中学物理教学中规范意识的培养探究

谢涛玲 许 英

(湖南科技大学物理与电子科学学院,湖南湘潭 411201)

1 研究背景

规范指合乎事实、客观发展顺序,达到明文规定或约定俗成的标准.例如:道德规范、语言规范等.或是指操作的过程严格根据规范的要求,使其活动或行为达到规定的标准.[1]例如:规范操作、规范管理.规范意识是指个体内心具有自觉,以规范、规则为自己行动准绳的意识.规范意识是一个相对而言较为抽象的概念,教师需要了解规范意识的状态,从而判断学生的规范意识水平,发现课堂教学规范中的一些问题.在核心素养的背景下,物理课堂旨在让学生通过学科学习而逐步形成正确的价值观、必备品格和关键能力,物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”4个方面.[2]学生形成物理观念离不开规范的语言和书写表达,形成科学思维、进行科学探究需建立在规范实验操作基础之上.

对于中学物理教学中的规范教学现状与规范意识培养策略,不少教育实践者从教师以及学生两个维度进行了分析,阐述了物理理论课、习题课、实验课中所要遵守的各项教学规范.《普通高中物理课程标准(2017年版)》的核心素养中明确提到在“科学探究与交流”方面,学生应具有合作与交流的意愿与能力,能准确表述、评估和反思探究过程和结果.[3]和科学态度与责任相结合是指学生与物理学科交流的方式形成一定的物理表达规范,包括语言表达规范和书面表达规范.物理表达规范在教学层面是师生用于互相交流的、大家共同认可的、正确的、科学的物理科学语言的共同表达模式和表达标准.[4]陈光伟认为物理语言表述的规范化与学生思维习惯的优化教育是相辅相承的;[5]薛恿倡导通过规范教师教学行为来提升课堂环节质量以及培养学生的规范意识;[6]周颖通过具体分析高中物理试卷书面表达标准提出培养学生书面规范表达能力的策略;[7]刘燕燕论证了解题的规范化不仅能提高物理计算题的得分率,同时有利于培养学生严谨科学的学习态度,塑造求真务实的精神品质;[8]杨吉华认为规范学生的解题习惯非常重要,这是让学生能够高效准确地解答各种问题的基础.[9]

中学物理实验是有目的地为学生学习物理创造一个实践的环境,有选择地把一部分研究或探索物理概念和规律的过程在集中的时间内呈现给学生.学生不规范的实验操作导致出现不直观可靠的实验效果和现象,会影响学生对物理概念建构和规律形成的内化过程.在实验教学中学生须具有科学探究意识,能在观察和实验中发现问题、提出合理的猜想与假设,能正确实施探究手段、处理信息并准确进行表述、评估和反思探究过程与结果.[2]刘嘉滨等人指出通过不断完善实验室安全处理规范来提升实验室安全可靠性;[10]李志鹏提出通过规范实验教学的各个环节来提高物理实验的教学质量;[11]张大均通过分析不同角度教师的实验教学素养对学生规范意识的影响从而给出提高物理实验教学规范性的有效建议.[12]

综合当下研究,为落实物理学科核心素养,促进学生形成物理观念、培养学生的科学思维、推动学生的科学实验探究以及强化学生的科学态度与责任,教师进行有意识地规范教学培养学生的规范意识是必要之举.本文通过调研及访谈,首先对学生语言规范、书写规范、实验操作规范意识现状进行分析,在此基础上结合物理学科核心素养提出培养学生规范意识的实施策略,为教师在中学物理教学中培养学生的规范意识提供参考.

2 学生规范意识现状分析

2.1 语言规范问题现状分析

每一种语言的形成都有特定的思维方式,物理语言也是如此,并且物理语言也能为物理思维服务.在实际物理教学过程中,教师不仅要使学生学懂物理,更要保证学生“学会”物理,还应该使学生形成并掌握物理语言,并且能够用规范的物理语言对物理问题进行正确的分析和表述.也就是说,物理语言的形成和掌握是学生学会物理的重要标志之一.许多学生进行物理课程学习后仍然缺乏自主形成规范物理语言的能力,或者不能用规范的物理语言来表达自己的物理思维.[3]

一方面,学生物理语言用词不准确,缺乏科学性.例如,在学习“密度”时,将“物质的密度”错误表达为“物体的密度”,而物体是由物质构成的,物体是一个实体概念,物质则是一个抽象概念.这是因为学生在学习过程中没有准确地区分物理学中“物质”“物体”的概念,缺乏科学性.另一方面,学生物理语言不符合逻辑,条理不清楚.例如,将“反射角等于入射角”错误表述为“入射角等于反射角”,将“反射角”与“入射角”的顺序倒置,由于入射角是因,反射角是果,只有产生了入射角才会经过光的反射形成反射角.这些现象的出现证明了学生对物理语言的表达存在规范性问题,说明了学生在解决物理问题时还没有形成一定的物理观念.因此,教师培养学生物理语言表达规范意识是提高课堂教学效果和教学效率的必要之举.

2.2 书写规范问题现状分析

学生的书写规范问题主要反映于试卷、作业以及课堂练习之中,不规范的书写不仅给教师批改作业和试卷工作带来了一定的困难,同时也导致学生在考试中存在一些不应该的失分.为了避免这种情况,就需要注意题目作答时的规范性.学生的书写规范性问题主要体现于作图和计算题解题两方面,具体分析如表1所示.

表1 书写规范问题分析

2.3 实验规范问题现状分析

物理学是一门以实验为基础的学科.在物理学发展的历史进程中,物理实验方法是学生建构物理概念、探究物理规律的重要途径,[13]是检验物理理论和假设是否正确的重要手段和标准.实验教学既可以帮助学生掌握物理概念和规律,也可以提高学生在实验过程中探究能力、交流与合作能力.[14]学生在进行实验操作时规范性问题主要体现在实验仪器使用和数据处理两方面,具体分析如表2所示.

表2 实验规范问题分析

3 培养学生规范意识实施策略

3.1 培养语言表达规范意识策略

学生养成物理语言表达规范意识关键在于透彻理解相关物理概念及物理规律,从而形成一定的物理观念.物理概念和物理规律是学生学习物理的基础,也是实现物理学科核心素养教学目标的重要途径.学生往往因为对物理概念、物理规律的认识和理解模棱两可导致在物理语言规范方面出现规范性错误,所以要加强对物理概念和规律的辨析.

(1)让学生经历概念形成和规律发现的过程.一方面通过生产生活经验、自然现象以及物理实验的直接感知,再通过物理思维的加工、科学归纳而形成概念;另一方面在已掌握的物理规律基础之上通过整理归纳与演绎推理等方法得到派生的物理规律.让学生经历概念形成和规律发现的过程实质是让学生分析、参与、推理、探究了整个过程,必然也会在一些规范性问题上引起学生的注意,加深学生的理解,使学生的印象更加深刻,从而养成一定的物理语言规范意识.

(2)教师根据学生在物理概念、规律中存在的规范性问题进行针对性解决.例如学生经常将“物质”与“物体”的物理概念混淆,教师可根据这一现象针对性地为学生设计一些有关其知识点的练习,例如判断题、辨析题等,使学生在练习之中加深巩固,强化规范意识.

(3)对于比较抽象的物理概念可以借助多媒体计算机的帮助,将抽象的物理概念形象生动地展示在学生的眼前,加强学生对物理概念的感官认识.例如对于分子热运动这一知识点,借助多媒体展示分子热运动的画面,将其特点与规律简单化、放大化,加强学生对分子热运动的感官印象,使学生对分子热运动物理规律的理解更加透彻.

(4)在物理教学中,教师要善于应用“学以致用”的教学活动,让学生将学到的物理概念与物理规律用于解决生产生活实例,有趣的现象及问题.例如,在学习了“牛顿第三定律”之后,可以让学生做拓展研究型学习,研究“火星探测器与运载火箭在点火升空后所受到的力及各力之间的关系”的课题,加深辨析相互作用力与平衡力之间的区别与联系.

如图1所示,培养学生语言表达的规范意识关键在于让学生通过生产生活实例、自然现象以及实验经历概念形成和规律发现的过程,并且在学生通过加工、归纳获得概念的过程中,教师应对学生存在的规范问题进行针对性解决.学生只有将构建的概念进行“学以致用”才能真正将概念、规律内化.

3.2 培养书写规范意识策略

若学生长期不注重书写规范,久而久之养成不良习惯,不仅不利于考试的发挥影响成绩,更重要的是不利于自身科学素养的形成.教师在平时的教学和学生作业的评阅中,应该对学生严格要求,从态度上和认识上改变书写的不良习惯,加强规范性的训练,培养学生的书写规范意识.《普通高中物理课程标准》学科核心素养中提到“科学思维”是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程,是分析综合、推理论证等方法在科学领域中的具体运用,而模型建构过程需要学生有规范作图能力,科学推理、科学论证过程与学生的规范解题是相辅相成的.学生书面表达主要表现在两个方面:作图与计算题解题.

3.2.1 规范作图策略

规范作图是物理教学中的重点之一,是否规范作图也直接影响到对物理现象的分析是否清晰,加强学生作图的规范意识也显得尤为重要了.

(1)教师应对教材进行透彻分析,使学生明确作图的目的,建立作图的概念,并注重对物理课本中示范图和插图的关注与理解,例如“曲线运动运动方向的判断”“电场线”“磁场线”等,在了解图背景的基础上进一步提高作图的规范性.教师充分发扬示范性引导学生正确使用工具作图,并提高学生遇题画图、画图解题的意识.通过不断地实践让学生养成准确作图的习惯,树立规范作图思维.

(2)由于学生抓住实质性信息的能力不足以及建模能力不足,作图时出现规范性问题,教师在利用物理知识教授学生解决实际问题时,要将复杂的实际情境转化为简单的物理模型,用更直观直白的语言配合图形化的物理思维解决问题.教师需通过有意识讲解来提升学生提取和转换信息能力,通过典型的例题来对学生进行专题训练,针对性地培养学生的规范作图能力.

(3)可以利用多媒体计算机技术呈现三维图形,以此培养学生的空间转换能力.尤其是对于电场、磁场、电场线、磁场线、洛伦兹力等涉及空间转化的对学生来说具有一定难度的知识点,所以借助多媒体三维软件快速把需要学生认识的立体模型生动形象呈现给学生,增强学生的感官认识.在呈现整体的立体模型的情况下,教师也要适当地根据模型并结合主视图、侧视图、俯视图来进行讲解,进一步帮助学生加深对知识点的理解并能解决相应的规范作图问题.

培养学生规范作图意识策略归纳如表3所示,一方面教师要做好引导示范,使学生明确作图目的,理解作图背景、抓住实质性信息确保准确作图;另一方面教师也要善于借助多媒体呈现图形加深学生的感官印象,将规范作图思维渗透到课堂讲解之中,养成学生良好的作图习惯、严谨的作图思维,树立规范作图意识.

表3 规范作图策略

3.2.2 规范解题策略

学生要顺利地完成物理计算题需要掌握相关的物理概念和规律,要明确题中的研究对象及物理过程,要正确地运用物理与数学方法,遵循一定的程序才能顺利地完成练习的任务.

(1)教师应引导学生回归课本,重视教材.学生在进行物理计算题书面规范作答训练时可模仿、参照教材上的解题步骤,包括审题、析题、建立有关方程、求解、检查答案,并且学习教材中对物理课程的描述特点、对物理方程式的表达和对数学推理的书面处理等.

(2)学生要加强平时练习,练习时要遵循由浅入深、由易到难、循序渐进的原则,不能好高骛远.一段时间针对某一问题进行重点练习,使学生在这一过程中逐步形成严谨的学习作风,培养解题的规范意识.教师在学生练习的初期也要为学生提供计算题解题的规范表达要求,并且加强引导学生在平时练习中对计算题解题过程书面规范表达的训练.

(3)教师与学生要勤于反思,学生要善于用错题本.对学生来说,回顾错题是提高物理成绩的有效途径.人类记忆有一个共同特征:认知—记忆—遗忘—认知,一次次地记忆与遗忘,而在重复认知记忆过程中,遗忘知识的比例会越来越低.错题本也适用于培养学生规范物理试卷书面表达的能力,针对考试中因疏忽而失分,在错误的答卷记录中,重新整理物理思想,改进书面表达,弥补考试中的不足,并为下一次解决问题提供准确规范的书面表达.

如图2所示,培养学生规范解题意识首先应回归教材、重视课本.课本中的例题展现了规范的解题流程与书面表达.其次在模仿教材规范解题的基础之上加强练习形成规范的解题思维.在练习时应遵守由易到难、循序渐进的原则,并且要善于反思总结,将常错点、易错点经典题型归纳于错题本之中.教师应加强引导使学生在解题练习中逐步获得规范的物理解题思维.

图2 规范解题策略流程图

3.3 培养实验操作规范意识策略

针对物理实验教学中出现的规范问题,教师和学生要转换对实验教学的传统观念,不能认为决定学生优劣的只有成绩这一项指标,而应该符合物理学科核心素养让学生经历科学探究过程,并在学生实验探究过程中注重实验操作规范意识的培养,从而强化学生的科学态度与责任.

针对学生对实验仪器不了解、实验步骤不明确而出现不规范的实验操作现象,教师在课前准备阶段可以组织多种教学形式,如设疑问答、创设情景等,让学生充分掌握实验过程中所需要的相关物理学科知识,了解实验所用仪器的性能和注意事项,明确实验目的、原理、方法、步骤.教师可在学生进行实验之前进行演示实验起到示范的作用.教师进行演示实验时,要与学生的心理逻辑顺序相结合,使学生对实验目的、实验原理、实验步骤和内容有清晰的认识.演示实验需尽可能让学生看清楚操作步骤、看清现象及其变化等,充分放大其示范性和直观性,并有效深化实验,使呈现出来的物理现象增大可见度,所以演示实验的装置也要尽可能地大型化、简单化、操作方便,突出其本质,不被其他非必要因素干扰.教师在演示实验时要注重示范性的影响力,用清晰、规范、严谨的实验操作潜移默化地影响学生对待实验的科学态度.

在课内操作阶段,教师应严格按照学科知识的基本逻辑开展实验教学,并对学生实验操作的程序和仪器的使用规范提出严格要求.规范学生实验操作还可通过边学边实验的教学方式,一方面在边学边实验过程中有利于学生对实验信息的获取,使学生对实验方案的规范设计有更明确的计划;另一方面教师可在学生进行实验操作过程中进行检查,并指导学生对存在不规范的实验操作及时进行纠正,并准确记录实验中观察到的各种现象和数据,做到规范记录实验数据,从而有效培养学生实事求是、认真严谨的科学态度.

在课后总结阶段,教师应指导学生正确使用图表记录数据和规范处理数据,有条件时可引导学生使用excel软件准确记录实验数据.对于得到的实验结果,教师应引导学生分析影响实验结果的因素,组织学生分析和讨论实验中存在的问题,使学生明确误差产生的原因,并针对原因提出减小误差的方案,从而培养学生规范实验操作和规范处理实验数据的意识,并有效强化学生尊重事实,精益求精的科学态度与责任.

如图3所示,培养学生规范实验意识策略流程可从课前、课中、课后3阶段分别进行总结.

图3 规范实验策略流程图

4 结语

由此,为落实物理学科核心素养,在中学物理教学中教师可从语言规范、书写规范以及实验操作规范3个方面进行规范教学,从而培养学生的规范意识,促进学生形成物理观念、科学思维,使学生具有科学探究能力,养成严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度与责任.无论是理论课还是实验课教师都需要反思自己教学行为是否规范,也需要关注学生在考试、平时的作业以及课堂中体现的行为是否规范.教师应及时对产生不规范行为的学生进行引导和追踪,对某一不规范行为进行针对性解决.教师可为学生提供学习行为是否规范的反馈,并通过学生行为针对性地修正教学内容或方式以及教学设计,使学生形成科学严谨的学习态度和认真踏实的学习作风,从而有效促进学生物理核心素养的提升.