核心素养视野下高中物理不同课型的课堂观察研究

王志红,赵 琦,李 青,徐平川

(西华师范大学 a.化学与化工学院,b.物理与天文学院,四川 南充 637009)

对课堂教学的评价有量表评价法、问卷调查法和访谈调查法等方式,而课堂观察通过制定观察量表,对真实课堂进行直接评价,评价结论比课后问卷调查或访谈调查教师、学生更为客观。故课堂观察作为一种有效的教学评价手段,在评价高中物理课堂的实践中,得到了广泛的应用。根据观察视角和评价内容的不同,量表的内容和量化的方式会有所不同。陈文莉和阮享彬[1]通过制定基于核心素养的科学探究教学中“学习行为”的观察记录量表,在问题、证据、解释、交流4个维度,对学习行为进行课堂观察,分析了科学探究能力的培养情况。徐超和杨震云[2]针对教师提问的有效性制定了问题设计、学生反应、教师理答3个维度的课堂观察量表,以评价高中物理课堂提问的有效性。

基于LICC评价范式,课堂观察可以从“教师教学、学生学习、课堂文化和课程性质”4个维度全面评价课堂教学[3]。王卫国[4]、朱俊铭[5]、张倪杰[6]分别针对“概念教学、规律教学和探究教学”建构了以上4个维度的课堂观察量表,对评价高中物理课堂教学有参考价值。

新的高中物理课程标准要求以培育和发展学生的核心素养为目标,高中物理教师应充分理解核心素养内容并对照实施。通过课堂观察来评价高中物理教学是否聚焦培养学生的核心素养,是促进教师转变教学观念和教学行为的重要抓手,但目前的评价实践多以优质课为案例且样本较少,多数评价量表未细化高中物理核心素养的4个维度,故评价内容笼统,结论不具有代表性。本研究采用课堂观察评价法,构建全面、精细化、可操作的评价指标点,选取有代表性的不同课型的常态课来进行课堂观察分析,从教师教学和学生学习两个方面,调查教师在核心素养各维度的教学投入情况,分析概念教学、规律教学和习题教学中的教师行为和学生行为,找出教学问题,反思目前的课堂教学,对科学评价核心素养的培养现状有重要价值。

1 高中物理课堂观察量表

现行的高中物理课程标准将物理学科核心素养划分为“物理观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任”4个维度,依据4个维度制定的内容标准是高中物理教学的指南。从课堂观察视角看,对教学进行表现性评价可有效地审视教学是否践行核心素养的培养。已有研究围绕物理学科核心素养4个维度,对应制定了课堂观察量表,并在对量表的初步应用中分析了普通课和优质课[7]。在评价实践中,笔者以评价者视角,发现部分观察指标难以与课堂教学表现相对应,故进一步作了检验修正,最终形成表1所示的量表[8]。该量表的观察指标主要针对学习目标,通过学习目标来界定内容标准,以此检视教学行为,故未过多考虑教学技能、教学措施、学习方法等方面。

2 不同课型的课堂观察情况

2.1 概念课和规律课的课堂观察

为了准确得到课堂教学的真实情况,摒弃了长期以来以优质课作为主要研究对象,针对部分地区高一和高二的物理常态课,在四川成都、南充等地遴选了6所省级以上示范高中,2020年3月至2021年11月录制了200余个教学视频。根据表1和弗兰德的互动分析系统(FIAS),对视频中的课堂行为进行频数统计。一节课时长为40分钟,每20秒观察1次,将内容与表1中的33个观察点相对应,并编码记录,统计各个观察点的时间分布比例。

采用以上方法,分析了有代表性的概念课[8]和规律课各8节(如表2—3所示)。统计结果(表4)显示,两种课型在核心素养各维度的教学时间分布很不均衡,总体有相似的结果:物理观念维度占比最大,科学态度与责任维度占比最小。

表2 概念课清单Table 2 Concept class list

表3 规律课清单Table 3 Law class list

表4 核心素养各维度教学时间占比Table 4 Time proportion of each dimen-sion of core competencies

针对4个维度的各个观察点统计分析结果如图1—4所示。

在物理观念维度(图1),概念课与规律课都重视引导学生“A12.理解物理概念和物理规律(基本内容,内涵和外延)”,但都较少采取措施来促进学生“A13.将相关的知识、思想方法逐渐上升为物理观念”。与概念课相比较,目前的规律课也不重视创设情景,缺少科技、生活等方面的原始物理问题和对自然现象的探讨,虽然实际应用较多,但多为解决模型化问题。

在科学思维维度(图2),目前的概念课和规律课都很重视科学推理,时间占比分别达到16.46%和24.06%,但较少在教学中使学生明确科学推理的证据,且都缺少质疑创新能力的培养。

在科学探究维度(图3),两种课型的教学都未能充分探究物理问题,尤其缺少分享环节和对结论的反思,说明教学不重视师生之间、生生之间的交流。相对而言,证据视角比其它视角的时间占比更高。更值得重视的是,物理规律本应通过科学探究来发现,但统计结果表明,规律课比概念课在该维度的时间占比更低。

在科学态度与责任维度(图4),两种课型的教学都存在培养不足的问题,且几乎将该维度的素养发展与激发学生对物理的好奇心和求知欲等同起来。从统计结果来看,规律课在该维度的时间占比更低,这与物理规律研究的本质特征不相称。

根据以上频数统计,目前的高中物理教师极为重视模型化教学,不重视引导学生解决原始物理问题,缺少对质疑创新能力的培养,缺少分享环节和对结论的反思,教师对发展学生科学态度与责任的认识较为片面且缺少针对性的教学设计。从统计结果来看,规律课比概念课在科学探究和科学态度与责任2个维度的时间占比更低,这不符合物理规律研究的本质,因而重结论的教学倾向仍然较为普遍。

2.2 习题课的课堂观察

习题课对目前高中教学有深刻的影响,教学中投入的精力和时间也较多,因此分析习题教学的现状,对分析高中物理教学是否聚焦核心素养的培养也至关重要。采用以上同样的方法,从录制的视频中遴选了18节习题课(表5)进行分析,统计结果如图5—7所示。

表5 习题课清单Table 5 Exercise class list

通过视频分析,发现习题教学中,在物理观念方面仍然仅注重模型化问题,更加强化了科学思维教学,但并没有体现科学探究。与新课教学(指以上的概念课和规律课)主要发展物理观念不同,习题教学主要发展学生的科学思维,尤其重视科学推理环节。另外,与新课教学相比,习题教学更加弱化对科学态度与责任的培养。

在物理观念维度(图5),在视频样本中没有发现运用自然现象作为案例(A23)来开展习题教学,生活化的习题案例(A22)也较少。

在科学思维维度(图6),习题课所花时间占比达到81.28%,其中科学推理环节(B21—B23)时间占比达到63.44%。虽然教师能在教学中引导学生提出问题和解决问题(B41—B43),但教学投入不足,且仍不注重对学生质疑创新能力的培养。

在科学态度与责任维度(图7),习题课主要体现在促进学生对科学本质的认识(D11),有科学精神的渗透(D23),但没有在教学中采用丰富的手段来激发学生的好奇心和求知欲(D21),没有在教学中倡导合作、交流和相互尊重(D22),没有渗透社会责任(D31—D33)的教育。

3 反思与建议

基于教学视频的课堂观察,梳理出目前高中物理课堂教学存在的问题,这些问题体现了目前的教学并没有聚焦培育和发展学生的核心素养,值得深刻反思。为解决这些教学问题,根据建构主义理论、原始物理问题教学、课程思政等理论和教育观,提出在教学中应实现四个转变。

3.1 转变以模型案例为主的教学方式

从以上分析发现,无论是新课教学还是习题课教学,都基本采用模型案例。物理模型是科学抽象的结果,直接采用物理模型不利于学生认知水平的发展。皮亚杰认为,学生认知水平的发展要经历内化建构和外化建构的双重建构过程[9]。外化建构是学生把在课堂上所学知识用来解决物理问题的过程,而以模型案例为主的教学,主要是促进认知的内化建构过程[10]。若总是面对模型化问题,学生对概念和规律的理解是僵化的,难以升华到物理观念的转变,弊端显而易见。与模型化问题相比,原始物理问题来源于真实科技生活情景、自然现象。利用原始物理问题作为案例,既能在建构概念、探究规律的过程中发展学生的模型建构能力,也能促进学生运用所学知识来解决实际问题,故基于原始物理问题的教学能促进认知的外化建构,有利于发展学生的物理观念和培养学生的科学思维。在教学中,教师要多注意收集科技生活或自然现象中的相关素材,将这些素材合理运用于课堂教学,使学生理解原始物理问题和物理模型的对应关系,从而促进学生对知识的迁移运用。

3.2 转变对科学推理的片面认识

科学推理是依据科学事实或已知科学结论,运用逻辑思维等各种推理形式,对某种判断做出解释或推出未知新结论的过程。中学生和大学生的科学推理包括“守恒推理、比例推理、控制变量推理、相关推理、概率推理、假设演绎推理”等6个维度[11]。物理学科核心素养对科学推理的要求是能定性和定量地进行科学推理,找出规律,形成结论。有研究表明,问题解决能力与科学推理能力关联不大[12-13]。物理问题解决的影响因素包括:物理知识,物理方法,思维品质的深刻性、独创性、批判性和灵活性[14]。因此,科学推理能力只是影响问题解决的因素之一。科学推理不是科学思维发展的全部要素,科学思维还包括模型建构、科学论证和质疑创新等方面,这些都会影响学生的问题解决能力。学起于思,思起于疑,质疑并提出问题是创新的开端,没有质疑精神就不会产生科学问题。质疑需要科学推理等思维方式,反复的质疑,不断的构建模型和推理论证才能形成正确的结论,才会积累更多解决问题的办法,也能不断培养创新能力。

本研究发现,习题课在科学推理环节的时间占比非常高,且多为教师示范,学生模仿。这种教学看似能在较短时间内提升问题解决能力,但实际上多为经验的总结。当遇到新问题或原始问题时,很多学生仍然无从下手,原因就在于学生不能从新情景中正确建立模型。另外,学生学会运用多种推理方式进行科学推理,对问题解决至关重要。所以需要在教学中强化模型建构方法,显化并综合运用科学推理方法、科学论证方法和质疑创新方法,从而把解题经验变成问题解决的科学思维过程。

3.3 转变忽视科学探究的教学观念

科学探究是在一定的信念和假设指导下进行的,它可以指科学领域里的探究,也可以指学生在科学课堂中进行的探究[15]。科学探究包括问题、证据、解释、交流等要素,是学生经历的发现问题并解决问题的过程,也是发展学生核心素养的重要抓手。忽视科学探究,实际上就弱化了对学生科学思维和物理观念的培养。教学中理解并践行科学探究的要素,也有利于学生理解科学本质和科学精神,因此也能促进科学态度与责任的培养。科学探究并非仅有实验探究路径,还有理论探究路径,实验探究是通过实验方案来解决问题,理论探究是通过概念、原理和规则等理论结果来论证所提出的猜想。实验探究和理论探究是科学探究的“两条腿”,都是科学研究的路径。对新课教学,多以实验探究为主;对于习题课或复习课教学,多以理论探究为主。实际教学中要根据教学时长,引导学生经历更多的探究历程。

3.4 转变对科学态度与责任的认识

通过以上调查发现,许多教师把对科学态度与责任的培养与激发学生对物理的好奇心和求知欲等同起来,没有充分挖掘科技、生活、物理学史等素材中的教育价值,使学生对科学本质的理解和对科学精神的体验明显不足。课程思政本质上是一种教育,其根本任务是立德树人[16]。培养科学态度与责任与课程思政的教育理念是高度契合的。课程思政是培养科学态度与责任的重要途径,在物理课程中充分渗透培养学生的科学态度和责任,以促进学生理解科学本质,增强国家认同和民族认同,就是课程思政。因此,每一位物理教育工作者都应肩负为党育人、为国育才的使命,将培养科学态度与责任作为物理课程的根本任务之一,在教学中既要坚持教书,又要全面育人。

4 结 语

本文采用高中物理课堂观察量表,分析了3类常态课:概念课、规律课和习题课,用实证的方式证明了目前的教学并没有完全遵循新课程标准的教学要求,存在过分注重模型教学、欠缺质疑创新思维的培养、不注重科学探究、未充分渗透科学态度与责任教育等问题。2017版(2020年修订)高中物理课程标准提出的发展物理核心素养目标,必须依靠物理教师在课堂中去实践,在实践中去培育和发展。本研究提供了课堂教学评价的一种范式,丰富了核心素养视野下课堂教学评价的手段,也为物理教师不断反思自己的教学行为提供了一种方法。针对观察点的频数统计能体现教学投入是否充分,但教师的教学设计是否科学,教学方法是否有效,教学展示是否充分,教学组织是否以学生为中心,还需要综合各种教学表现来分析。核心素养的4个方面是有机的整体,教学内容特点、学生学习情况、教学资源利用、教学方式选用等都会对核心素养目标在课堂教学中的落实产生影响。课堂教学作为落实核心素养的主阵地,必须通过教育评价来监控和调整。由于课堂教学系统的复杂性,如何科学评价教学,如何开展常态化的教学质量监控,还需要不断深入研究。