方潤根

(杭州學(xué)軍中學(xué) 浙江 杭州 310012)

葉晟波

(慈溪中學(xué) 浙江 寧波 310012)

物理學(xué)課程是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)課程，應(yīng)該體現(xiàn)科學(xué)的本質(zhì).在教學(xué)中融入物理學(xué)史，啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，體驗(yàn)探究的過程和實(shí)證意識，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)精神，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)方式之一.

1 客觀調(diào)查 融入物理學(xué)史的本質(zhì)觀教學(xué)現(xiàn)狀及分析

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，高中物理課堂教學(xué)中物理學(xué)史的處理方式會出現(xiàn)下列情況：

(1)視為點(diǎn)綴 簡單帶過

教材部分章節(jié)后面會有一些歷史人物、物理學(xué)史等閱讀材料，部分教師認(rèn)為這是教材邊角料，有興趣的學(xué)生自己課后閱讀即可，課堂上一筆帶過.

(2)注重結(jié)果 隨意評價

部分教師從目前的認(rèn)知角度去評判歷史上科學(xué)家的研究過程或結(jié)果，導(dǎo)致學(xué)生陷入“只有跟現(xiàn)在結(jié)果一致的科學(xué)家的研究是有價值的，其他研究都是錯誤而可笑”的誤區(qū).

2 理性選擇 運(yùn)用孟克-奧斯本模式和評價量表融合體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)觀教學(xué)

圖1 基于孟克-奧斯本模式和評價量表的實(shí)踐模式導(dǎo)圖

3 創(chuàng)新實(shí)踐 基于孟克-奧斯奧斯本模式和評價量表融合的教學(xué)案例

3.1 案例背景

“庫侖定律”一課，從課程標(biāo)準(zhǔn)和教材角度，可知本課的3個要點(diǎn)為“點(diǎn)電荷”“庫侖定律”及“探究庫侖定律過程中的有關(guān)科學(xué)思想和方法”.從學(xué)情角度，學(xué)生知道庫侖定律的內(nèi)容及表達(dá)式，在新情境中應(yīng)用庫侖定律進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論并能做出解釋并非難事.與知識落實(shí)相比，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會建立點(diǎn)電荷物理模型，體會建構(gòu)物理模型的思維方式以及通過庫侖扭秤的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會庫侖實(shí)驗(yàn)巧妙設(shè)計(jì)的思想與方法更為重要.

3.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

圖2為“庫侖定律”的具體教學(xué)流程.

圖2 “庫侖定律”的具體教學(xué)流程

(1)情境呈現(xiàn)

如圖3所示，由生活中的靜電現(xiàn)象引入.引發(fā)學(xué)生思考“電荷間的相互作用力與哪些因素有關(guān)？”

圖3 生活中的靜電現(xiàn)象

(2)觀點(diǎn)表達(dá)

針對問題，教師引導(dǎo)學(xué)生自由討論.多種猜想，最終聚焦在電荷間相互作用力可能與距離、電荷量、帶電體的形狀等有關(guān).此環(huán)節(jié)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考兩個問題，一是能提出帶電體之間最理想的介質(zhì)是“真空”來體悟物理的簡化思想，二是忽略次要因素，把帶電體簡化為點(diǎn)電荷，抽象事物的本質(zhì)屬性，構(gòu)建簡單的物理模型.

(3)方案設(shè)計(jì)

基于多觀點(diǎn)、多想法，引導(dǎo)學(xué)生思考何種觀點(diǎn)正確，如何實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證他們支持的觀點(diǎn).故前置方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，同時為更好地評價整個探究實(shí)驗(yàn)過程.在設(shè)計(jì)中，配以學(xué)習(xí)任務(wù)單和關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的PTA量表.

學(xué)習(xí)任務(wù)單在于充分暴露學(xué)生前概念.同時學(xué)生針對PTA量表，自評互評，在原有認(rèn)知水平上，帶有批判性思維，去審視自己和他人的實(shí)驗(yàn)方案.學(xué)習(xí)任務(wù)單設(shè)計(jì)如圖4所示.

為實(shí)現(xiàn)我國化肥使用零增長的目標(biāo)，恢復(fù)土壤原生態(tài)結(jié)構(gòu)，尤其是在長期施用化肥地中使用接種劑可使土壤結(jié)構(gòu)向恢復(fù)的方向發(fā)展。而接種劑作用效果除了與菌株的來源、特性、有效活菌數(shù)和載體性質(zhì)有關(guān)，還與土壤養(yǎng)分、水分、溫度、濕度和pH等有關(guān)，此外接種劑施用方式、施用量和使用季節(jié)也決定接種劑的使用效果。

基于初中的學(xué)情，可直接讓學(xué)生從自己的認(rèn)知角度，以4人小組為單位，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).學(xué)生設(shè)計(jì)的方案，基本為兩類:一般層次水平的方案，會圍繞“電荷間的相互作用力大小與電荷的帶電荷量多少，電荷之間的距離遠(yuǎn)近的定性關(guān)系”設(shè)計(jì).較高層次水平的方案，則會考慮到定量，體現(xiàn)思維的進(jìn)階(見圖5).

圖4 “庫侖定律”的學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)單

圖5 學(xué)生典型方案

(4)理論分析

設(shè)計(jì)完成，學(xué)生根據(jù)教師提供的評價量表，對方案自評及互評.評價圍繞科學(xué)探究技能和科學(xué)態(tài)度精神展開，量表如表1所示.

該評價量表只設(shè)置A,B,C等級，不設(shè)置分值，目的在于分項(xiàng)評價引導(dǎo)學(xué)生把更多關(guān)注度落實(shí)在每一項(xiàng)要素的達(dá)成程度上.針對我校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，自評環(huán)節(jié)能更好地讓學(xué)生反思自己方案的優(yōu)缺點(diǎn).如在“猜想與假設(shè)”環(huán)節(jié)，圖5的方案學(xué)生自評為1A1B，對照量表，他們發(fā)現(xiàn)自己組能從定量角度提出假設(shè)，有理由但不夠充分.在“制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”環(huán)節(jié)，他們自評為3A，最終被大家評價為2A1B，原因在于沒有提及多組數(shù)據(jù)以便找到規(guī)律.在“科學(xué)態(tài)度精神”環(huán)節(jié)，大家公認(rèn)他們的方案創(chuàng)新性強(qiáng),但在實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)上存在欠缺.

互評環(huán)節(jié)在表格最后一行，獨(dú)創(chuàng)性地呈現(xiàn)反思改進(jìn)，可在討論中及課后逐步填寫.目的在于對自己的不足之處予以回顧總結(jié)，思考后續(xù)推出改進(jìn)措施，充分體現(xiàn)以評促教、以評促改.

續(xù)表1

(5)歷史回顧

在評價之后，教師引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)思考與歷史上科學(xué)家的思考建立聯(lián)系.因?yàn)閷W(xué)生進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時，思考的歷程與科學(xué)家的研究歷程有類似之處(圖6).

圖6 學(xué)生方案與科學(xué)家研究聯(lián)系圖

教師可遵循學(xué)生思維的進(jìn)階，選擇性地呈現(xiàn)科學(xué)家相應(yīng)的研究.尤其突出每一位科學(xué)家的觀點(diǎn)、證據(jù)、遇到的困難及研究存在的不足.如僅靠定性實(shí)驗(yàn)無法證明“平方反比”規(guī)律適用于電荷間的作用力，庫侖在前人基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，也遇到困難如“沒有足夠精密測量儀器和電荷量的單位，如何確定電荷量的數(shù)量關(guān)系”“帶電體上電荷分布不清楚，如何測定電荷間的距離”等，結(jié)合科學(xué)家的困難及學(xué)生方案的不足，逐漸引出對策，即“卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)—庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)”“對稱性—等分電荷法”“質(zhì)點(diǎn)—點(diǎn)電荷”.引導(dǎo)學(xué)生觀看庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)視頻與庫侖當(dāng)時的數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律.同時指出庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)只能定量測出同種電荷間相互作用力，庫侖還利用電單擺實(shí)驗(yàn)定量測出異種電荷間作用力大小.科學(xué)家不斷完善、不斷修正的歷程，讓學(xué)生體會科學(xué)本質(zhì).

(6)總結(jié)反思

在總結(jié)反思環(huán)節(jié)，以庫侖定律為核心，從學(xué)科核心素養(yǎng)出發(fā)，從兩個方面突破.一是思想方法的角度，即在庫侖定律研究歷程中涉及的放大思想、轉(zhuǎn)化思想、均分思想、理想化模型思想等.二是科學(xué)本質(zhì)目標(biāo)的角度，讓學(xué)生對比自己的設(shè)計(jì)，結(jié)合不同科學(xué)家的研究及成果，體驗(yàn)科學(xué)知識是有暫時性的，科學(xué)知識依賴于觀察、實(shí)驗(yàn)證據(jù)、理性論證及懷疑態(tài)度，領(lǐng)悟科學(xué)史說明了科學(xué)的漸進(jìn)性與革命性.而卡文迪許雖用實(shí)驗(yàn)加數(shù)學(xué)推理證實(shí)了電力服從平方反比定律，但是至死未將觀點(diǎn)公開發(fā)表.讓學(xué)生體會新的科學(xué)知識應(yīng)公開、清楚地發(fā)表也是科學(xué)本質(zhì)的體現(xiàn).

4 深度思考 史實(shí)相融教學(xué)實(shí)踐的成效與反思

除了本課，我們在“萬有引力定律”“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”等課時均采用了基于孟克-奧斯本模式和評價融入的實(shí)踐模型.在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于：史實(shí)相融充分激趣引疑，量表嵌入能凸顯學(xué)生的質(zhì)疑反思，辯證分析能讓學(xué)生體悟態(tài)度精神，合作借鑒更利于促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識.

在基于評價的歷史-探究模型培養(yǎng)學(xué)生批判性思維時，要學(xué)會取舍和加工.在教學(xué)中，由于課時和教學(xué)要求的需要，我們必須有選擇而非全部拿來，用模式而非固化模式，否則會增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān).