單元視域下科學(xué)精神培養(yǎng)的初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：科學(xué)精神包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等基本要點(diǎn).本文以“電與磁”一章為例，通過(guò)單元知識(shí)序設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生理性思維;通過(guò)單元問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生批判質(zhì)疑;通過(guò)單元探究題設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生勇于探究.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí).

關(guān)鍵詞：科學(xué)精神;初中物理;單元;教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7?? ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B???? 文章編號(hào)：1008-4134（2021）20-0009-03

基金項(xiàng)目：2021年浙江省教研重點(diǎn)課題“雙向·雙核·雙維：指向深度教學(xué)的初中科學(xué)單元設(shè)計(jì)研究”（ 項(xiàng)目編號(hào)：Z2021022）.

作者簡(jiǎn)介：王雄（1977-），男，浙江嘉興人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理教研工作、初中物理“理性思維”教育.

1 單元視域下初中物理科學(xué)精神培養(yǎng)存在的問(wèn)題

科學(xué)精神是人類(lèi)科學(xué)探索經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的凝結(jié).是科學(xué)的靈魂與核心，它使科學(xué)具有理論的普遍性、結(jié)果的可檢驗(yàn)性、邏輯的嚴(yán)密性、構(gòu)造的簡(jiǎn)單性以及價(jià)值的多重性等寶貴品格[1].科學(xué)精神主要包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等基本要素[2]，是六大核心素養(yǎng)之一.《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》提出：物理課程要讓學(xué)生學(xué)習(xí)初步的物理知識(shí)與技能，經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過(guò)程，受到科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的熏陶，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展[3].由此可見(jiàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神具有重要意義.但在日常教學(xué)中，教師往往重視物理知識(shí)與技能的教學(xué)，而忽視科學(xué)精神的熏陶.具體而言，存在以下問(wèn)題：

學(xué)習(xí)知識(shí)淺表化，科學(xué)精神培養(yǎng)趨隱形化.當(dāng)前的物理教學(xué)設(shè)計(jì)比較關(guān)注知識(shí)本身，較少關(guān)注知識(shí)中蘊(yùn)含科學(xué)精神的挖掘，未將知識(shí)、方法、精神的培養(yǎng)視為物理教學(xué)的整體.再加上科學(xué)精神本身具有內(nèi)隱性，在“遮蔽”的知識(shí)中，科學(xué)精神難培養(yǎng).

學(xué)習(xí)參與表面化，科學(xué)精神培養(yǎng)趨靜態(tài)化.科學(xué)精神形成于學(xué)生在深刻參與物理活動(dòng)過(guò)程中的批判與質(zhì)疑.但在現(xiàn)實(shí)課堂中，學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng)接受多，主動(dòng)思考少;模仿操作多，深刻思考少;學(xué)生學(xué)習(xí)沒(méi)有全心投入，在“靜態(tài)”的思維中，科學(xué)精神難形成.

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)單一化，科學(xué)精神培養(yǎng)趨表層化.科學(xué)精神需要真實(shí)合作.但在現(xiàn)實(shí)課堂中，教師因?yàn)閾碛性u(píng)價(jià)權(quán)，完全掌握課堂方向，導(dǎo)致學(xué)生合作學(xué)習(xí)會(huì)出現(xiàn)“為合而合，合而不作”等問(wèn)題，合作與學(xué)生精神世界缺少聯(lián)接，在“單一”的評(píng)價(jià)中，科學(xué)精神難深刻.

這些問(wèn)題，需要我們從教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐中進(jìn)行破解.鐘啟泉教授認(rèn)為：“基于核心素養(yǎng)的單元設(shè)計(jì)是撬動(dòng)課堂轉(zhuǎn)型的一個(gè)支點(diǎn)”[4].而單元學(xué)習(xí)因其具有整體性、相關(guān)性、系統(tǒng)性等特征[5]，這些特征與解決科學(xué)精神培養(yǎng)的問(wèn)題相匹配.因此，我們嘗試將單元設(shè)計(jì)思維與科學(xué)精神培養(yǎng)進(jìn)行相互勾連，尋找初中物理科學(xué)精神培養(yǎng)的路徑與策略.

2 單元視域下初中物理科學(xué)精神培養(yǎng)的設(shè)計(jì)

以“電與磁”一章為例，結(jié)合科學(xué)精神三個(gè)基本要點(diǎn)，通過(guò)形成單元知識(shí)序設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生理性思維;通過(guò)單元問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生批判質(zhì)疑;通過(guò)單元探究梯設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生勇于探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神.

2.1 注重知識(shí)的內(nèi)涵挖掘，構(gòu)建單元知識(shí)序，促進(jìn)理性思維，讓科學(xué)精神從“隱性”到“顯性”

理性思維是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式.《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》對(duì)科學(xué)精神之理性思維的主要表現(xiàn)描述如下：崇尚真知;能理解和掌握基本的科學(xué)原理和方法;尊重事實(shí)和證據(jù)，有實(shí)證意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度;邏輯清晰，能運(yùn)用科學(xué)的思維方式認(rèn)識(shí)事物、解決問(wèn)題、指導(dǎo)行為等[1].

理性是從一些信念到另一些信念的真達(dá)能力.所以，理性精神的核心是求真.求指“求取，探索”，真指“本原”[6].即探索本原、追求本原.物理教學(xué)中的求真指的是：學(xué)生針對(duì)經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，收集足夠的證據(jù)，然后對(duì)收集的證據(jù)通過(guò)邏輯推理得出結(jié)論，判斷觀(guān)點(diǎn)正誤，讓他們學(xué)會(huì)從復(fù)雜的現(xiàn)象中撥開(kāi)重重迷霧，探索物質(zhì)的本質(zhì)、屬性、運(yùn)行規(guī)律，讓自然界呈現(xiàn)出它本原的樣子.

案例1：

在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中“電與磁”這一單元的學(xué)習(xí)主要有以下目標(biāo)：（1）知道磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng)并能說(shuō)出其證據(jù).（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)嬖诖艌?chǎng)，知道通電螺線(xiàn)管周?chē)艌?chǎng)的特點(diǎn).（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向與磁場(chǎng)方向、電流方向有關(guān).（4）通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件.

結(jié)合單元目標(biāo)及教材目錄，筆者從整體上把握單元結(jié)構(gòu)，形成單元知識(shí)序.將“電與磁”分為三個(gè)部分.第一部分“磁現(xiàn)象 磁場(chǎng)”：介紹常見(jiàn)的磁體與磁場(chǎng)知識(shí).第二部分“電生磁”：介紹奧斯特實(shí)驗(yàn)及其應(yīng)用. 第三部分“磁生電”：介紹電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用.通過(guò)羅列核心知識(shí)，結(jié)合單元知識(shí)鏈，讓理性思維顯性化（見(jiàn)表1）.

在物理教學(xué)中，理性是科學(xué)知識(shí)的基石與靈魂，要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，首要就是培養(yǎng)他的理性精神.康德認(rèn)為：人可能正確地從生活經(jīng)驗(yàn)中得到知識(shí)，而從無(wú)序的生活經(jīng)驗(yàn)到有序的知識(shí)，正是因?yàn)橛欣硇缘募庸?在本案例中，筆者對(duì)單元目錄進(jìn)行分析，梳理單元核心知識(shí)點(diǎn)，形成單元知識(shí)邏輯序，并尋找知識(shí)背后所對(duì)應(yīng)的“求真”元素.在這些過(guò)程中，學(xué)生獨(dú)立思考、重視證據(jù)和邏輯推理的意識(shí)都會(huì)得到增強(qiáng)，有利于促進(jìn)學(xué)生理性思維的發(fā)展，讓科學(xué)精神培養(yǎng)從“隱性”走向“顯性”.

2.2 注重探究的整體驅(qū)動(dòng)，形成單元問(wèn)題鏈，引發(fā)批判質(zhì)疑，讓科學(xué)精神從“靜態(tài)”到“動(dòng)態(tài)”

所謂質(zhì)疑批判，是指人用一種非?？b密的懷疑態(tài)度看待各種事物和從事各種活動(dòng).《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》對(duì)科學(xué)精神之批判質(zhì)疑的主要表現(xiàn)描述如下：具有問(wèn)題意識(shí);能獨(dú)立思考、獨(dú)立判斷;思維縝密，能多角度、辯證地分析問(wèn)題，做出選擇和決定等[1].在物理教學(xué)中，教師通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)與串聯(lián)，引發(fā)學(xué)生的自我認(rèn)知沖突，在分析論證中逐漸糾正錯(cuò)誤，可以培養(yǎng)學(xué)生的批判質(zhì)疑精神.

案例2：“磁場(chǎng)”部分的問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)如圖1所示.

我們通過(guò)“指南針為什么能指南北？”這個(gè)熟悉但不一定熟知的生活情景問(wèn)題引入，能很好激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;通過(guò)4個(gè)連續(xù)性的問(wèn)題，串聯(lián)有關(guān)磁極、磁場(chǎng)、磁感線(xiàn)等核心知識(shí)，通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生從感性走向理性.而“地磁場(chǎng)有哪些特征？”的設(shè)計(jì)作為學(xué)習(xí)支架，將學(xué)生的思維引回到核心問(wèn)題上，最終指向核心問(wèn)題的解決.這樣問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)不僅串聯(lián)核心知識(shí)，更重要的是串聯(lián)學(xué)生的思維，有利于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng).

“電磁轉(zhuǎn)換”部分的問(wèn)題鏈對(duì)比設(shè)計(jì)如圖2所示.

從單元整體的設(shè)計(jì)視角，進(jìn)行對(duì)比設(shè)計(jì)，從電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的現(xiàn)實(shí)情景引入，以“電與磁之間是如何轉(zhuǎn)換？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？如何觀(guān)察與測(cè)量其磁場(chǎng)特點(diǎn)？”為問(wèn)題鏈.通過(guò)現(xiàn)實(shí)情景—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—電磁轉(zhuǎn)換的相互運(yùn)用和問(wèn)題鏈，加強(qiáng)科學(xué)探究中要素“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”的培養(yǎng).突出科學(xué)探究的“實(shí)踐證據(jù)與科學(xué)論證”.另一方面基于“自然界中各種自然現(xiàn)象之間應(yīng)該存在著相互聯(lián)系”思想，通過(guò)“電生磁”推理“磁生電”.這種思維方法與探究設(shè)計(jì)有利于學(xué)生進(jìn)一步形成“世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，物質(zhì)之間是相互聯(lián)系的”物理觀(guān)念.

波普爾指出“質(zhì)疑”是科學(xué)精神的核心，沒(méi)有質(zhì)疑就沒(méi)有批判.在本案例中，筆者基于單元設(shè)計(jì)視角，通過(guò)問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)單元的整體探究，從而讓學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)的批判質(zhì)疑過(guò)程;讓學(xué)生初步形成“我愛(ài)我?guī)?，我尤?ài)真理”的批判質(zhì)疑精神，讓科學(xué)精神從“靜態(tài)”到“動(dòng)態(tài)”.

2.3 注重合作的深度學(xué)習(xí)，架單元探究梯，導(dǎo)向勇于探究，讓科學(xué)精神從“平面”到“立體”

探究是人在遇到問(wèn)題時(shí)產(chǎn)生的一種探求答案的欲望和伴隨而來(lái)的一系列思維和行為方式 .《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》對(duì)科學(xué)精神之勇于探究的主要表現(xiàn)描述如下：具有好奇心和想象力;能不畏困難，有堅(jiān)持不懈的探索精神;能大膽嘗試，積極尋求有效的問(wèn)題解決方法等[1].在物理教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)針對(duì)學(xué)生的疑難困惑刨根問(wèn)底，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究，使得學(xué)生在合作中形成多元路徑、多條思路與多種可能，拓寬學(xué)生思維，可以培養(yǎng)學(xué)生勇于探究的精神.

案例3：

從單元視域下，“電磁感應(yīng)”這一節(jié)是本單元核心，能很好地培養(yǎng)學(xué)生理性思維、質(zhì)疑能力、探究精神.在“電磁感應(yīng)”教學(xué)設(shè)計(jì)中，為了突破電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)、突出勇于探究的要素，我們把實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為三大模塊：一是“線(xiàn)圈的一側(cè)在磁場(chǎng)中靜止時(shí)”的三種情況.二是“線(xiàn)圈的一側(cè)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)”的三種情況.三是“導(dǎo)線(xiàn)靜止而磁體運(yùn)動(dòng)時(shí)”的三種情況.并進(jìn)行不同層次的設(shè)計(jì)（見(jiàn)表2-4）.三個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并交流分享，形成九種情況，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

蘇霍姆林斯基說(shuō)過(guò)：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，就是希望自己是發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者.”在本案例中，教師引導(dǎo)學(xué)生將總實(shí)驗(yàn)分解成子實(shí)驗(yàn)，通過(guò)不同層次的設(shè)計(jì)，讓探究過(guò)程形成階梯式上升，讓探究不斷深入.在這個(gè)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)記錄表，通過(guò)表格的分類(lèi)與梳理，通過(guò)小組合作實(shí)施，讓學(xué)生人人參與.在“參與式學(xué)習(xí)”中，體驗(yàn)探究者的角色，通過(guò)分工、合作促進(jìn)學(xué)生勇于探究精神的養(yǎng)成，從而讓科學(xué)精神從“平面”到“立體”.

3 單元視域下初中物理科學(xué)精神培養(yǎng)的關(guān)鍵點(diǎn)

物理教育是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神的重要場(chǎng)域，物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”也隱含科學(xué)精神培養(yǎng)的要求.就課堂教學(xué)而言，科學(xué)精神的培養(yǎng)還要注意三個(gè)結(jié)合.

真實(shí)情景+核心問(wèn)題結(jié)合.科學(xué)精神的培養(yǎng)以問(wèn)題為支架，以情境為載體，突出問(wèn)題與情景的匹配，突出情景與問(wèn)題的整合，以科學(xué)探究活動(dòng)為明線(xiàn)，以實(shí)驗(yàn)為抓手，以科學(xué)精神教育為暗線(xiàn)，學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)才能得以落實(shí).

學(xué)生主體+教師主導(dǎo)結(jié)合.科學(xué)精神的培養(yǎng)主體是學(xué)生，這一點(diǎn)毋庸置疑，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中要加入學(xué)生提問(wèn)、探究、實(shí)踐;但同時(shí)，這一過(guò)程也離不開(kāi)教師的主導(dǎo)作用，教師通過(guò)精心設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)預(yù)見(jiàn)、精彩準(zhǔn)備，為科學(xué)精神的落實(shí)保駕護(hù)航.

科學(xué)精神+人文精神結(jié)合.科學(xué)精神和人文精神都是人類(lèi)精神的內(nèi)在組成部分，單獨(dú)強(qiáng)調(diào)一方面不可能建構(gòu)完整的人類(lèi)精神世界.所以在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師要關(guān)注科學(xué)與人文的結(jié)合，讓核心素養(yǎng)在科學(xué)精神與人文精神的融合中形成.

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（收稿日期：2021-07-09）