對某一方案全過程展示并讓其他小組補充回顧,其施行方式詳見表1。
分層遞進型任務適用于小組合作機制比較成熟的狀態,其優勢是能督促全員處于解決問題任務的“重溫”學習狀態,不足是個別組員沉浸于局部問題而難以把握整體的實驗過程;齊頭并進型任務對于基礎比較薄弱的小組有很強的促進作用,其優勢是可重溫完成實驗的過程,缺點是合作講評的緊迫感不強。
(二)證據意識導向激發深度思考
證據意識以證據心態、證據觀念、證據理論三個層次的心理活動的形成與結果存在[3],常見于法律問題范疇。探究素養證據維度的重點是探究方案的“新意”,即對實驗原理方法的研判以及對如何選擇與待測量精準對應的器材的思考。實驗教學中的證據意識導向,意味著學生的合作要著力于讓組員親身經歷實驗方案的猜想、驗證、評估等證據獲得的全過程,且講評要引起他人對現象或數據等證據材料的質疑。為此,合作講評實驗復習的導向就是要在探究方案的優缺點、現象或數據獲得的途徑等方面激發學生的深度思考,詳見表2。
(三)解釋論證導向促進認知建構
皮亞杰認知發展理論認為,智力發展是兒童與環境動態、持續地相互作用的結果,單方面強調兒童的天性或單方面強調環境的影響是無意義的。解釋論證就是要分析實驗設計是否合理、對實驗數據或現象進行綜合分析,論證猜想與假設是否成立、實驗結果是否能驗證已有理論或解釋學習中的疑問等,最終得出科學結論的過程。
在實驗復習中,學生建基于探究活動和科學思維的認知結構不斷經歷“同化”“順應”的“平衡”等心理過程,而解釋論證既可提供認知建構所需的環境,又可讓學生“動態”參與。實驗復習中合作講評的解釋論證的導向主要體現在三個方面。
(1)教師在解釋講評問題時,關注學生分析論證的能力,解釋的主體問題緊密聯系目標與證據之間的分析和推理邏輯。
(2)小組自評的重點是對數據處理過程的描述、解釋,突出使用不同方法和手段分析處理信息的系統誤差。
(3)組間互評的落腳點是數據疑點與探究結果、變化趨勢間的關系,助力學生內化基于實驗復習講評而建構的新實驗知識結構。
(四)交流拓展導向反思實驗收獲
科學探究的交流維度素養要求學生具有合作交流的意愿與能力,能準確表達和評估探究過程與結果。對實驗復習而言,合作講評的交流拓展導向三方面內容。
(1)交流探究報告的規范與實驗探究的注意事項。基于各種實驗問題(現象的辨析與調整),品評實驗中不規范的表現,著力于實驗注意事項、實驗的控制、實驗偶然誤差的減少等環節,總結實驗問題的易錯點與避免方法。
(2)拓展學生整合資源解決問題的可遷移能力。基于實驗獲得的知識、原理、方法,交流相似條件下可以完成的其他實驗的應用,從而橫向深度比較實驗復習要素。
(3)反思實驗復習收獲。交流個人在觀念認識、思維方法、探究能力、科學本質等方面的“獲得感”,認識自己在復習深度、廣度、精度方面與他人的差異,在“平行教育”中提升實驗復習理解的高度。
三、策略實踐
(一)實踐環境
高三實驗專題復習時,學生已經掌握實驗的一般學習程序,整體基礎不錯,有小組合作的基本組織和活動習慣。每節課前,學生已經提前完成了相應復習內容的預設練習,對部分錯誤問題也有一定的個性化思考。實驗復習的關鍵問題都與操作和觀察有關,復習教學的環境轉移到實驗室,對部分有關器材、操作的問題,學生可以便利地再次體驗。基于以上分析,筆者以合作講評的四方面策略展開“雙縫干涉測波長”實驗復習教學。
(二)實踐路徑
1.復習“操作”:基于問題串合作講評實驗重點環節
實驗“操作”問題重在觀察和分析方面,分層遞進適用于實驗原理、實驗器材、數據分析的組間講評,而實驗步驟方面突出實驗操作技能體驗,需要齊頭并進式的全員參與。圍繞實驗重點環節,這兩種任務問題串在講評中逐級推進,詳見表3(見下頁)。
2.復習“現象”:基于證據問題深度思考實驗偏差
各組呈現本組發現的各種“偏差”現象——小燈泡不亮、觀察不到條紋、條紋很暗、條紋模糊不清、條紋傾斜、分劃板傾斜、只可見部
分條紋等不理想“證據”。組間集中思考并討論出現問題的可能原因,達成共識之后,跨組指導問題組調整實驗操作、力求調節出理想的實驗條紋,并做好相關操作優化方法和現象變化的記錄。最終不論問題是否得到解決,都要真實呈現組間表述實驗現象變化的全過程。
3.復習“數據”:基于分析討論夯實實驗認知結構
不同組通過平板電腦呈現自己組的讀數情況——有游標卡尺測量頭(20分度和50分度),還有螺旋測微器測量頭。交叉讀數分析、評價,可暴露各種讀數易錯問題。教師用平板電腦拍照呈現6個小組處理數據時的誤差分析(同時呈現預設的誤差相關問題):條紋間距個數記錯、條紋與分劃線不平行、納米單位的有效數字保留不當等。組間辨析數據誤差的根源,學生主動從實驗原理、方法等角度解釋問題根源。
4.研討“拓展”:基于總結展望打開實驗創新空間
教師呈現預設復習題中的高頻錯題,引導小組結合復習課中的新認識討論錯因,然后選出組員分析講解錯題,學生有不懂的可以及時追問。一方面,這可讓課堂復習成果和收獲在學生自主的錯題講解中得到檢驗;另一方面,這又給予學生對創新型問題進行表達的空間。基于錯題或實驗中的“奇思妙想”拓展實驗復習空間,如“不要凸透鏡”“不要單縫”“雙縫不同顏色濾光片”“單雙縫間有介質”等創新型問題,既讓合作組員眼界大開,又讓“交流”素養生根發芽。
(三)實踐效果
“雙縫干涉測波長”實驗,往往需要在考前二輪、三輪復習中,由教師扛著實驗器材再次在課堂演示,甚至還有很多學生在考前再進實驗室反復練習以加深對考點的印象。而運用合作講評實驗復習策略,只要經過一輪復習,學生就能擁有清晰的實驗情境印象、深刻的實驗錯點記憶,自然也就不用發愁于對應的實驗測試練習了。
四、策略反思
筆者在高三實驗復習方面作了一系列教學探索,發現基于探究素養的學生合作講評實驗復習策略能激發學生的探究活力,且能提高實驗復習效率。此外,也存在一些問題:基礎薄弱班級,學生合作講評的熱情很高,但是講評的深度不夠,教師需要提供更多階梯和支架;實驗室管理員工作量增大,需要任課教師積極參與器材的擺設與管理;實驗復習配套練習的減量增“養”,需要任課教師自主組編預設習題,且其既要保證密切關聯講評要點,又要指向探究素養點考查。總之,探究素養導向的合作講評實驗復習策略雖行之有效,但需要任課教師更多專業投入的配合。
參考文獻:
[1]趙永強.高中物理教學“以生為本”的落腳點思考[J].中學物理教學參考,2020(11):43.
[2]鄭志湖.“學為中心”高中物理教學設計的實踐探索[J].物理教學,2019(2):2-4.
[3]張興龍,張羽燕,翟磊.基于證據意識的物理核心素養培育[J].教學與管理,2021(7):56-58.