初中物理教學(xué)中證據(jù)意識(shí)培養(yǎng)的現(xiàn)狀調(diào)查及其策略

(江蘇省六合高級(jí)中學(xué)附屬初級(jí)中學(xué),江蘇 南京 211500)

圖1

新課改至今,證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)在物理教學(xué)中的重要性已引起廣泛教師關(guān)注,但實(shí)際教學(xué)的效果卻令人堪憂(yōu).以2013年某市的一道中考物理題為例:如圖1所示,甲、乙兩位同學(xué)做“探究物體所受重力的大小與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn).

(1) 如圖1所示,甲學(xué)生用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量鉤碼所受重力大小,讀數(shù)時(shí)他讓鉤碼保持靜止?fàn)顟B(tài),根據(jù)________知識(shí)可知,此時(shí)鉤碼所受的重力大小和它受到的拉力大小相等.他分別測(cè)出1個(gè)鉤碼、2個(gè)鉤碼、3個(gè)鉤碼的重力大小后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論:物體所受重力的大小與它的質(zhì)量成正比.

(2) 乙學(xué)生取了質(zhì)量不同的蘋(píng)果、小木塊、小鐵球各一個(gè),并分別測(cè)出它們的質(zhì)量和重力,來(lái)探究物體所受重力大小與質(zhì)量的關(guān)系,你認(rèn)為乙學(xué)生的做法________.

(A) 不合理,因?yàn)樗麤](méi)有用同種物質(zhì)的物體做實(shí)驗(yàn).

(B) 不合理,因?yàn)樗麤](méi)有使物體的質(zhì)量成整數(shù)倍變化.

(C) 合理,因?yàn)樗瑯涌梢缘玫降奈矬w所受重力大小與質(zhì)量的關(guān)系.

(D) 合理,因?yàn)樗牟僮鞅燃讓W(xué)生更簡(jiǎn)便.

該題第(2)小問(wèn),很多學(xué)生認(rèn)為應(yīng)當(dāng)選(B),理由是“教材中是這樣操作的”．這暴露出3個(gè)問(wèn)題:一是學(xué)生迷信書(shū)本,認(rèn)為書(shū)本就是權(quán)威,書(shū)本是不可質(zhì)疑的;二是學(xué)生的思維能力不足,何為證據(jù)不明,書(shū)本上這樣操作可行,那么用別的方法就一定不可行;三是學(xué)生在通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過(guò)程中,證據(jù)及充分性意識(shí)不足,更多的是被動(dòng)地服從教師、課本的安排,缺少主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),對(duì)實(shí)驗(yàn)缺乏深入的思考,不懂得通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取證據(jù),證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)還需進(jìn)一步提升.

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的界定:物理觀(guān)念,科學(xué)思維,科學(xué)探究,科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等,其中“科學(xué)思維”中就包含:科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素.即“具有使用科學(xué)證據(jù)的意識(shí)和科學(xué)證據(jù)的能力,能運(yùn)用證據(jù)對(duì)研究的問(wèn)題進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè);能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑,從不同角度思考問(wèn)題…具有設(shè)計(jì)探究方案和獲取證據(jù)的能力”.[1]

《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)》(2011版)對(duì)學(xué)生證據(jù)意識(shí)提出明確要求:“義務(wù)教育物理課程是以提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程.此階段的物理課程不僅應(yīng)注重科學(xué)知識(shí)的傳授和技能的訓(xùn)練,而且應(yīng)注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、探究能力、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神等方面的培養(yǎng).”通過(guò)義務(wù)教育物理課程的學(xué)習(xí),學(xué)生“經(jīng)歷信息處理過(guò)程,有對(duì)信息的有效性、客觀(guān)性做出判斷的意識(shí),經(jīng)歷從信息中分析、歸納規(guī)律的過(guò)程,有初步的概括能力…養(yǎng)成實(shí)事求是、尊重自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度,不迷信權(quán)威,勇于創(chuàng)新,敢于提出與別人不同的見(jiàn)解.”[2]

《標(biāo)準(zhǔn)》(2011版)還要求教師在教學(xué)中要讓學(xué)生經(jīng)歷處理信息、得出結(jié)論的過(guò)程,不迷信權(quán)威,敢于質(zhì)疑和創(chuàng)新、養(yǎng)成尊重客觀(guān)事實(shí)的科學(xué)態(tài)度.然而,當(dāng)前物理教學(xué)中對(duì)學(xué)生證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)卻不容樂(lè)觀(guān).

1 調(diào)查現(xiàn)狀

為調(diào)查當(dāng)前基于證據(jù)的物理教學(xué)的現(xiàn)狀,考察學(xué)生的證據(jù)意識(shí),我們抽取了本校135名學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象(其中8年級(jí)學(xué)生66人,9年級(jí)學(xué)生69人),以調(diào)查問(wèn)卷的形式要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成測(cè)試.調(diào)查顯示,學(xué)生的舉證意識(shí)普遍比較淡薄.

以“用實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)論證光在均勻介質(zhì)中沿直線(xiàn)傳播”一題為例,本題要求學(xué)生能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)光在不同均勻介質(zhì)(水、空氣、玻璃等)中都能夠沿直線(xiàn)傳播的實(shí)例.該題的意圖在于考查學(xué)生的基于證據(jù)的邏輯意識(shí),要求學(xué)生能夠廣泛列舉出光在不同狀態(tài)下且均勻的介質(zhì)中沿直線(xiàn)傳播的實(shí)例.調(diào)查結(jié)果顯示,多數(shù)學(xué)生只能舉出光在一種介質(zhì)中沿直線(xiàn)傳播的實(shí)例,例如，“在水中滴幾滴牛奶,打開(kāi)激光筆”,也有學(xué)生想到“在空氣中撒一些灰塵,打開(kāi)激光筆”等,但能同時(shí)列舉出兩種不同狀態(tài)下介質(zhì)或以上的人數(shù)不多(具體見(jiàn)表1、表2),尤其涉及到同種介質(zhì)要“均勻”的無(wú)一人.

表1 8年級(jí)調(diào)查結(jié)果

表2 9年級(jí)調(diào)查結(jié)果

圖2

再如,如圖2從玻璃罩里向外不斷地抽氣,通過(guò)實(shí)驗(yàn)可推理得出“真空不能傳聲”的結(jié)論,支持此結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________.

學(xué)生根據(jù)結(jié)論,反向推理支持結(jié)論的證據(jù).典型錯(cuò)誤有“真空不能傳聲” 、“聽(tīng)不到鈴聲了”、“ 真空環(huán)境中的物體不再發(fā)聲”等,學(xué)生將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與推理結(jié)論混淆、將不能“傳聲”錯(cuò)誤認(rèn)知為不能“發(fā)聲”,具體見(jiàn)表3、表4,反映出學(xué)生缺乏現(xiàn)象和結(jié)論的邏輯因果關(guān)系意識(shí),也反映出部分學(xué)生只是死記結(jié)論,沒(méi)有真正理解本實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在已有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上推理出來(lái)的.

表3 8年級(jí)調(diào)查結(jié)果

表4 9年級(jí)調(diào)查結(jié)果

由上可見(jiàn),初中學(xué)生的舉證意識(shí)和能力明顯不足.導(dǎo)致以上問(wèn)題的因素有很多,除了初中學(xué)生自身的年齡特點(diǎn)、思維能力等因素外,與教師在物理教學(xué)中缺乏“證據(jù)教學(xué)”的意識(shí)有關(guān).具體表現(xiàn)在.

1.1 舉證不足,以偏概全

例如,教師在“探究力的作用是相互的”教學(xué)中,只隨便列舉了一兩個(gè)例子,便匆匆得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,然后進(jìn)入習(xí)題訓(xùn)練模式.令學(xué)生覺(jué)得由個(gè)別現(xiàn)象就能得出普遍的結(jié)論,導(dǎo)致“以偏概全”的思維傾向.教師如此,他所培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生在尋找證據(jù)的時(shí)候理所當(dāng)然會(huì)犯同樣的錯(cuò)誤.

1.2 忽略文本,止于經(jīng)驗(yàn)

部分教師的教學(xué)有時(shí)過(guò)于隨意,研讀教材不仔細(xì),習(xí)慣于憑借經(jīng)驗(yàn)講授知識(shí),忽略了解讀書(shū)中的“大量研究事實(shí)表明”等重要提示說(shuō)明.因篇幅所限,教材往往只列舉了個(gè)別實(shí)驗(yàn)過(guò)程,如:在利用輕質(zhì)小卡片、鉤碼、鐵架臺(tái)等物品“探究二力平衡的條件”活動(dòng)后,附了一句“大量實(shí)驗(yàn)研究表明……”等.任何科學(xué)結(jié)論的得出,都建立在大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)之上,是由廣泛列舉的事實(shí)支撐起來(lái)的,并非一兩個(gè)實(shí)驗(yàn)就能得出普遍規(guī)律,教師在教學(xué)中不能僅限于書(shū)本和個(gè)人經(jīng)驗(yàn),一定要有基于證據(jù)的意識(shí).

1.3 流于形式,背離事實(shí)

例如,探究“串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn),多組學(xué)生經(jīng)測(cè)量后發(fā)現(xiàn)電路兩端的總電壓U與L1、L2兩端的電壓之和不等.此情形下教師不斷地暗示學(xué)生,“仔細(xì)觀(guān)察,發(fā)現(xiàn)了什么結(jié)論?”部分學(xué)生領(lǐng)會(huì)了教師的意圖,給出了教師想要的答案,實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出猶如走過(guò)場(chǎng),師生共演一場(chǎng)戲.似乎證據(jù)是否充足已不重要,察言觀(guān)色更要緊.事實(shí)上,仔細(xì)分析不難認(rèn)識(shí)到,現(xiàn)在很多學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的導(dǎo)線(xiàn)、電壓表等都有一定的電阻,這勢(shì)必對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果造成一定的影響.教師卻只顧眼前達(dá)成知識(shí)目標(biāo),卻忽略了對(duì)學(xué)生“尊重事實(shí)”的科學(xué)態(tài)度培養(yǎng).

1.4 回避問(wèn)題,閃爍其詞

比如,在“探究水沸騰的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),觀(guān)察水沸騰前后的溫度變化并記錄相關(guān)數(shù)據(jù).有幾組學(xué)生提出水沸騰后溫度持續(xù)升高,教師回避,僅一句“可能有的小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有誤差”就搪塞了過(guò)去. 顯然該教師的處理方式有些草率,并沒(méi)有對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入的思考,不是所有與結(jié)論不符的現(xiàn)象都能用“誤差”來(lái)解釋的.久而久之,他的學(xué)生便會(huì)將一切問(wèn)題都?xì)w于“誤差”這個(gè)抽象的字眼,而喪失了對(duì)現(xiàn)象背后的事實(shí)進(jìn)行深入探討與質(zhì)疑創(chuàng)新的能力.

1.5 照本宣科,書(shū)本至上

可見(jiàn),由于教師在物理教學(xué)中缺乏培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度及舉證意識(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出往往只停留在特殊現(xiàn)象或表面主義,并沒(méi)有通過(guò)證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)來(lái)提升學(xué)生的科學(xué)思維能力,造成當(dāng)下許多初中學(xué)生缺乏證據(jù)意識(shí)和科學(xué)思維能力.筆者結(jié)合以下教學(xué)案例,淺顯探討在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)的策略,以期提升學(xué)生的科學(xué)思維能力.

2 培養(yǎng)策略

2.1 分類(lèi)歸納,科學(xué)推理

在物理教學(xué)中,為增強(qiáng)結(jié)論的廣泛性,可針對(duì)性地將所列舉事實(shí)進(jìn)行分類(lèi)歸納整理,以“力的作用是相互的”教學(xué)為例.[3]

案例討論1:力的作用是相互的.

學(xué)生活動(dòng)1:如圖3,手指按壓筆尖,你有什么感覺(jué)?

學(xué)生活動(dòng)2:穿旱冰鞋的甲推穿旱冰鞋的乙,你看到了什么?

教師演示1:如圖4,可先按住裝磁鐵的小車(chē),觀(guān)察裝鐵塊小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);再按住裝鐵塊的小車(chē),觀(guān)察裝鐵塊小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).你看到了什么現(xiàn)象?說(shuō)明什么？

學(xué)生活動(dòng)3:帶同種電荷的塑料吸管相互靠近,你看到了什么?

1860年咸豐帝親點(diǎn)劉崐為載淳師傅，教授未滿(mǎn)六歲的皇太子，成為同治皇帝的老師、國(guó)史館副總裁、經(jīng)筵講官。53歲時(shí)，咸豐帝駕崩，年僅六歲的載淳登基,改元同治,寓“兩宮太后同治天下”之意,真正執(zhí)掌國(guó)政的是慈禧。那拉氏和恭親王發(fā)動(dòng)“辛酉政變”,以“圖謀不軌”將肅順等八位輔政大臣治罪。此事件處死3人,處分5人,革職6人,處理太監(jiān)5人,共計(jì)19人，戶(hù)部侍郎劉崐受牽連被革職。慈禧掌權(quán)后,知?jiǎng)婎H有辦事才干,跟肅順等也僅僅是工作上的關(guān)系,遂在同治元年三月“賞已革侍郎劉崐六品頂戴，在實(shí)錄館當(dāng)差”,任實(shí)錄總纂,撰寫(xiě)咸豐帝《文宗本紀(jì)》。同治三年起用為太常寺少卿、擢太仆寺卿,同治五年轉(zhuǎn)內(nèi)閣學(xué)士兼禮部侍郎銜。

學(xué)生活動(dòng)4:感受手與手的摩擦.……

圖3 圖4

以上將“力”劃分為“彈力”、“磁力”、“靜電力”、“摩擦力”等類(lèi)別,列舉了支持實(shí)驗(yàn)結(jié)論的大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)或?qū)嵗?使科學(xué)推理得出的結(jié)論既增強(qiáng)了邏輯性、關(guān)聯(lián)性,又有效地避免了結(jié)論的片面性.

2.2 及時(shí)評(píng)價(jià),完善舉證

在學(xué)生完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)并得出結(jié)論后,教師要及時(shí)評(píng)價(jià),讓學(xué)生反思實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否科學(xué),證據(jù)是否充足,邏輯是否嚴(yán)密.以“做功可以改變物體內(nèi)能”為例.

案例討論2:外界對(duì)物體做功,物體溫度升高,內(nèi)能增加.

學(xué)生活動(dòng)1:多次彎折金屬絲,手摸彎折部位,有何感覺(jué)?說(shuō)明了什么?

學(xué)生活動(dòng)2:壓縮空氣引火儀,看到什么現(xiàn)象?說(shuō)明了什么?

教師提問(wèn):現(xiàn)在我們能否得出“外界對(duì)物體做功,物體溫度升高,內(nèi)能增加”.你認(rèn)為還應(yīng)該怎么辦?請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).

以上方案中,教師在學(xué)生完成兩個(gè)實(shí)驗(yàn)后,及時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià),讓學(xué)生主動(dòng)思考,從證據(jù)的嚴(yán)密性推出還需要設(shè)計(jì)“外界對(duì)液體做功”實(shí)驗(yàn),否則實(shí)驗(yàn)的結(jié)論仍然是不科學(xué)的、片面的,激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思維及增強(qiáng)證據(jù)意識(shí).

2.3 鼓勵(lì)質(zhì)疑,挑戰(zhàn)權(quán)威

在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)結(jié)束后,教師應(yīng)把握時(shí)機(jī),適時(shí)地拋出問(wèn)題,思考“非課本實(shí)驗(yàn)方案”的科學(xué)性、合理性,鼓勵(lì)學(xué)生大膽地對(duì)課本實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行質(zhì)疑、交流,以激活學(xué)生的批判性思維.[4]以“探究重力與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)為例.

案例討論3:探究重力與質(zhì)量的關(guān)系.

在利用課本上“利用鉤碼探究重力與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)后,教師提問(wèn):“以上實(shí)驗(yàn)如果不用鉤碼,而用蘋(píng)果、石塊等生活物品來(lái)進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn),你認(rèn)為可行嗎?為什么”……

以上方案中,教師有意識(shí)地讓學(xué)生對(duì)課本外的實(shí)驗(yàn)方案提出看法,“一石激起千層浪”,持不同意見(jiàn)的學(xué)生必然展開(kāi)思維激烈的角逐.引起對(duì)權(quán)威的課本實(shí)驗(yàn)方案重新評(píng)估,激勵(lì)學(xué)生認(rèn)識(shí)到課本實(shí)驗(yàn)方案的局限性和不足之處,激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生“挑戰(zhàn)權(quán)威”的批判意識(shí)和創(chuàng)新精神.

2.4 方案拓展,發(fā)散思維

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),教師可提供多種器材,放手讓學(xué)生自主選擇器材,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,以驗(yàn)證自己的猜想.這樣有利于學(xué)生主動(dòng)思考,積極尋找解決問(wèn)題的方案,并在問(wèn)題解決中提升獲取證據(jù)的能力.

案例討論4:探究音調(diào)與頻率關(guān)系.

教師提供以下器材:試管、水、燒杯、小木棒、鋼尺、高腳杯、橡皮筋、吸管、剪刀等材料,要求學(xué)生自選器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證猜想.

這樣開(kāi)放的探究性實(shí)驗(yàn)富有挑戰(zhàn)性,學(xué)生樂(lè)于主動(dòng)思考、積極參與,不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,還能幫助學(xué)生在獲取證據(jù)的過(guò)程中提升動(dòng)手技能,增強(qiáng)創(chuàng)造力與合作交流能力等.

2.5 因勢(shì)利導(dǎo),實(shí)事求是

在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中,應(yīng)尊重課堂生成,因勢(shì)利導(dǎo)、實(shí)事求是,避免含糊其辭.[5]以“探究水沸騰的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)為例.

案例討論5:探究水沸騰的特點(diǎn).

在學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)時(shí),很多學(xué)生經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)水沸騰后溫度計(jì)的示數(shù)不斷上升,有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)的量程已經(jīng)不夠用了.教師發(fā)現(xiàn)后,要求大家先將燒杯上的蓋子掀開(kāi),再測(cè)量水沸騰時(shí)的溫度.學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn),水繼續(xù)保持沸騰,但溫度計(jì)的示數(shù)卻在原有基礎(chǔ)上下降了.教師要求學(xué)生繼續(xù)測(cè)量5 min.學(xué)生發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)的示數(shù)停留在某一固定值不再變化.教師引導(dǎo)學(xué)生先得出結(jié)論,水沸騰時(shí)溫度保持不變.又抓住學(xué)生的疑問(wèn),為什么有蓋時(shí)水沸騰時(shí)的溫度會(huì)不斷上升呢?你覺(jué)得蓋上蓋子與不蓋蓋子的區(qū)別在哪?順勢(shì)而為,告訴學(xué)生水的沸點(diǎn)還與氣壓有關(guān),因此強(qiáng)調(diào)“標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100 ℃”,不要誤以為水沸騰時(shí)的溫度一定恒為100 ℃.

在學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,往往會(huì)有各種意想不到的生成,教師要鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑,提出問(wèn)題,養(yǎng)成實(shí)事求是的基于證據(jù)的科學(xué)態(tài)度.

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,在初中物理教學(xué)中,要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)結(jié)論的得出并非一蹴而就,要讓他們經(jīng)歷具體得出科學(xué)結(jié)論的探究過(guò)程;應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑、挑戰(zhàn)權(quán)威,在探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中領(lǐng)會(huì)科學(xué)思想和方法,養(yǎng)成實(shí)事求是、尊重客觀(guān)規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和證據(jù)意識(shí).