中學(xué)物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和測(cè)評(píng)

金順成　李貴安

[摘要]我國(guó)物理新課程將義務(wù)教育階段的培養(yǎng)目標(biāo)定位為“提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”，并從知識(shí)與技能、過(guò)程與方法以及情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)方面提出了具體的要求，高中教育也把進(jìn)一步提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為總目標(biāo)。如何培養(yǎng)和評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，新課程標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有明確的規(guī)定和相應(yīng)的措施。本文從踐行新課程標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，以物理學(xué)科為例，探尋培養(yǎng)和測(cè)評(píng)中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)水平的方法和措施。

[關(guān)鍵詞]中學(xué)物理教學(xué) 科學(xué)素養(yǎng) 培養(yǎng) 測(cè)評(píng)

目前，我國(guó)基礎(chǔ)教育課程推出了新的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，將科學(xué)課程的目標(biāo)定位于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，并在不同版本的科學(xué)教材和課堂教學(xué)中融入這一新的課程教學(xué)理念。然而，我國(guó)的科學(xué)教育界對(duì)于科學(xué)素養(yǎng)的操作性定義和評(píng)價(jià)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)尚沒(méi)有深入研究和統(tǒng)一表述，在評(píng)價(jià)方法上也基本沿用了傳統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)測(cè)驗(yàn)方法。在新課程背景下，上述情況常常使處于教育一線的教師和廣大教育工作者無(wú)法有效開(kāi)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)工作。因而，在這方面進(jìn)行相關(guān)研究是當(dāng)務(wù)之急。

一、科學(xué)素養(yǎng)的界定與內(nèi)容

科學(xué)素養(yǎng)通常是指對(duì)在日常生活、個(gè)人決策以及社會(huì)事務(wù)中所需要的科學(xué)概念和過(guò)程的認(rèn)識(shí)和理解，并在此基礎(chǔ)上形成的穩(wěn)定的具有科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的心理品質(zhì)?？茖W(xué)素養(yǎng)是一個(gè)人綜合素質(zhì)的重要組成部分，在一個(gè)人成長(zhǎng)的道路上直接影響其人生觀的形成和價(jià)值取向。具體來(lái)說(shuō)，科學(xué)素養(yǎng)至少應(yīng)包括以下五個(gè)方面的內(nèi)容：即一定的科學(xué)知識(shí)和技能；進(jìn)行科學(xué)探究的能力；理解科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系；科學(xué)的態(tài)度、情感與價(jià)值觀；科學(xué)精神等。其中，科學(xué)精神是整個(gè)科學(xué)素養(yǎng)的核心。關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的界定，國(guó)際學(xué)生學(xué)業(yè)成就評(píng)價(jià)（Program for International Student Assessment，簡(jiǎn)稱PISA）認(rèn)為：科學(xué)素養(yǎng)是一種能力，是指能夠運(yùn)用科學(xué)知識(shí)去識(shí)別問(wèn)題，經(jīng)論證得出結(jié)論，以助于理解人類對(duì)自然界的改造和所作的決策。其中，科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)應(yīng)包括三個(gè)維度：即科學(xué)知識(shí)或概念、 科學(xué)過(guò)程，以及科學(xué)知識(shí)和過(guò)程應(yīng)用的情境。由此可看出，科學(xué)素養(yǎng)的提高是以科學(xué)知識(shí)、技能的掌握和積累為基礎(chǔ)，以使學(xué)生獲得科學(xué)思想、科學(xué)精神和科學(xué)方法的熏陶和培養(yǎng)為主導(dǎo)。

二、中學(xué)生物理科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，結(jié)合科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)涵蓋的范疇和物理學(xué)科的特點(diǎn)以及中學(xué)生的認(rèn)知特征來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，是國(guó)內(nèi)外教育界一貫的主體思路。筆者認(rèn)為，物理學(xué)有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，應(yīng)該重點(diǎn)突出物理學(xué)科的特點(diǎn)。按照課標(biāo)要求，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分層，不同的層次采用不同的教學(xué)方法，不同的教學(xué)方法重點(diǎn)指向不同的能力培養(yǎng)，即科學(xué)素養(yǎng)的不同層面。具體來(lái)說(shuō)，可從以下幾個(gè)方面入手：

1．重視基礎(chǔ)概念、基本原理的掌握，提高學(xué)生科學(xué)認(rèn)知水平

科學(xué)素養(yǎng)最淺層的要求是對(duì)在日常生活、個(gè)人決策以及社會(huì)事務(wù)中所需要的科學(xué)概念和過(guò)程有一定的認(rèn)識(shí)和理解，所以對(duì)物理教材中涉及的基本概念、物理名詞（或物理量）以及一般物理規(guī)律，學(xué)生要有清晰而又準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)和理解。那么，如何掌握這些內(nèi)容是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)首先要研究的問(wèn)題。要了解概念提出的物理背景，明確其提出的意義和學(xué)習(xí)的必要性，在此基礎(chǔ)上就比較容易理解其陳述的含義。然后了解其共性和個(gè)性以及和其他相關(guān)概念或物理量的內(nèi)在邏輯關(guān)系，比較分析和歸納他們的異同點(diǎn)。同時(shí)，聯(lián)系生活常識(shí)、運(yùn)用多媒體等手段將有些抽象的概念形象化、具體化地呈現(xiàn)。在這樣一個(gè)開(kāi)放的空間中全面、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，才能做到認(rèn)識(shí)深刻、理解到位。這樣的學(xué)習(xí)方法既可以使學(xué)生掌握所學(xué)概念的含義，又能提高學(xué)生分析問(wèn)題、歸納總結(jié)的能力。

上述思路看起來(lái)比較程式化，但是可以避免學(xué)生在學(xué)習(xí)基本概念和物理量的時(shí)候只知其一，不知其二以及了解過(guò)于片面和表面化的弊端。同時(shí)，可以訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力，將看起來(lái)零散的知識(shí)點(diǎn)用一條具有邏輯關(guān)系的主線有機(jī)地串聯(lián)起來(lái)，對(duì)于學(xué)生建構(gòu)完整的知識(shí)體系，并且活學(xué)活用有很好的效果，使學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)提高分析問(wèn)題、總結(jié)和歸納問(wèn)題的能力，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2．重視科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神

探究活動(dòng)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的探索能力，增強(qiáng)在探索過(guò)程中主動(dòng)獲取科學(xué)知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法和進(jìn)行理性思維的能力和意識(shí)，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神?；谖锢韺W(xué)科性質(zhì)，科學(xué)探究是物理教學(xué)的重要手段，應(yīng)貫穿在物理教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是重要的物理概念（物理量）、物理原理的學(xué)習(xí)。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生掌握探究活動(dòng)的步驟和方法，開(kāi)展探究活動(dòng)，解決問(wèn)題。學(xué)生要參與整個(gè)教學(xué)活動(dòng)，親身體驗(yàn)每一個(gè)環(huán)節(jié)，最終達(dá)到掌握學(xué)習(xí)的流程，并從學(xué)習(xí)中收獲知識(shí)，提高自身的知識(shí)層次，完善自身的知識(shí)系統(tǒng)，并將學(xué)習(xí)的能力固化為穩(wěn)定的內(nèi)在品質(zhì)，只有這樣才會(huì)有后續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力和能力，才能不斷提高自身的科學(xué)素養(yǎng)。同時(shí)，使學(xué)生在探究過(guò)程中體驗(yàn)到成功的快樂(lè)，并尊重學(xué)生的這種情感體驗(yàn)。教師要耐心指導(dǎo)、熱情鼓勵(lì)。使學(xué)生崇尚科學(xué)，尊重科學(xué)，在此過(guò)程中形成科學(xué)的態(tài)度和科學(xué)精神。

3．重視科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系教育，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的價(jià)值觀

科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的發(fā)展相輔相成，科技的進(jìn)步促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)的發(fā)展為科技的進(jìn)步提供良好的社會(huì)、人文環(huán)境。科技成果的應(yīng)用改善了人類的生活品質(zhì)和思維習(xí)慣，也產(chǎn)生了很多負(fù)面的效應(yīng)，如，各類污染、臭氧層的破壞、全球氣候變暖、赤潮、能源危機(jī)等。物理教材中提及的最新科技成果的應(yīng)用，在使學(xué)生領(lǐng)略科技之美、感受科學(xué)家為科學(xué)奉獻(xiàn)的精神之余，也展現(xiàn)了觸目驚心的負(fù)面效應(yīng)。重視這一部分知識(shí)的學(xué)習(xí)，指導(dǎo)學(xué)生廣泛搜集素材，提取有效信息，豐富知識(shí)，加深對(duì)科技與社會(huì)發(fā)展關(guān)系的認(rèn)識(shí)，關(guān)心自然，關(guān)注與社會(huì)發(fā)展密切的熱點(diǎn)問(wèn)題，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感和愛(ài)國(guó)熱情，形成科學(xué)的價(jià)值觀。

4．注重人文關(guān)懷，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)

科學(xué)品質(zhì)是人文教育的核心，良好的科學(xué)品質(zhì)包括勤奮、自信、客觀、公正、團(tuán)結(jié)上進(jìn)等。人是主動(dòng)的、上進(jìn)的、好奇和充滿榮譽(yù)感的，只是有一些不健全的體制、不太良好的家庭和社會(huì)環(huán)境泯滅了人的這些天性，只要喚醒人的這些天性，教學(xué)就有了良好的開(kāi)端。中學(xué)生正處在長(zhǎng)知識(shí)長(zhǎng)身體的關(guān)鍵時(shí)期，有很強(qiáng)的求知欲，很好的記憶力，很敏感，并且非常在乎別人對(duì)自己的看法，在潛意識(shí)中都有超越別人的愿望。所以，只要在教學(xué)中努力摒除外圍環(huán)境中的不良因素，營(yíng)造健康、快樂(lè)的學(xué)習(xí)環(huán)境和積極向上的輿論導(dǎo)向，關(guān)心學(xué)生的身心健康，尊重學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)，尤其是關(guān)心后進(jìn)生的成長(zhǎng)，就不難調(diào)動(dòng)大家的學(xué)習(xí)熱情。結(jié)合物理課中豐富的科學(xué)品質(zhì)教育內(nèi)容，將其滲透在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，使學(xué)生學(xué)會(huì)堅(jiān)持，發(fā)奮向上，并且能做到誠(chéng)實(shí)、包容、客觀、公正。

因此，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，要始終秉承新課標(biāo)的教學(xué)理念，實(shí)事求是，尊重學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，挖掘?qū)W生潛能，努力滲透科學(xué)方法和科學(xué)精神，使學(xué)生無(wú)論是在基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，科學(xué)方法的獲得，還是在科學(xué)精神的形成方面都有一個(gè)長(zhǎng)足的進(jìn)步，不斷提高自身的科學(xué)素養(yǎng)，為以后獲得很好的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

三、中學(xué)生物理科學(xué)素養(yǎng)水平的測(cè)試

在踐行新課程標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是否提高，教學(xué)措施是否得力，必須要及時(shí)作出反饋。國(guó)際上多采用科學(xué)素養(yǎng)水平調(diào)查問(wèn)卷的方式來(lái)衡量一個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)水平。對(duì)于中學(xué)生來(lái)說(shuō)，同樣可以用這種辦法來(lái)評(píng)價(jià)其科學(xué)素養(yǎng)水平。那么，如何編著科學(xué)素養(yǎng)水平測(cè)試卷，才能真正反應(yīng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平，這是首先要解決的問(wèn)題。

國(guó)際上普遍承認(rèn)的由美國(guó)著名科學(xué)素養(yǎng)專家米勒提出的科學(xué)素養(yǎng)有三個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即公眾只有同時(shí)在科學(xué)基本術(shù)語(yǔ)及概念、科學(xué)研究過(guò)程和方法、科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響等三個(gè)方面達(dá)到了基本理解的程度，才可被認(rèn)為具備了基本的科學(xué)素養(yǎng)水平。根據(jù)米勒的理論，科學(xué)素養(yǎng)基本達(dá)標(biāo)，就意味著至少要達(dá)到以下三個(gè)方面的能力要求，即理解基礎(chǔ)概念、基本原理；掌握科學(xué)探究的方法、具有創(chuàng)新精神；具有良好的科學(xué)品質(zhì)和科學(xué)的價(jià)值觀。

筆者認(rèn)為，一份科學(xué)素養(yǎng)水平測(cè)試卷，是否真正反應(yīng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平，首先，其考察內(nèi)容要充分體現(xiàn)以上的三個(gè)要求；其次，要對(duì)學(xué)生進(jìn)行分層界定，測(cè)試內(nèi)容不能超出學(xué)生的認(rèn)知范圍和知識(shí)層次，也就是說(shuō)科學(xué)素養(yǎng)水平高低的比較應(yīng)該在同年齡或同年級(jí)學(xué)生之間展開(kāi)。同一份試卷，高中學(xué)生由于得分比初中生高，就認(rèn)為高中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)比初中學(xué)生高，這樣的比較和界定是不科學(xué)的，也是沒(méi)有意義的。所以，基于學(xué)生年齡特征和知識(shí)層次的科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試卷才能反應(yīng)該年齡段學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)的程度，才能正確反應(yīng)出教育的有效性和教學(xué)改革的正確性。另外，對(duì)于題型也應(yīng)有相應(yīng)的限制，出于方便被測(cè)試者答題，測(cè)試題一般應(yīng)該以選擇和判斷的形式出現(xiàn)。為了避免由于該類題型的偶然性和投機(jī)性大，導(dǎo)致結(jié)果失去可信度，測(cè)試題的選擇和設(shè)計(jì)應(yīng)該符合以下特點(diǎn)：

（1）表述要非常清楚，且答案明確；

（2）要符合學(xué)生的知識(shí)層次，不可超出認(rèn)知能力范圍；

（3）避免似是而非，不出偏題、怪題、難題。

總之，要做到使學(xué)生看到題目時(shí)，如果對(duì)問(wèn)題有一定了解就能百分之百給出正確答案。例如，如果一個(gè)學(xué)生對(duì)于基本術(shù)語(yǔ)及概念達(dá)到了基本理解的程度，那么測(cè)試題中該類題目的得分應(yīng)該是滿分，除去偶然因素，將基本達(dá)標(biāo)的分?jǐn)?shù)設(shè)定為90分。那么在米勒提出的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方面的試題得分均達(dá)到90分的學(xué)生，就意味著具備基本的科學(xué)素養(yǎng)水平。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示：

表1中，考察內(nèi)容一欄的基本術(shù)語(yǔ)、概念，研究方法以及科學(xué)精神是測(cè)試題中考察學(xué)生不同層次的能力范疇，每一類題目的分值比例可按不同年級(jí)、不同地域作適當(dāng)調(diào)整。以表1為例，全卷滿分為100分，其中三類題目所占分值分別為30分、40分和30分，那么張三同學(xué)的得分為：30×90%+40×85%+30×80=85分，因?yàn)榈陀?0分，所以張三同學(xué)不具備基本的科學(xué)素養(yǎng)水平。同理，李四同學(xué)最終得分為93.5分，可以鑒定為具備基本的科學(xué)素養(yǎng)水平。

每一類知識(shí)的得分之所以用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，是因?yàn)椴粌H可以得出學(xué)生的分?jǐn)?shù)，而且也可以很直觀地看出該生的長(zhǎng)處和劣勢(shì)，以便日后有針對(duì)性地加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)的不足。

四、結(jié)論

科學(xué)素養(yǎng)是一個(gè)人綜合素養(yǎng)中很重要的部分，它包含多種能力要求，在教學(xué)中，教師要注重學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。科學(xué)素養(yǎng)水平測(cè)試卷是測(cè)評(píng)中學(xué)生具備科學(xué)素養(yǎng)的手段之一，要知道測(cè)試結(jié)果并不能完全代表學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平。它主要考察學(xué)生掌握基本知識(shí)和原理、科學(xué)的學(xué)習(xí)方法等理論水平，為最大限度地體現(xiàn)測(cè)試卷的評(píng)價(jià)功能，應(yīng)盡量細(xì)化知識(shí)點(diǎn)，擴(kuò)大測(cè)試所涵蓋的范圍。另外，還可以采用諸如科技小發(fā)明，小創(chuàng)造比賽、實(shí)驗(yàn)操作考核等多種輔助手段來(lái)綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平。

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