初中物理科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的研究

李寶銀

（海安市紫石中學(xué)，江蘇 海安 226600）

目前國(guó)際上關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵有各種各樣的表述，絕大多數(shù)的表述認(rèn)為科學(xué)本質(zhì)觀是科學(xué)素養(yǎng)的核心內(nèi)容?？茖W(xué)本質(zhì)教學(xué)需要什么樣的教師？教師能否滿足科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的需要？如何培養(yǎng)在職教師科學(xué)本質(zhì)教學(xué)能力？本文將對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行探討。

一、科學(xué)本質(zhì)教學(xué)對(duì)教師的要求

科學(xué)本質(zhì)教學(xué)對(duì)物理教師提出什么樣的要求？回答這個(gè)問(wèn)題需要追溯到科學(xué)本質(zhì)觀理論，文獻(xiàn)的研究成果表明，教師應(yīng)該具有下列三方面的教學(xué)能力。[1-3]

1.科學(xué)世界觀的教學(xué)

科學(xué)世界觀是科學(xué)的認(rèn)識(shí)論，是對(duì)科學(xué)知識(shí)發(fā)展所持有的價(jià)值觀或信念，是人們判斷科學(xué)發(fā)展是否合理、可信的依據(jù)，也是區(qū)分科學(xué)與偽科學(xué)的標(biāo)尺，直接影響人們的科學(xué)觀念，指導(dǎo)人們的科學(xué)活動(dòng)和日常行為，教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的深入認(rèn)識(shí)能夠促進(jìn)學(xué)生科學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，增進(jìn)他們對(duì)科學(xué)的理解和科學(xué)決策的能力。學(xué)生具有科學(xué)的世界觀，往往能促進(jìn)科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，幫助科學(xué)知識(shí)的理解，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)知識(shí)的興趣。

2.科學(xué)探究的教學(xué)

初中物理概念和規(guī)律的建立，幾乎都是引導(dǎo)學(xué)生在觀察操作實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，從實(shí)驗(yàn)事實(shí)中分析歸納出來(lái)，或者說(shuō)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得來(lái)?？茖W(xué)探究教學(xué)的能力是初中物理教師必備的學(xué)科教學(xué)能力，具體表現(xiàn)為：能否運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模瑧?yīng)用科學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，正確使用測(cè)量工具和器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下按照科學(xué)的規(guī)則進(jìn)行探究學(xué)習(xí)活動(dòng)。

3.“STEM”的教學(xué)

“STS”（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)）是美國(guó)提出的把科學(xué)、技術(shù)的發(fā)展與社會(huì)整體發(fā)展相關(guān)聯(lián)的教育理念，之后發(fā)展成“STEM”（科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)）教學(xué)理念。2011年課程標(biāo)準(zhǔn)提出了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”“注意學(xué)科滲透，關(guān)心科技發(fā)展”的課程理念，為此，人教版義務(wù)教育物理教材中有了拓展性內(nèi)容“STS”，蘇科版義務(wù)教育物理教材用“生活·物理·社會(huì)”滲透著物理知識(shí)不是獨(dú)立的，是以社會(huì)和文化、技術(shù)為載體的。顯然，物理教師必須具備“STEM”的融合能力。

二、教師科學(xué)本質(zhì)教學(xué)水平的現(xiàn)狀

1.科學(xué)本質(zhì)觀的認(rèn)識(shí)水平不高

當(dāng)前學(xué)界主要采用西方成熟的評(píng)價(jià)工具對(duì)科學(xué)教師科學(xué)本質(zhì)觀進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究發(fā)現(xiàn)科學(xué)教師的科學(xué)本質(zhì)觀處于較低等級(jí)，大量的教師并不具備成熟的科學(xué)本質(zhì)概念。例如，文獻(xiàn)研究表明，我國(guó)科學(xué)教師對(duì)于科學(xué)的理解處在一種認(rèn)識(shí)知識(shí)的水平，關(guān)注較多的只是知識(shí)是什么，知識(shí)有什么用。[4]而對(duì)于知識(shí)是如何產(chǎn)生的、知識(shí)的合理性如何幾乎不會(huì)去加以考慮，因而也就不會(huì)去思考科學(xué)的本質(zhì)是什么?？傮w上講理科教師的科學(xué)本質(zhì)觀處于樸素水平，他們的科學(xué)本質(zhì)觀都是十分局限的。江蘇省義務(wù)教育學(xué)業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)中，對(duì)某地科學(xué)教師進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查和教學(xué)行為觀察后發(fā)現(xiàn)，盡管教師在問(wèn)卷中認(rèn)同科學(xué)知識(shí)的相對(duì)性，但在教學(xué)過(guò)程中向?qū)W生強(qiáng)調(diào)教科書(shū)知識(shí)的唯一準(zhǔn)確性，表現(xiàn)出“言行不一”的現(xiàn)狀，這反映出他們沒(méi)有真正理解科學(xué)知識(shí)的相對(duì)性特征。

2.科學(xué)本質(zhì)觀的教學(xué)水平不高

近十幾年來(lái)考試壓力導(dǎo)致“先學(xué)后教”“教室四周都是黑板”等課堂教學(xué)改革泛濫。改革的共性：對(duì)“雙基”教學(xué)十分關(guān)注也很扎實(shí)，對(duì)科學(xué)文化的其他功能要么意識(shí)不到，有時(shí)即使意識(shí)到，也在教學(xué)過(guò)程中被忽略或被擱置。事實(shí)上，這些“雙基”教學(xué)的改革并非真的扎實(shí)，對(duì)物理的概念、規(guī)律關(guān)注的是如何破解試題，如何提高學(xué)生的應(yīng)試水平，而不是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到概念、規(guī)律從哪兒來(lái)的，又回到哪兒去了，這些浮躁的教學(xué)改革客觀上制約物理教師科學(xué)本質(zhì)教學(xué)水平的發(fā)展。

三、提高科學(xué)本質(zhì)教學(xué)質(zhì)量的方向

科學(xué)本質(zhì)觀、學(xué)科知識(shí)的深度，對(duì)科學(xué)本質(zhì)與學(xué)科內(nèi)容關(guān)系的認(rèn)識(shí)程度，有沒(méi)有成熟的教學(xué)案例，直接影響著教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)質(zhì)量。

1.提高科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)水平

教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)越深，越能準(zhǔn)確表達(dá)科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵，科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)水平也就越高。對(duì)于科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵，教師必須理解下列的內(nèi)容：

一是科學(xué)世界觀?？茖W(xué)知識(shí)具有可理解性、暫定性、精簡(jiǎn)性、可驗(yàn)證性等，科學(xué)家無(wú)法做到全然客觀與價(jià)值的中立，科學(xué)知識(shí)僅是科學(xué)家的世界觀。

二是科學(xué)探究活動(dòng)?？茖W(xué)方法與過(guò)程的非獨(dú)特性，只要是可以解決問(wèn)題的科學(xué)方法就是好的科學(xué)方法，并沒(méi)有所謂一成不變的科學(xué)方法，科學(xué)認(rèn)識(shí)的結(jié)果具有想象性和創(chuàng)造性，科學(xué)認(rèn)識(shí)的過(guò)程受科學(xué)家已有經(jīng)驗(yàn)的影響。例如科學(xué)假設(shè)、理論與定律、事實(shí)與觀點(diǎn)等科學(xué)發(fā)展中的角色定位，或其區(qū)別與聯(lián)系等。

三是科學(xué)事業(yè)。科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)具有交互影響的關(guān)系，科學(xué)能促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展，但科學(xué)研究也受社會(huì)群體的影響等；科學(xué)是一種文化，它建立在實(shí)踐和證據(jù)的基礎(chǔ)上，這種特點(diǎn)限制或削弱主觀性對(duì)科學(xué)的影響。

2.研發(fā)科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)資源

目前針對(duì)初中物理科學(xué)本質(zhì)教學(xué)研究成果還不豐富，教師可借鑒的教學(xué)案例、教學(xué)資源少之又少。顯然，挖掘、整理初中物理科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)資源，生成案例也就顯得十分重要。以下列舉兩個(gè)方面，可參考其思路。[5]

一是科學(xué)知識(shí)的暫定性?？茖W(xué)知識(shí)具有主觀性，只是人們?cè)谝欢〞r(shí)期內(nèi)對(duì)自然世界的合理描述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如果有新的證據(jù)反對(duì)原來(lái)的理論，這些理論就要被修正、完善甚至被推翻，所以科學(xué)知識(shí)具有暫定性。例如，關(guān)于“力與運(yùn)動(dòng)”的關(guān)系，從亞里士多德的“力是物體運(yùn)動(dòng)的原因”、伽利略的“如果物體受到的阻力為零，速度就不會(huì)減小，物體將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去”，直至牛頓第一定律。這些都很好地說(shuō)明了科學(xué)知識(shí)的暫定性。“力是物體運(yùn)動(dòng)的原因”，雖然現(xiàn)在初中生都能輕易地否定其可靠性，但在當(dāng)時(shí)，亞里士多德在觀察思考的基礎(chǔ)上，對(duì)自然世界的合理描述，應(yīng)該說(shuō)他與伽利略、牛頓同樣的偉大，切不可為了突出牛頓等而貶低亞里士多德。

二是科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)相互影響?？茖W(xué)與技術(shù)同樣以自然界為對(duì)象，自然科學(xué)研究的目的是為了認(rèn)識(shí)自然，揭示自然現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律和相互聯(lián)系。技術(shù)側(cè)重于改變自然以適應(yīng)人類(lèi)的生活需要。技術(shù)上的進(jìn)步，總體來(lái)說(shuō)基于科學(xué)的發(fā)展，新技術(shù)的產(chǎn)生又是促進(jìn)人類(lèi)提高認(rèn)識(shí)自然的手段，進(jìn)一步推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展。例如，光學(xué)原理的研究促使望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明，這是科學(xué)對(duì)技術(shù)的推動(dòng)作用；而望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明促進(jìn)了“日心說(shuō)”的誕生，這是技術(shù)對(duì)科學(xué)的促進(jìn)作用?！暗匦恼f(shuō)”到“日心說(shuō)”，“地心說(shuō)”符合當(dāng)時(shí)神權(quán)統(tǒng)治的思想，得到當(dāng)時(shí)教會(huì)的支持，而“日心說(shuō)”因違背神權(quán)統(tǒng)治的思想，受到教會(huì)的迫害，在很長(zhǎng)的時(shí)間里得不到公眾的認(rèn)可。用好前者讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)和技術(shù)之間相互影響、相互促進(jìn)的關(guān)系，用好后者讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)研究也受社會(huì)群體的影響。

3.指導(dǎo)科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)思路

一是以顯性教學(xué)策略體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)。目前的初中物理教學(xué)，科學(xué)本質(zhì)觀大多隱含課程之中。教師應(yīng)該充分利用科學(xué)探究活動(dòng)、科學(xué)史素材等教學(xué)內(nèi)容，以課堂討論等方式，在課堂中用顯性語(yǔ)言表達(dá)出科學(xué)本質(zhì)的觀點(diǎn)，用明確的話語(yǔ)告訴學(xué)生所學(xué)習(xí)的內(nèi)容涉及科學(xué)本質(zhì)的觀點(diǎn)。直白的傳達(dá)方式，對(duì)于幫助學(xué)生理解、建立科學(xué)本質(zhì)觀，進(jìn)而提高科學(xué)素養(yǎng)具有明顯的成效。例如，《牛頓第一定律》教學(xué)時(shí)，必須引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，世界上并沒(méi)有不受力的物體，牛頓第一定律不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明，在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)推理得出的結(jié)論也是可靠的，從而意識(shí)到“沒(méi)有證據(jù)的理論可能是正確的，有的理論是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證的”。通過(guò)問(wèn)題的討論讓學(xué)生體會(huì)觀察的事實(shí)（沒(méi)有力作用物體就不能運(yùn)動(dòng)等）與基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)推論得出的觀點(diǎn)（牛頓第一定律）之間的區(qū)別與聯(lián)系，牛頓第一定律是根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)通過(guò)推理得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，而不是實(shí)驗(yàn)觀察到的結(jié)論；牛頓第一定律等知識(shí)可以解釋觀察的事實(shí)——沒(méi)有力作用就不能運(yùn)動(dòng)的原因。

二是用科學(xué)探究活動(dòng)體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)觀。通過(guò)對(duì)教材的深度開(kāi)發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究來(lái)建構(gòu)知識(shí)，不僅學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)的思想、方法，而且感受到物理知識(shí)是如何產(chǎn)生的、在物理學(xué)史中物理知識(shí)是怎樣進(jìn)行的，從而對(duì)科學(xué)的本質(zhì)有所領(lǐng)悟。例如“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”“探究影響電流熱效應(yīng)的因素”等實(shí)驗(yàn)，除了讓學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作技能以及如何控制變量，還能讓學(xué)生接觸到轉(zhuǎn)換等思想方法，認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)和觀察證據(jù)的依賴性。

四、發(fā)展教師科學(xué)本質(zhì)教學(xué)水平的建議

1.培訓(xùn)目標(biāo)要因人而異

科學(xué)本質(zhì)教學(xué)能力的培養(yǎng)也要因人而異，不可“一刀切”。對(duì)大部分教師應(yīng)側(cè)重培養(yǎng)其對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)知能力，在教學(xué)中實(shí)施科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的能力；對(duì)教師中的精英既要培養(yǎng)靈活的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的能力，還要培養(yǎng)開(kāi)發(fā)科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)資源和教學(xué)案例的能力，在專(zhuān)家的引領(lǐng)下進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)觀教育課題的研究，在課題研究中提升進(jìn)步。

2.培訓(xùn)教學(xué)要顯性為主

發(fā)展在職教師科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)水平：首先，從專(zhuān)題講座、學(xué)術(shù)沙龍、教學(xué)示范、專(zhuān)題閱讀等顯性教學(xué)活動(dòng)中，反思科學(xué)的本質(zhì)、學(xué)習(xí)科學(xué)本質(zhì)觀、研討科學(xué)本質(zhì)觀教學(xué)的案例，期望教師在短時(shí)間內(nèi)，領(lǐng)悟科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵，學(xué)習(xí)科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的方法和技巧；然后，要求教師在工作崗位上實(shí)踐體驗(yàn)，以期通過(guò)對(duì)科學(xué)本質(zhì)的深刻理解，發(fā)展科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的水平?！?/p>