摘 要：科學精神包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等基本要點.本文以“電與磁”一章為例，通過單元知識序設計，培養(yǎng)學生理性思維;通過單元問題鏈設計，鼓勵學生批判質(zhì)疑;通過單元探究題設計，促進學生勇于探究.培養(yǎng)學生的科學精神，促進物理學科核心素養(yǎng)的落實.

關(guān)鍵詞：科學精神;初中物理;單元;教學設計

中圖分類號：G633.7?? ??文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）20-0009-03

基金項目：2021年浙江省教研重點課題“雙向·雙核·雙維：指向深度教學的初中科學單元設計研究”（ 項目編號：Z2021022）.

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

1 單元視域下初中物理科學精神培養(yǎng)存在的問題

科學精神是人類科學探索經(jīng)驗和教訓的凝結(jié).是科學的靈魂與核心，它使科學具有理論的普遍性、結(jié)果的可檢驗性、邏輯的嚴密性、構(gòu)造的簡單性以及價值的多重性等寶貴品格[1].科學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.《義務教育物理課程標準（2011年版）》提出：物理課程要讓學生學習初步的物理知識與技能，經(jīng)歷基本的科學探究過程，受到科學態(tài)度和科學精神的熏陶，促進學生全面發(fā)展[3].由此可見，培養(yǎng)學生科學精神具有重要意義.但在日常教學中，教師往往重視物理知識與技能的教學，而忽視科學精神的熏陶.具體而言，存在以下問題：

學習知識淺表化，科學精神培養(yǎng)趨隱形化.當前的物理教學設計比較關(guān)注知識本身，較少關(guān)注知識中蘊含科學精神的挖掘，未將知識、方法、精神的培養(yǎng)視為物理教學的整體.再加上科學精神本身具有內(nèi)隱性，在“遮蔽”的知識中，科學精神難培養(yǎng).

學習參與表面化，科學精神培養(yǎng)趨靜態(tài)化.科學精神形成于學生在深刻參與物理活動過程中的批判與質(zhì)疑.但在現(xiàn)實課堂中，學生學習被動接受多，主動思考少;模仿操作多，深刻思考少;學生學習沒有全心投入，在“靜態(tài)”的思維中，科學精神難形成.

學習評價單一化，科學精神培養(yǎng)趨表層化.科學精神需要真實合作.但在現(xiàn)實課堂中，教師因為擁有評價權(quán)，完全掌握課堂方向，導致學生合作學習會出現(xiàn)“為合而合，合而不作”等問題，合作與學生精神世界缺少聯(lián)接，在“單一”的評價中，科學精神難深刻.

這些問題，需要我們從教學設計與實踐中進行破解.鐘啟泉教授認為：“基于核心素養(yǎng)的單元設計是撬動課堂轉(zhuǎn)型的一個支點”[4].而單元學習因其具有整體性、相關(guān)性、系統(tǒng)性等特征[5]，這些特征與解決科學精神培養(yǎng)的問題相匹配.因此，我們嘗試將單元設計思維與科學精神培養(yǎng)進行相互勾連，尋找初中物理科學精神培養(yǎng)的路徑與策略.

2 單元視域下初中物理科學精神培養(yǎng)的設計

以“電與磁”一章為例，結(jié)合科學精神三個基本要點，通過形成單元知識序設計，培養(yǎng)學生理性思維;通過單元問題鏈設計，鼓勵學生批判質(zhì)疑;通過單元探究梯設計，促進學生勇于探究，培養(yǎng)學生的科學精神.

2.1 注重知識的內(nèi)涵挖掘，構(gòu)建單元知識序，促進理性思維，讓科學精神從“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.《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》對科學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原理和方法;尊重事實和證據(jù)，有實證意識和嚴謹?shù)那笾獞B(tài)度;邏輯清晰，能運用科學的思維方式認識事物、解決問題、指導行為等[1].

理性是從一些信念到另一些信念的真達能力.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.物理教學中的求真指的是：學生針對經(jīng)驗事實，收集足夠的證據(jù)，然后對收集的證據(jù)通過邏輯推理得出結(jié)論，判斷觀點正誤，讓他們學會從復雜的現(xiàn)象中撥開重重迷霧，探索物質(zhì)的本質(zhì)、屬性、運行規(guī)律，讓自然界呈現(xiàn)出它本原的樣子.

案例1：

在《義務教育物理課程標準（2011年版）》中“電與磁”這一單元的學習主要有以下目標：（1）知道磁體周圍存在磁場并能說出其證據(jù).（2）通過實驗認識通電導線周圍存在磁場，知道通電螺線管周圍磁場的特點.（3）通過實驗認識通電導體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關(guān).（4）通過實驗了解導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流的條件.

結(jié)合單元目標及教材目錄，筆者從整體上把握單元結(jié)構(gòu)，形成單元知識序.將“電與磁”分為三個部分.第一部分“磁現(xiàn)象 磁場”：介紹常見的磁體與磁場知識.第二部分“電生磁”：介紹奧斯特實驗及其應用. 第三部分“磁生電”：介紹電磁感應現(xiàn)象及其應用.通過羅列核心知識，結(jié)合單元知識鏈，讓理性思維顯性化（見表1）.

在物理教學中，理性是科學知識的基石與靈魂，要培養(yǎng)學生的科學精神，首要就是培養(yǎng)他的理性精神.康德認為：人可能正確地從生活經(jīng)驗中得到知識，而從無序的生活經(jīng)驗到有序的知識，正是因為有理性的加工.在本案例中，筆者對單元目錄進行分析，梳理單元核心知識點，形成單元知識邏輯序，并尋找知識背后所對應的“求真”元素.在這些過程中，學生獨立思考、重視證據(jù)和邏輯推理的意識都會得到增強，有利于促進學生理性思維的發(fā)展，讓科學精神培養(yǎng)從“隱性”走向“顯性”.

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

所謂質(zhì)疑批判，是指人用一種非常縝密的懷疑態(tài)度看待各種事物和從事各種活動.《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》對科學精神之批判質(zhì)疑的主要表現(xiàn)描述如下：具有問題意識;能獨立思考、獨立判斷;思維縝密，能多角度、辯證地分析問題，做出選擇和決定等[1].在物理教學中，教師通過問題驅(qū)動與串聯(lián)，引發(fā)學生的自我認知沖突，在分析論證中逐漸糾正錯誤，可以培養(yǎng)學生的批判質(zhì)疑精神.

案例2：“磁場”部分的問題鏈設計如圖1所示.

我們通過“指南針為什么能指南北？”這個熟悉但不一定熟知的生活情景問題引入，能很好激發(fā)學生的學習興趣;通過4個連續(xù)性的問題，串聯(lián)有關(guān)磁極、磁場、磁感線等核心知識，通過問題驅(qū)動，引導學生從感性走向理性.而“地磁場有哪些特征？”的設計作為學習支架，將學生的思維引回到核心問題上，最終指向核心問題的解決.這樣問題鏈的設計不僅串聯(lián)核心知識，更重要的是串聯(lián)學生的思維，有利于學生科學思維的培養(yǎng).

“電磁轉(zhuǎn)換”部分的問題鏈對比設計如圖2所示.

從單元整體的設計視角，進行對比設計，從電動機、發(fā)電機的現(xiàn)實情景引入，以“電與磁之間是如何轉(zhuǎn)換？如何設計實驗？如何觀察與測量其磁場特點？”為問題鏈.通過現(xiàn)實情景—設計實驗—電磁轉(zhuǎn)換的相互運用和問題鏈，加強科學探究中要素“設計實驗”的培養(yǎng).突出科學探究的“實踐證據(jù)與科學論證”.另一方面基于“自然界中各種自然現(xiàn)象之間應該存在著相互聯(lián)系”思想，通過“電生磁”推理“磁生電”.這種思維方法與探究設計有利于學生進一步形成“世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，物質(zhì)之間是相互聯(lián)系的”物理觀念.

波普爾指出“質(zhì)疑”是科學精神的核心，沒有質(zhì)疑就沒有批判.在本案例中，筆者基于單元設計視角，通過問題鏈的設計，驅(qū)動單元的整體探究，從而讓學生經(jīng)歷真實的批判質(zhì)疑過程;讓學生初步形成“我愛我?guī)煟矣葠壅胬怼钡呐匈|(zhì)疑精神，讓科學精神從“靜態(tài)”到“動態(tài)”.

2.3 注重合作的深度學習，架單元探究梯，導向勇于探究，讓科學精神從“平面”到“立體”

探究是人在遇到問題時產(chǎn)生的一種探求答案的欲望和伴隨而來的一系列思維和行為方式 .《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》對科學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，有堅持不懈的探索精神;能大膽嘗試，積極尋求有效的問題解決方法等[1].在物理教學中，教師應當針對學生的疑難困惑刨根問底，引導學生設計實驗探究，使得學生在合作中形成多元路徑、多條思路與多種可能，拓寬學生思維，可以培養(yǎng)學生勇于探究的精神.

案例3：

從單元視域下，“電磁感應”這一節(jié)是本單元核心，能很好地培養(yǎng)學生理性思維、質(zhì)疑能力、探究精神.在“電磁感應”教學設計中，為了突破電磁感應現(xiàn)象實驗設計的難點、突出勇于探究的要素，我們把實驗過程分為三大模塊：一是“線圈的一側(cè)在磁場中靜止時”的三種情況.二是“線圈的一側(cè)在磁場中運動時”的三種情況.三是“導線靜止而磁體運動時”的三種情況.并進行不同層次的設計（見表2-4）.三個小組進行實驗并交流分享，形成九種情況，得出實驗結(jié)論.

蘇霍姆林斯基說過：“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，教師引導學生將總實驗分解成子實驗，通過不同層次的設計，讓探究過程形成階梯式上升，讓探究不斷深入.在這個過程中，引導學生自主設計實驗方案和實驗記錄表，通過表格的分類與梳理，通過小組合作實施，讓學生人人參與.在“參與式學習”中，體驗探究者的角色，通過分工、合作促進學生勇于探究精神的養(yǎng)成，從而讓科學精神從“平面”到“立體”.

3 單元視域下初中物理科學精神培養(yǎng)的關(guān)鍵點

物理教育是培養(yǎng)學生科學精神的重要場域，物理學科核心素養(yǎng)中的“科學態(tài)度與責任”也隱含科學精神培養(yǎng)的要求.就課堂教學而言，科學精神的培養(yǎng)還要注意三個結(jié)合.

真實情景+核心問題結(jié)合.科學精神的培養(yǎng)以問題為支架，以情境為載體，突出問題與情景的匹配，突出情景與問題的整合，以科學探究活動為明線，以實驗為抓手，以科學精神教育為暗線，學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)才能得以落實.

學生主體+教師主導結(jié)合.科學精神的培養(yǎng)主體是學生，這一點毋庸置疑，所以我們在設計過程中要加入學生提問、探究、實踐;但同時，這一過程也離不開教師的主導作用，教師通過精心設計、精準預見、精彩準備，為科學精神的落實保駕護航.

科學精神+人文精神結(jié)合.科學精神和人文精神都是人類精神的內(nèi)在組成部分，單獨強調(diào)一方面不可能建構(gòu)完整的人類精神世界.所以在教學設計中，教師要關(guān)注科學與人文的結(jié)合，讓核心素養(yǎng)在科學精神與人文精神的融合中形成.

參考文獻：

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[2]吳建鵬.大概念視角下高中物理大單元教學建構(gòu)與設計——以“牛頓運動定律”教學為例[J].中學物理教學參考，2021，50（11）：25-27.

[3]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

[4]鐘啟泉.單元設計：撬動課堂轉(zhuǎn)型的一個支點[J].教育發(fā)展研究，2015，35（24）：1-5.

[5]楊思鋒.單元教學設計——以人民教育出版社版《物理》（九年級）“電與磁”一章的教學為例[J].物理教學，2020，42（10）：37-41.

[6]潘蘇東，童大振，汪大勇.中學物理單元教學設計流程的探討[J].物理教師，2021，42（04）：11-13+17.

（收稿日期：2021-07-09）