中學物理教學中規范意識的培養探究

謝濤玲 許 英

(湖南科技大學物理與電子科學學院,湖南湘潭 411201)

1 研究背景

規范指合乎事實、客觀發展順序,達到明文規定或約定俗成的標準.例如:道德規范、語言規范等.或是指操作的過程嚴格根據規范的要求,使其活動或行為達到規定的標準.[1]例如:規范操作、規范管理.規范意識是指個體內心具有自覺,以規范、規則為自己行動準繩的意識.規范意識是一個相對而言較為抽象的概念,教師需要了解規范意識的狀態,從而判斷學生的規范意識水平,發現課堂教學規范中的一些問題.在核心素養的背景下,物理課堂旨在讓學生通過學科學習而逐步形成正確的價值觀、必備品格和關鍵能力,物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”4個方面.[2]學生形成物理觀念離不開規范的語言和書寫表達,形成科學思維、進行科學探究需建立在規范實驗操作基礎之上.

對于中學物理教學中的規范教學現狀與規范意識培養策略,不少教育實踐者從教師以及學生兩個維度進行了分析,闡述了物理理論課、習題課、實驗課中所要遵守的各項教學規范.《普通高中物理課程標準(2017年版)》的核心素養中明確提到在“科學探究與交流”方面,學生應具有合作與交流的意愿與能力,能準確表述、評估和反思探究過程和結果.[3]和科學態度與責任相結合是指學生與物理學科交流的方式形成一定的物理表達規范,包括語言表達規范和書面表達規范.物理表達規范在教學層面是師生用于互相交流的、大家共同認可的、正確的、科學的物理科學語言的共同表達模式和表達標準.[4]陳光偉認為物理語言表述的規范化與學生思維習慣的優化教育是相輔相承的;[5]薛恿倡導通過規范教師教學行為來提升課堂環節質量以及培養學生的規范意識;[6]周穎通過具體分析高中物理試卷書面表達標準提出培養學生書面規范表達能力的策略;[7]劉燕燕論證了解題的規范化不僅能提高物理計算題的得分率,同時有利于培養學生嚴謹科學的學習態度,塑造求真務實的精神品質;[8]楊吉華認為規范學生的解題習慣非常重要,這是讓學生能夠高效準確地解答各種問題的基礎.[9]

中學物理實驗是有目的地為學生學習物理創造一個實踐的環境,有選擇地把一部分研究或探索物理概念和規律的過程在集中的時間內呈現給學生.學生不規范的實驗操作導致出現不直觀可靠的實驗效果和現象,會影響學生對物理概念建構和規律形成的內化過程.在實驗教學中學生須具有科學探究意識,能在觀察和實驗中發現問題、提出合理的猜想與假設,能正確實施探究手段、處理信息并準確進行表述、評估和反思探究過程與結果.[2]劉嘉濱等人指出通過不斷完善實驗室安全處理規范來提升實驗室安全可靠性;[10]李志鵬提出通過規范實驗教學的各個環節來提高物理實驗的教學質量;[11]張大均通過分析不同角度教師的實驗教學素養對學生規范意識的影響從而給出提高物理實驗教學規范性的有效建議.[12]

綜合當下研究,為落實物理學科核心素養,促進學生形成物理觀念、培養學生的科學思維、推動學生的科學實驗探究以及強化學生的科學態度與責任,教師進行有意識地規范教學培養學生的規范意識是必要之舉.本文通過調研及訪談,首先對學生語言規范、書寫規范、實驗操作規范意識現狀進行分析,在此基礎上結合物理學科核心素養提出培養學生規范意識的實施策略,為教師在中學物理教學中培養學生的規范意識提供參考.

2 學生規范意識現狀分析

2.1 語言規范問題現狀分析

每一種語言的形成都有特定的思維方式,物理語言也是如此,并且物理語言也能為物理思維服務.在實際物理教學過程中,教師不僅要使學生學懂物理,更要保證學生“學會”物理,還應該使學生形成并掌握物理語言,并且能夠用規范的物理語言對物理問題進行正確的分析和表述.也就是說,物理語言的形成和掌握是學生學會物理的重要標志之一.許多學生進行物理課程學習后仍然缺乏自主形成規范物理語言的能力,或者不能用規范的物理語言來表達自己的物理思維.[3]

一方面,學生物理語言用詞不準確,缺乏科學性.例如,在學習“密度”時,將“物質的密度”錯誤表達為“物體的密度”,而物體是由物質構成的,物體是一個實體概念,物質則是一個抽象概念.這是因為學生在學習過程中沒有準確地區分物理學中“物質”“物體”的概念,缺乏科學性.另一方面,學生物理語言不符合邏輯,條理不清楚.例如,將“反射角等于入射角”錯誤表述為“入射角等于反射角”,將“反射角”與“入射角”的順序倒置,由于入射角是因,反射角是果,只有產生了入射角才會經過光的反射形成反射角.這些現象的出現證明了學生對物理語言的表達存在規范性問題,說明了學生在解決物理問題時還沒有形成一定的物理觀念.因此,教師培養學生物理語言表達規范意識是提高課堂教學效果和教學效率的必要之舉.

2.2 書寫規范問題現狀分析

學生的書寫規范問題主要反映于試卷、作業以及課堂練習之中,不規范的書寫不僅給教師批改作業和試卷工作帶來了一定的困難,同時也導致學生在考試中存在一些不應該的失分.為了避免這種情況,就需要注意題目作答時的規范性.學生的書寫規范性問題主要體現于作圖和計算題解題兩方面,具體分析如表1所示.

表1 書寫規范問題分析

2.3 實驗規范問題現狀分析

物理學是一門以實驗為基礎的學科.在物理學發展的歷史進程中,物理實驗方法是學生建構物理概念、探究物理規律的重要途徑,[13]是檢驗物理理論和假設是否正確的重要手段和標準.實驗教學既可以幫助學生掌握物理概念和規律,也可以提高學生在實驗過程中探究能力、交流與合作能力.[14]學生在進行實驗操作時規范性問題主要體現在實驗儀器使用和數據處理兩方面,具體分析如表2所示.

表2 實驗規范問題分析

3 培養學生規范意識實施策略

3.1 培養語言表達規范意識策略

學生養成物理語言表達規范意識關鍵在于透徹理解相關物理概念及物理規律,從而形成一定的物理觀念.物理概念和物理規律是學生學習物理的基礎,也是實現物理學科核心素養教學目標的重要途徑.學生往往因為對物理概念、物理規律的認識和理解模棱兩可導致在物理語言規范方面出現規范性錯誤,所以要加強對物理概念和規律的辨析.

(1)讓學生經歷概念形成和規律發現的過程.一方面通過生產生活經驗、自然現象以及物理實驗的直接感知,再通過物理思維的加工、科學歸納而形成概念;另一方面在已掌握的物理規律基礎之上通過整理歸納與演繹推理等方法得到派生的物理規律.讓學生經歷概念形成和規律發現的過程實質是讓學生分析、參與、推理、探究了整個過程,必然也會在一些規范性問題上引起學生的注意,加深學生的理解,使學生的印象更加深刻,從而養成一定的物理語言規范意識.

(2)教師根據學生在物理概念、規律中存在的規范性問題進行針對性解決.例如學生經常將“物質”與“物體”的物理概念混淆,教師可根據這一現象針對性地為學生設計一些有關其知識點的練習,例如判斷題、辨析題等,使學生在練習之中加深鞏固,強化規范意識.

(3)對于比較抽象的物理概念可以借助多媒體計算機的幫助,將抽象的物理概念形象生動地展示在學生的眼前,加強學生對物理概念的感官認識.例如對于分子熱運動這一知識點,借助多媒體展示分子熱運動的畫面,將其特點與規律簡單化、放大化,加強學生對分子熱運動的感官印象,使學生對分子熱運動物理規律的理解更加透徹.

(4)在物理教學中,教師要善于應用“學以致用”的教學活動,讓學生將學到的物理概念與物理規律用于解決生產生活實例,有趣的現象及問題.例如,在學習了“牛頓第三定律”之后,可以讓學生做拓展研究型學習,研究“火星探測器與運載火箭在點火升空后所受到的力及各力之間的關系”的課題,加深辨析相互作用力與平衡力之間的區別與聯系.

如圖1所示,培養學生語言表達的規范意識關鍵在于讓學生通過生產生活實例、自然現象以及實驗經歷概念形成和規律發現的過程,并且在學生通過加工、歸納獲得概念的過程中,教師應對學生存在的規范問題進行針對性解決.學生只有將構建的概念進行“學以致用”才能真正將概念、規律內化.

3.2 培養書寫規范意識策略

若學生長期不注重書寫規范,久而久之養成不良習慣,不僅不利于考試的發揮影響成績,更重要的是不利于自身科學素養的形成.教師在平時的教學和學生作業的評閱中,應該對學生嚴格要求,從態度上和認識上改變書寫的不良習慣,加強規范性的訓練,培養學生的書寫規范意識.《普通高中物理課程標準》學科核心素養中提到“科學思維”是基于經驗事實建構物理模型的抽象概括過程,是分析綜合、推理論證等方法在科學領域中的具體運用,而模型建構過程需要學生有規范作圖能力,科學推理、科學論證過程與學生的規范解題是相輔相成的.學生書面表達主要表現在兩個方面:作圖與計算題解題.

3.2.1 規范作圖策略

規范作圖是物理教學中的重點之一,是否規范作圖也直接影響到對物理現象的分析是否清晰,加強學生作圖的規范意識也顯得尤為重要了.

(1)教師應對教材進行透徹分析,使學生明確作圖的目的,建立作圖的概念,并注重對物理課本中示范圖和插圖的關注與理解,例如“曲線運動運動方向的判斷”“電場線”“磁場線”等,在了解圖背景的基礎上進一步提高作圖的規范性.教師充分發揚示范性引導學生正確使用工具作圖,并提高學生遇題畫圖、畫圖解題的意識.通過不斷地實踐讓學生養成準確作圖的習慣,樹立規范作圖思維.

(2)由于學生抓住實質性信息的能力不足以及建模能力不足,作圖時出現規范性問題,教師在利用物理知識教授學生解決實際問題時,要將復雜的實際情境轉化為簡單的物理模型,用更直觀直白的語言配合圖形化的物理思維解決問題.教師需通過有意識講解來提升學生提取和轉換信息能力,通過典型的例題來對學生進行專題訓練,針對性地培養學生的規范作圖能力.

(3)可以利用多媒體計算機技術呈現三維圖形,以此培養學生的空間轉換能力.尤其是對于電場、磁場、電場線、磁場線、洛倫茲力等涉及空間轉化的對學生來說具有一定難度的知識點,所以借助多媒體三維軟件快速把需要學生認識的立體模型生動形象呈現給學生,增強學生的感官認識.在呈現整體的立體模型的情況下,教師也要適當地根據模型并結合主視圖、側視圖、俯視圖來進行講解,進一步幫助學生加深對知識點的理解并能解決相應的規范作圖問題.

培養學生規范作圖意識策略歸納如表3所示,一方面教師要做好引導示范,使學生明確作圖目的,理解作圖背景、抓住實質性信息確保準確作圖;另一方面教師也要善于借助多媒體呈現圖形加深學生的感官印象,將規范作圖思維滲透到課堂講解之中,養成學生良好的作圖習慣、嚴謹的作圖思維,樹立規范作圖意識.

表3 規范作圖策略

3.2.2 規范解題策略

學生要順利地完成物理計算題需要掌握相關的物理概念和規律,要明確題中的研究對象及物理過程,要正確地運用物理與數學方法,遵循一定的程序才能順利地完成練習的任務.

(1)教師應引導學生回歸課本,重視教材.學生在進行物理計算題書面規范作答訓練時可模仿、參照教材上的解題步驟,包括審題、析題、建立有關方程、求解、檢查答案,并且學習教材中對物理課程的描述特點、對物理方程式的表達和對數學推理的書面處理等.

(2)學生要加強平時練習,練習時要遵循由淺入深、由易到難、循序漸進的原則,不能好高騖遠.一段時間針對某一問題進行重點練習,使學生在這一過程中逐步形成嚴謹的學習作風,培養解題的規范意識.教師在學生練習的初期也要為學生提供計算題解題的規范表達要求,并且加強引導學生在平時練習中對計算題解題過程書面規范表達的訓練.

(3)教師與學生要勤于反思,學生要善于用錯題本.對學生來說,回顧錯題是提高物理成績的有效途徑.人類記憶有一個共同特征:認知—記憶—遺忘—認知,一次次地記憶與遺忘,而在重復認知記憶過程中,遺忘知識的比例會越來越低.錯題本也適用于培養學生規范物理試卷書面表達的能力,針對考試中因疏忽而失分,在錯誤的答卷記錄中,重新整理物理思想,改進書面表達,彌補考試中的不足,并為下一次解決問題提供準確規范的書面表達.

如圖2所示,培養學生規范解題意識首先應回歸教材、重視課本.課本中的例題展現了規范的解題流程與書面表達.其次在模仿教材規范解題的基礎之上加強練習形成規范的解題思維.在練習時應遵守由易到難、循序漸進的原則,并且要善于反思總結,將常錯點、易錯點經典題型歸納于錯題本之中.教師應加強引導使學生在解題練習中逐步獲得規范的物理解題思維.

圖2 規范解題策略流程圖

3.3 培養實驗操作規范意識策略

針對物理實驗教學中出現的規范問題,教師和學生要轉換對實驗教學的傳統觀念,不能認為決定學生優劣的只有成績這一項指標,而應該符合物理學科核心素養讓學生經歷科學探究過程,并在學生實驗探究過程中注重實驗操作規范意識的培養,從而強化學生的科學態度與責任.

針對學生對實驗儀器不了解、實驗步驟不明確而出現不規范的實驗操作現象,教師在課前準備階段可以組織多種教學形式,如設疑問答、創設情景等,讓學生充分掌握實驗過程中所需要的相關物理學科知識,了解實驗所用儀器的性能和注意事項,明確實驗目的、原理、方法、步驟.教師可在學生進行實驗之前進行演示實驗起到示范的作用.教師進行演示實驗時,要與學生的心理邏輯順序相結合,使學生對實驗目的、實驗原理、實驗步驟和內容有清晰的認識.演示實驗需盡可能讓學生看清楚操作步驟、看清現象及其變化等,充分放大其示范性和直觀性,并有效深化實驗,使呈現出來的物理現象增大可見度,所以演示實驗的裝置也要盡可能地大型化、簡單化、操作方便,突出其本質,不被其他非必要因素干擾.教師在演示實驗時要注重示范性的影響力,用清晰、規范、嚴謹的實驗操作潛移默化地影響學生對待實驗的科學態度.

在課內操作階段,教師應嚴格按照學科知識的基本邏輯開展實驗教學,并對學生實驗操作的程序和儀器的使用規范提出嚴格要求.規范學生實驗操作還可通過邊學邊實驗的教學方式,一方面在邊學邊實驗過程中有利于學生對實驗信息的獲取,使學生對實驗方案的規范設計有更明確的計劃;另一方面教師可在學生進行實驗操作過程中進行檢查,并指導學生對存在不規范的實驗操作及時進行糾正,并準確記錄實驗中觀察到的各種現象和數據,做到規范記錄實驗數據,從而有效培養學生實事求是、認真嚴謹的科學態度.

在課后總結階段,教師應指導學生正確使用圖表記錄數據和規范處理數據,有條件時可引導學生使用excel軟件準確記錄實驗數據.對于得到的實驗結果,教師應引導學生分析影響實驗結果的因素,組織學生分析和討論實驗中存在的問題,使學生明確誤差產生的原因,并針對原因提出減小誤差的方案,從而培養學生規范實驗操作和規范處理實驗數據的意識,并有效強化學生尊重事實,精益求精的科學態度與責任.

如圖3所示,培養學生規范實驗意識策略流程可從課前、課中、課后3階段分別進行總結.

圖3 規范實驗策略流程圖

4 結語

由此,為落實物理學科核心素養,在中學物理教學中教師可從語言規范、書寫規范以及實驗操作規范3個方面進行規范教學,從而培養學生的規范意識,促進學生形成物理觀念、科學思維,使學生具有科學探究能力,養成嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度與責任.無論是理論課還是實驗課教師都需要反思自己教學行為是否規范,也需要關注學生在考試、平時的作業以及課堂中體現的行為是否規范.教師應及時對產生不規范行為的學生進行引導和追蹤,對某一不規范行為進行針對性解決.教師可為學生提供學習行為是否規范的反饋,并通過學生行為針對性地修正教學內容或方式以及教學設計,使學生形成科學嚴謹的學習態度和認真踏實的學習作風,從而有效促進學生物理核心素養的提升.