基于LICC課堂觀察范式的初中科學本質教育窺探

摘 要：教師課堂教學對學生科學本質觀的形成有重要影響，LICC課堂觀察范式是一種有針對性的、專業的聽評課模式。采用LICC范式，設計物理科學本質教育課堂觀察量表，并對九年級“歐姆定律”教學進行課堂觀察。觀察結果表明，科學本質教學中存在內容分布不均衡、教學層次比較單一等問題。為了提升教學質量，提出了明確教學目標進行分層教學、還原科學概念歷史背景兩大策略，以更好地促進學生對科學本質的深入理解。

關鍵詞：科學本質教育；LICC課堂觀察范式；教學實踐

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）7-0086-4

20世紀以來，“科學素養”在多國課程標準、教學大綱和科學課程中逐漸占據重要地位，正確理解科學本質是具備科學素養的重要特征［1］。 在提高全體學生科學素養這一新課程改革目標引導下，《義務教育物理課程標準（2022年版）》從國家課程層面提出科學本質教育內容，指出應在學生認識科學本質的基礎上培養學生的科學態度和責任素養，促進學生物理學科核心素養發展［2］。然而，學生對科學本質的認識受到年齡、教師教學、社會文化等多重因素的影響。本研究從課堂教學角度出發，以九年級“歐姆定律”的教學為例，深入分析教師科學本質教學實踐情況，并優化教學設計，旨在幫助學生準確把握科學本質，從而提高科學素養。

1 物理科學本質教育的內涵

科學本質回答了“科學是什么”的問題，Lederman［3］，Osborne［4］，McComas［5］等學者從不同視角提出了科學教育中科學本質的內容。對于科學本質的界定，目前學界已形成相對穩定一致的觀點，即從科學知識、科學探究和科學事業三個方面進行討論，這種理解基本涵蓋了科學哲學、科學社會學、科學史等領域的研究成果?？茖W知識強調科學以觀察和經驗為基礎，是人類運用想象力和創造力建構出來的對自然界的描述或解釋，既具有穩定性和持久性，又是不斷發展和進步的?？茖W探究是一種源于人類好奇心和探索欲，具有創造性、建構性和主觀性的描述和解釋自然界的基本方式，包括觀察和提出問題、形成假設、檢驗求證、得出和解釋結論等過程。科學事業認為科學具有社會性，是一項包含個人、社會和機構三個維度的事業，與人類社會發展有密切關系。

物理學科核心素養是科學素養在具體學科中的體現，正確認識科學本質有助于學生理解物理學的思想與觀點進而形成物理觀念，理解和掌握科學方法進而培養科學思維。同時，科學本質構建了科學探究的概念框架，為科學態度與責任提供了理論基礎［6］。因此，物理課程中的科學本質教育不僅要考慮科學知識的本質，還應結合科學方法論、科學社會學等研究成果，考慮科學探究的本質和科學事業的本質（表1）［1］。

2 LICC課堂觀察范式

有學者針對傳統聽評課存在的聽課無合作、評課無依據、聽評課無研究的問題，提出LICC課堂觀察模式［7］，模式包括4個要素：學生學習（Learning）、教師教學（Instruction）、課程性質（Curriculum）和課堂文化（Culture）（圖1）。每個要素分解成5個視角，每個視角分解成3～5個觀察點，形成“4要素20視角68觀察點”的研究框架。研究者可根據具體的研究議題，選擇性地開發相應的量表，不必局限于全面覆蓋所有68個觀察點。

LICC課堂觀察范式的有效實施包括三個持續階段，即課前會議、課中觀察和課后會議。課前會議階段，授課教師就即將進行的教學內容進行說課，觀察者依據觀察任務開發針對性觀察工具。課中觀察階段，觀察者根據課堂觀察工具，選擇合適的觀察位置和觀察角度進行實地觀察和關鍵性證據收集。課后會議階段，觀察者定性或定量分析課堂觀察結果，授課教師進行教學反思，最后圍繞觀察點提出針對性的教學改進策略和建議。這樣的設計為系統的、有依據的、針對性的課堂觀察和反饋提供了一套程序和技術，改善了學生的課堂學習［7］。目前，喻奇林［9］、湯中岳［10］、張競［11］等已在中學物理教學中進行了LICC課堂觀察范式的實踐，所開發量表具有內容多樣、設計靈活和針對性強的特點，實現了聽評課從“感覺型”向“證據化”的轉變，在實現教學目標的同時促進了教師專業成長，充分體現了LICC范式對提高課堂教學質量的作用。

3 LICC課堂觀察實踐下的科學本質教學呈現與問題

教材是知識的重要載體，而構建真實情境的課堂教學是將知識活化為素養的重要手段［12］，學生對科學的認識不能脫離科學發展的情境?！读x務教育物理課程標準（2022年版）》的課程理念提倡注重科學探究，強調通過真實問題情境，引導學生不斷探索，發展核心素養［13］。因此，在科學本質教學實踐中，教師如何使用教材、創設何種情境以及采用何種教學方法決定著課堂教學能否影響學生對科學本質的認識和理解，從而培養學生的科學素養。

為了了解教師如何將科學本質內容融入物理課堂教學，并借助具體教學活動幫助學生正確把握科學本質，本研究在深入理解物理教育中的科學本質內涵以及LICC課堂觀察范式后，將觀察點聚焦于“課程性質”這一要素，從“內容”和“實施”兩個視角出發設計了觀察量表，對滬粵版九年級上冊第十四章第2節“歐姆定律”一課進行觀察，詳細記錄并統計了教師在教材處理、預設方法以及情境創設等方面的表現（表2）。

分析課堂觀察記錄結果可以發現在該堂課中教師物理科學本質教育情況如下：

（1）重視培養學生對科學探究過程的認識和理解。在設計電路圖這一教學活動中，保證學生參與實驗設計過程，培養學生交流合作意識，同時對不同實驗方案作出評價，強調科學方法的多樣性。在演示“探究電壓、電阻和電流關系”實驗中，主要通過談話法和演示法帶領學生經歷質疑、提出問題、收集證據及歸納結論過程，同時多次考查學生對控制變量法的理解和運用，培養學生的證據意識。分析實驗結果時，在推導數據關系的基礎上補充U-I圖像內容，強調數學工具在物理研究中的重要性。

（2）科學知識維度的科學本質教學內容比較充分，但教學過程中學生參與度不高。該堂課主要教學內容為歐姆定律，教師授課過程中利用教材上的歐姆定律內容和物理學史，創設合理的教學情境進行講授。但課堂中講授該部分內容時，與學生互動程度不高，只在介紹歐姆定律發現過程的相關物理學史時觀察到學生抬頭率上升?？紤]到本節課教學重點為探究歐姆定律，因此科學知識的教學內容比重略低于科學探究也在合理范圍之內。

（3）科學事業維度的科學本質教育有所欠缺。在科學教育的過程中，科學事業的教育同樣重要，它有助于學生了解科學知識與科學探究之外的領域，如科學家的工作環境、科學研究的社會意義以及科技發展對社會的影響。然而，在這節課中，關于科學事業的教育僅限于在討論歐姆定律實驗時提到了實驗設備的局限性所導致的挑戰，而對于科學與技術、社會之間更為廣泛和深入的聯系卻未作進一步探討。授課教師基本上遵循了教材的結構順序進行教學，導致關于科學事業的內容只能在課堂的最后部分簡要提及。通過對學生和課堂實際情況的分析，發現時間限制是阻礙充分挖掘這部分內容教學價值的主要原因。

4 對科學本質教學的審辨性反思

4.1 明晰教學目標，均衡科學本質維度，構筑多層次教學體系

科學本質的課堂教學應圍繞教學目標展開，歐姆定律的探究過程強調科學探究素養培養，但對科學知識和科學事業的教育也不容忽視?！皻W姆定律”屬于規律課，確立科學本質教學目標可從物理規律的提出、建立、確認和應用4個階段切入［1］。若對上述課堂觀察結果所反映出來的問題進行改進，可以通過介紹歐姆對電壓與電流關系的探索過程，揭示科學研究的動力是對自然進行解釋；通過帶領學生經歷歐姆克服儀器不足的探究過程，體會技術對科學的影響以及科學研究中的創造性；通過介紹歐姆研究成果的影響，體現科學是一項社會事業，科學研究成果需要公開并經過同行評議，借此彌補該堂課科學事業教育的不足，等等。

科學本質的課堂教學根據顯性教學和隱性教學的結合程度可以劃分為不同層次。教學時可以在知識學習中滲透科學本質教育，也可以適度點撥，并對科學本質進行討論，還可以對重點概念、規律的發展以及物理學史上的重要實驗進行重點凸顯［1］。課堂教學中還應考慮學生的年齡特點及對學生科學本質認知水平的要求?？紤]到初中階段重視科學探究的本質，更注重傳統實證主義科學本質內容的教學，且對科學本質的要求更多處于記憶和理解水平，因此可以對科學探究的內容采用顯性教學，并考查學生探究技能的運用，對科學知識和科學事業的內容則采用隱性滲透或顯隱性結合的方式，使學生對科學知識的建構、科學史的發展和科學與社會的關系有所認識。

4.2 回溯物理學史，挖掘科學本質內容，建立多過程教學模式

雖然教材是教師進行課堂教學的重要參考資料，但是教材呈現的邏輯體系與物理學史中知識的產生和發展過程是有所不同的［14］。借助物理學史還原科學家的探究過程，不僅能培養學生對科學探究的認識，還能結合科學家人物性格、社會文化背景和技術條件等，進行科學事業教育。在Matthews提出的“歷史—探究”教學方法的基礎上，有學者提出科學本質課堂教學“歷史—探究—反思”外顯教學模式，通過呈現、啟發、歷史上的探究實驗、開展科學探究活動、科學觀點與實驗驗證、對歷史/當前探究活動的反思6個階段進行科學本質課堂教學［15］。本研究采用這一教學模式，針對課堂觀察結果反映的問題，以歐姆定律背后的故事為主要物理學史脈絡［16］，創設多樣的教學情境，對“歐姆定律”一節的教學模式進行了優化（表 3）。

5 結 語

概而言之，LICC課堂觀察范式為廣大教育工作者提供了高效、精準發現和解決課堂教學問題的思路，促進了教師的專業成長，也促進了授課者和聽課者、評課者之間的合作交流，其最終受益者是學生，體現了“以生為本”的教育理念。

本研究借助LICC范式對科學本質教育進行課堂觀察，并從觀察結果出發，對教學過程中存在的科學本質各維度內容不均衡和教學層次單一的問題進行教學設計優化，是有針對性聽評課的一種實踐。本研究是LICC范式下的課堂觀察嘗試和探索，尚存在量表內容不夠豐富、合作不夠密切等局限，在此提出不足之處，以期進一步完善科學本質課堂教學研究的理論和實踐，為教師教學提供參考。

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