初中物理科学探究教学中育人目标和任务解析及实践探索

丁加旗

(南京市玄武区教师发展中心,江苏 南京 210016)

《义务教育物理课程标准》(2011年版)将课程内容分为科学探究和科学内容两部分,依此,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的学习方式.在这个过程中,学生经历与科学家相类似的探究过程,主动获取物理知识,学会科学研究的方法,养成追求真理的科学态度和勇于创新的科学精神,科学探究教学理应成为学科育人的重要环节.

然而,目前的科学探究教学,存在探究过程由老师安排设计、探究结论学生早已知晓等“伪探究”现象.尤其值得注意的是,很少有物理教师会认真思考科学探究教学环节背后的学科育人的价值取向,这也影响了课程目标的有效达成.本文拟就在初中物理科学探究教学中如何体现学科育人的价值追求谈谈自己粗浅的认识.

1 初中物理科学探究育人指向缺失的归因分析

科学探究作为义务教育物理课程标准的重要内容,理应受到物理教师的重视.目前物理教师科学探究水平不高、育人指向缺失,与长期以来对科学探究的价值取向认识不够深刻有关.

首先是对物理课程的学科属性和物理学的研究方法及科学态度的认知不够深刻.物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科.物理学的研究方法往往是通过提出命题,进行理论解释,大胆理论预言,借助实验验证,探究修改理论等揭示自然规律.可见,物理学的学科属性和研究方法含有科学探究的元素,学生的物理学习过程也应还原物理知识和物理规律的探究过程,通过科学探究主动建构物理学科的知识结构.并且,自然规律的探索,需要具备极强的好奇心、追求真理不畏艰难、严谨思维的科学态度.

其次是对探究教学的要素认知不够深刻.物理教师对探究教学的理解停留在浅表层面,缺少对科学探究能力要素的深入研究,对探究教学的展开环节理解不够清楚,从而探究教学局限在知识和技能的传输,在探究教学中也是急于把结论和方法告知学生,缺少真正意义上的探究过程;不重视在观测事实或实验事实基础上进行提炼和演绎,缺乏模型建构意识和逻辑推理的方法.

再次是对探究教学的意义和价值认知不够深刻.科学探究过程,不仅是让学生经历科学家相似的研究过程,更主要是在这个过程中提升学生的学科素养,这是比科学探究要素更上位的教学目标和任务.站在立德树人的立场,我们不仅要解决“培养什么人”的问题,至关重要的是解决“怎样培养人”即“如何培养学生的综合素养”的问题.学生的综合素养不是天生的,是需要通过教育去形成与发展的,这些素养既表现出发展的连续性、也具有发展的阶段性.初中教育阶段的科学探究有别于小学科学学科和高中物理的科学探究,比小学科学探究更具有操作性和系统性,但没有高中科学探究那样的思辨性和严谨性.同时,初中阶段的科学探究要关照学生已有的学科基础,也要为学生进一步学习架接思维桥梁,制定出符合初中学生个人发展与社会发展需要的科学探究教学的目标与任务.

物理教师要充分认识科学探究教学的重要性,把握科学探究教学的方向,深刻理解科学探究背后的学科育人的价值取向,合理制订科学探究的教学方案,达到提升学生科学探究能力的目的.

2 科学探究教学育人目标和任务解析

学科育人价值的集中体现就是学科核心素养的指向,是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力.依据义务教育物理课程标准,科学探究涉及提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等环节.开展好科学探究教学,可以引领学生从物理知识学习走向物理思维的历练,涵养勇于探索、追求真理的科学精神,学生还可以在思想交流交融交锋中增强表达能力和交往沟通能力,也呼应了高科技的时代诉求,是学科育人的重要途径.笔者结合未来社会对人才素养要求,梳理出科学探究各要素对应的育人目标和任务(如表1).

表1 科学探究育人目标和任务

3 科学探究教学中体现学科育人价值的实践探索

基于对初中物理科学探究教学缺失的归因分析,对照科学探究教学的育人目标和任务解析,探索科学探究教学中体现学科育人价值的实践路径.首先,物理教师要认真研读物理课程标准,明确课程目标体系,为科学探究教学找方向;其次,研究科学探究教学中学科育人要素的课堂层面的操作要领,让学科育人落地;再次,研究育人目标达成的课堂观察和评价改进.

3.1 基于学科育人价值的课标研读

准确理解课程标准的科学探究教学要求,是实施科学探究教学实践、达成课程标准基本要求的必由之路.而在一次对初中教师问卷抽测中,在问及教师“你是否研读过课程标准”时,竟然有超过60%的受访教师表示只听过专家解读,但自己并未认真研读过《课程标准》,教师似乎更关注课堂“知识点”的选择以及将之传递给学生的教学方法改进.如一位老师初中物理“二力平衡”一课的教学目标写道:通过画图讨论得出二力平衡的概念;通过实验得出二力平衡的条件;会解有关二力平衡的问题.

实际上,在义务教育物理课程标准中,已经将创新精神和合作意识列为科学探究的基本要素.由于初中物理教师普遍存在过多关注学生学业成绩倾向,对学科育人价值指向认识不足,教学大多停留在知识与解题层面.

在研读《课程标准》,着力理解、细化学科课程标准中对必备品格和关键能力的要求基础上,“二力平衡”一课的教学目标叙写如下:学生经历科学探究的过程,探究二力平衡的条件;体检“从简单到复杂、控制变量、忽略次要因素、反证法”等研究问题的方法;养成“善于提出问题、严谨处理问题”的良好习惯.

3.2 基于学科育人要素的课堂实践

学科育人的主阵地在课堂,教师在理解课标后,梳理与学习目标、内容相关的课程资源,通过拓展、选择、改编和整合,形成具有内在逻辑的科学探究教学设计,培养学生具有好奇心和想象力,能不畏困难,勇于大胆尝试,积极寻求有效的问题解决方法.

3.2.1 站在学生立场设计探究过程

笔者听过两位初二物理教师执教的“光的折射”.甲教师在教室里上课,借助水槽和激光笔演示光的折射现象,得出结论后即刻进行习题训练;乙教师在实验室上课,通过光的折射现象演示仪,比较明显的观察到光的折射现象,再利用玻璃砖分组实验,学生在实验探究基础上画出光路图,探究玻璃砖折射光路,讨论分析得出折射定律.

甲教师设计思路就是把物理教学看成是知识的教学,学生学会解题即为达成目标,教师的探究教学意识不强,对实验室的利用率也不高;乙老师的教学设计,基于物理教学是依据实验的科学探究过程,演示实验增强了实验的可见度,探究实验也是精心设计,学生亲历实验过程,并在收集证据(画图)基础上分析得出结论,学生的探究意识和物理思维得到发展.

3.2.2 提供自主自由的探究时空

科学探究的过程是艰难而繁重的,课堂时间有限,就必然拓展到课后;有的内容也需要学生通过查阅资料、自主实验等才能解决.这就需要拓展科学探究的时间和空间.事实上,学生个体在探究过程中所拥有的自由度对其创造力具有积极影响.

图1

在复习“影响电流做功”时,有这样一个学生活动“观察两个小灯泡并联时发光程度与电流的关系”(如图1),学生们观察到电流大的灯泡反而暗.为探析这一现象,师生开展了讨论:有的同学对并联电路电压相同,电流大的实际功率大,灯泡反而暗很不理解,但又找不到原因;有的学生想到灯泡分别与电流表串联,灯泡电阻不同,他们的电压不一定相同,实际功率谁大还须进一步测量;有的学生想到发光效率等因素.老师因势利导,引导学生们课后继续探究,很好地体现了科学探究教学中不懈追求真理的育人指向.

3.2.3 鼓励独立而又包容的大胆表达

分析与论证是科学探究的重要环节,可以通过实验获取证据和数据,鼓励学生对讨论的问题进行开放性讨论和批判,提出解决问题的方案;引导学生运用口头、书面和其他方式(如肢体语言)进行沟通,发表自己的观点,在互相辩论中进行思维碰撞.

利用好科学探究教学的这一环节,学生认真聆听并理解他人观点,辨别与提取有效信息.在这个过程中,学生与他人建立良好的关系,能够换位思考,尊重、包容他人,有效管控自己的情绪,善于进行团队合作,生成创新性的想法和行为.这些都是科学探究教学育人价值的重要体现.

3.3 基于学科育人目标的观察评价

科学探究教学的有效性和达成情况,如学生科学探究过程是否真实有效、科学素养发展水平是否提高等,往往不是靠一两道选择、计算题所能鉴别的.在科学探究教学环节,可结合课堂观察量表,引领教师全方位关注学生的探究过程和学习结果,发现和发展学生多方面的潜能,如借助表2可对教师科学探究教学中如何体现“学科育人”的价值追求进行观察评估.

此外,教师要开展指向科学素养、物理学学科思想方法的评价研究,对学生的学科本质理解水平、探究运用能力乃至科学态度进行有效的评测.例如:

表2 科学探究教学“学科育人”课堂观察量表

我们研究“二力平衡条件”时,通过实验对猜想的几个条件进行探究,最后在科学论证基础上得出合理的结论.生活中常常会遇到类似的情形,请举一个你在两个或多种方案之间犹豫不决时,如何借助物理学的研究方法进行合理选择与决策的例子.

以上测试题,不仅关注学生掌握的知识和技能,而且可以了解学生通过科学探究方法的学习,形成的科学素养与解决实际问题的能力,体现了学科育人价值取向的评价导向.

学科育人不是刻意的,也不是有一个固定的模式,它是渗透在各种教育教学环节中.育人目标和任务也不是相互独立的,而是具有相互关联性与统一性,共同指向学生的理想信念、人文情怀、品德修养、知识见识、创新精神等综合素质.学科育人是科学探究的价值追求,科学探究更要为学科育人承担起物理教学应有的责任.