關注物理大概念 發展學生的科學整體觀

《中國教師》：科學探究是科學、科學學習的基本屬性之一，2001年版與2011年版的初中物理課程標準也都將科學探究作為重要課程目標與內容。請問郭教授，初中物理學科經歷了10多年的科學探究式教學實踐，目前大家對科學探究的認識如何？進一步開展科學探究式教學還需要注意哪些問題？

郭玉英：科學探究確實是物理教學中一個很重要的話題，在理念層面上，中學物理教師特別是初中物理教師都很認同，認為這是一種比較先進的教學理念與教學方式，也認同將探究式教學應用于課堂教學之中。

不過，教師對科學探究的認識還存在一些偏差。首先，很多教師把科學探究的七個要素理解成了七個步驟，認為只要按照這七個步驟實施教學，就是科學探究。這是他們對科學探究理解上的一個誤區。其次，一些物理教師認為科學探究的理念是很好的，但是由于現在教學的知識內容較多，再加上實驗條件有限等原因，不太愿意在實際的課堂教學中普遍采用這種教學方式。正是因為教師把科學探究形式化了，所以大家才會認為科學探究與知識教學是矛盾的。其實，教師應該把科學探究理念滲透到教學過程之中，而不是每一節課都要學生去操作科學探究的這幾個要素。

自從2001年實施新課程以來，中國教育學會物理教學專業委員會共組織過三屆以科學探究為主題的教學改革創新大賽。我和研究生們分析過這些大賽的教學錄像，發現參賽的教師都是按照科學探究的步驟實施教學的，只是科學探究形式化的成分在逐年減少。例如，三屆大賽中，第一屆參賽教師將教學活動機械地分為幾部分，貼上探究過程的標簽。后來，教師不再貼標簽了，但是因學生對探究的問題真正感興趣而自然地投入到探究之中的教學還是少見的。

由此可見，目前科學探究教學存在的問題就是如何讓教師們從科學探究的本質上去理解探究，不要將探究理解成一些形式化的步驟。唯有這樣，教師才能進一步深入理解探究式教學，才能使科學探究在課堂上得到落實。

《中國教師》：實驗教學也是物理教學的重要組成部分，教師在教學實踐中開展得如何？如何才能提高教師的實驗教學能力？

郭玉英：物理實驗是物理教學的基礎，實驗教學是我國中學物理教學一直倡導的。課程改革以來，我們倡導的探究主要是實驗探究，但由于探究式教學在教學實踐中落實情況并不好，使得與探究融合在一起的實驗教學也出現了問題。因此，針對前些年新課程實施過程中出現的問題，2011年版課程標準明確地提出了初中必做的實驗，一線教師對此反響是很好的。

教師在實驗教學過程中存在的最大問題就是實驗的意識與能力的問題。我剛剛參加了北京市一個物理教學改革的研討會。會上大家也比較關注實驗教學這部分內容的落實問題。由于現在教學評價以紙筆測試為主，不需要學生動手操作實驗，使得一部分教師認為做實驗不如講實驗的效果好。因為只要教師講得清楚，學生記得牢，就可以應付紙筆測試了。北京的教研部門組織一系列活動考查中學物理教師的實驗技能，讓教師實際動手做實驗，結果不容樂觀，教師在實驗中遇到很多問題，那怎么可能去教學生做好實驗呢？所以，教師本身的實驗技能差也是一個很嚴重的問題。如果教師缺乏實驗意識，實驗技能又薄弱，而準備實驗又要花費很多的時間，那么，教師的課堂教學就很難將實驗教學落到實處。所以，我覺得這是一個很重要的問題，需要引起各級教研部門的高度關注，積極采取多樣化的方式，例如像北京市這樣組織教師開展實驗技能比賽，或者通過考試命題改革讓學生沒有做實驗就解答不了與實驗相關的試題，從而引導教師真正提高自己的實驗教學能力。

另外，物理教師的職前教育也應該注意培養其實驗技能。我發現現在的物理專業師范生能在網絡上迅速搜集自己所需要的材料，卻沒有動手實驗的意識。舉個實例來說，有位教師描述了一個實驗現象：兩個同樣的氣球，一個大一點，另一個小一點，中間用管子連起來，結果發現小的氣球變小，大的反而變大，與她原來的認識相反。遇到這種與原有認知沖突的問題，我的第一反應就是做個實驗進行驗證，而我的研究生第一反應是到網絡上搜查實驗原理。我就用這個作為例子來說明可能是長期應試教育的結果，使得大家遇到問題時首先沒有想到動手實驗。物理教師的實驗意識和能力都需要強化。

《中國教師》：2011年版的課程標準強調物理教學與實際生活的聯系，這也是物理教學一直倡導的。您能給大家談談物理教學聯系實際的意義和價值嗎？教師在教學中如何做到這一點，可否給予一些指導意見？

郭玉英：我們調查發現，初中學生剛剛開始學習物理的時候，對物理還是很感興趣的。特別當教師給學生一些聯系實際的問題情景，學生學習的興致就會很高。但是隨著物理學習的深入，學生的興趣就降低了。這與我們的教學長期脫離實際生活有關。

物理教學要與實際生活相聯系，首先教師必須要有與實際生活相聯系的意識。如果教師將學生學習物理的目的只定位于讓學生通過考試，而考試題目又只是一些抽象的問題的話，就會使物理教學越來越脫離生活，那么我們的學生也就很難將物理學習與實際生活相聯系，即使他們上了大學，讀了研究生，將來當了教師，也是很難建立起物理教學與實際生活的聯系的。這樣就會是一種惡性循環，物理教學與實際脫節的問題就會越來越嚴重。

其實，物理就在生活之中，生活中到處都是物理問題。曾有人很困惑地問我：到哪里找生活中的物理問題呢？我說：你拿一本書，松手就會掉在地上，為什么呢？因為書本身有質量，它在地球重力場中受到重力作用。為什么像今天這樣的下雪天人走路容易滑倒呢？我們在室外的時候，冬天會呼出“白氣”，而夏天為什么沒有呢？……我們身邊到處都是物理，怎么會找不到身邊的例子呢？

教師如果有意識地讓學生感受到身邊到處都是物理，學習物理是有實際用途的，可以解釋很多的現象的話，學生就會對學習物理產生興趣，有了樂趣，就自然會有了科學探究的欲望。生活中的各種物理問題，不都是可以用科學的方法去觀察、去研究嗎？探究也就自然而然滲透到物理學習之中了。所以實驗教學、科學探究、與實際生活相聯系，這些在物理教學中應該是一體的，不能分割的。

《中國教師》：那么，教師在教學中如何整體地把握科學探究、實驗教學、與實際生活的聯系呢？

郭玉英：初中物理課標在組織課程內容的時候，是以物質、運動和相互作用、能量這三個大概念進行組織的，改變了以前教學大綱的內容組織方式。但是由于課標中沒有明確指出以這三個大概念來組織教學內容，所以這一變化并沒有引起一線教師的重視。教師比較關注的是具體知識點的要求，而沒有關注知識的整體結構，因此教師很難引導學生圍繞一些大概念形成對自然界的整體認識。

實驗教學、科學探究以及與實際生活的聯系都可以與大概念的教學聯系起來。在探究式教學中，并不是每一個知識點都需要學生去探究，那么教師就要考慮到底如何選擇探究的課題以開展科學探究的教學。針對這個問題，課標在研制過程中，就以一級主題為大概念，二級主題為核心概念組織課程內容，以引導教師圍繞這些大概念或者核心概念開展探究式教學。

在與教師們交流的過程中，我發現教師們缺少大概念的教學意識。如果教師有大概念的教學意識，他就會有意識地在組織探究活動時、在設計實驗時，自覺地圍繞著大概念展開，使得學生獲得初中物理的整體觀。如果我們把物理內容當作一些比較零散的知識教給學生，那么對于學生的認知發展、對物質世界整體認識的建立是不利的，結果只會增加學生的學習負擔。物理學本身就是一門探究普遍規律的學科，物理現象是無限的，要讓學生認識到物理學習關鍵是理解物理概念，運用物理概念可以解釋很多的現象，而不是死記硬背一些物理公式，這樣才不會出現越學越累的狀況。

《中國教師》：學生學習物理往往存在兩級分化現象，教學實踐中教師應該如何解決好這一問題以轉化物理學習困難的學生？

郭玉英：哪些學生容易出現物理學習困難呢？就是那些物理學習沒有入門，沒有學會認識物理對象方法的學生。有一部分學生，特別是女生，她們往往用學習文科的方法學習物理，結果會覺得越學越累，因為物理不是靠記憶的，是一定要靠理解的。還有一部分學生，用學習數學的方法學習物理，將物理公式當作數學公式，這些學生數學會學得好，但是對物理的理解會有問題。初中學生學習物理存在困難還有其他的各種情況，但主要的恐怕就是這兩方面。

那么在實際中，教師怎樣解決這一問題呢？一方面，教師在開始教授物理課程時，就要讓學生意識到物理學科是一門怎樣的學科，初中物理應該怎樣去學，這是很關鍵的；另一方面，教師在教學中應該有意識地降低計算題的難度，不要一開始就給學生練習很難的計算題。很多教師由于受到中考的影響，教學總想一步到位，一開始就給學生練習很難的題目，結果就會一下子打擊學生的自信心，降低學生學習的興趣，這樣自然就會出現兩極分化。我們通過調查發現，很多學生只是通過不斷的練習糾正錯誤的認識，而整體的物理概念是支離破碎的，物理認識能力也建立不起來，所以學生越做題就越覺得物理學習枯燥、困難。如果教師慢慢地引導學生，讓學生覺得物理越學越有趣，能夠與生活中的現象自然地建立起聯系，他們應該都能學好物理。

我認為教師自身在解決這個問題上會有一定的局限性，關鍵還是要依靠考試、教研的引導。我曾與一些教研員討論過，建議物理測試不要出那些主要靠背誦記憶的、靠機械訓練的題目，而應該出考查學生聯系生活實際的題目，出考查學生真正理解物理概念的題目，以引導教學注重學生對物理概念的理解而不是練習做題。

《中國教師》：評價一直是教育改革中的一個瓶頸。2011年版的課程標準中提出許多評價建議。您認為教師應該如何開展教學評價以促進學生的物理學習？

郭玉英：課程標準中提出了許多評價建議，但是在具體教學中，教師的教學主要還是受中考的影響，中考出什么題目，教師就會以類似的題目來考查學生。所以，中考一定要根據課標的要求來命題，對教學的引導要與課標的理念和目標保持一致。另外，現在好像普遍地以物理學科的難題來選拔中考學生，所以物理中考命題時還有這樣的一個壓力。不能說物理考試不能出難題，但是要看難在哪個方向。若難題在于考查學生對物理概念的真正理解，能否將物理與生活相聯系，難在科學探究性思維的考查，對教學會有很好的導向作用。

我的研究生曾借助PISSA中的一些物理題目，對中國的一些學生進行了測試，結果令人不滿意，尤其是在動手操作、聯系生活、解釋現象的題目上，我們學生的測試結果都挺差的。這樣的測試結果與我們的教學有關。因為教師腦子里的難題都是那種關于計算的、抽象的難題，而不是聯系生活、解決實際問題的題目。所以，我建議教師可以學習、借鑒國外的一些試題，開拓自己教學評價的思路，以評價促進學生的物理學習。

另外，教師日常的教學評價應該與課標的三維目標要求相一致。例如，關注學生在實驗中是否真正投入地去探究這些問題，他在探究過程中的表現如何，他完成探究任務后的報告情況如何等方面的內容，以此評價學生的日常探究情況。同時，每次探究活動結束后都會有家庭作業，教材后面的練習、配套的作業等方面也應該與實際相聯系，以評價引導學生物理學習注重實驗、注重探究。

還有剛才提及的“大概念”問題，我們應該關注學生是否真正理解物理概念。怎樣看學生是否真正理解概念了呢？就是看他能不能在實際的生活中運用這個概念去解釋問題。

《中國教師》：基于2011年版課程標準的要求，初中物理教師該如何發展自身的專業水平？在初中物理教師培訓方面您有何建議嗎？

郭玉英：首先，教師要有提升自我的這種意識，要認真地學習課標、解讀新課程的配套資源等。認真學習的教師專業水平會提升得很快。

其次，教師的培訓與教研工作應該對教師的專業發展起到引領作用。教研引領很重要，教研方式不能是以前那種專家報告的形式，必須要有與教師實際教學相關的內容。因為現階段的教師已經超越了觀念學習的時期，教師更需要的是解決實際問題的培訓。專家應該與教師一起探討內容的設計、課程的教授，這樣對教師提升專業素養是有幫助的。不能只是讓教師聽聽課，必須讓教師參與到教研活動之中。在參與的過程中，教師才能有體驗，有了體驗才能有感悟，他才能反思，從而認識到自身的不足。不然，僅僅是專家作報告的話，教師當時可能感觸很深，等到返回教學一線時，就有很多的實際困難解決不了，培訓效果就只能停留在觀念層面上。同時，還必須要有相應的政策保障教師的教研活動。比如說，我們現階段的教研就是給教師學分、為教師提供食宿、鼓勵教師進修等。以北京為例，北京的教研方式分為很多種，如名師工作室、公開課、集中的教研活動等，在這些活動中，教師的專業素養能夠得到很大的提升。所以，僅僅依靠專家報告的教研形式，是遠遠不夠的，一些項目式的引領活動效果也比較好，比如同課異構。

另外，可以組織教師們觀摩優秀教師的課堂教學和教學錄像，然后組織教師討論。教師觀賞了優秀教師的課，了解了同一堂課中他人是如何處理教學環節的，就會產生對比。他就會反思自己為什么設計不出這樣的課，為什么這個環節不能這樣去做，從而發生“觀念轉變”。這樣可以對教師的教學、專業發展起到一定的積極作用。要讓初中教師對很多東西有新的認識，必須讓他們有親身的互動參與，然后產生認知沖突，進行反思，最后才能突破瓶頸，專業水平得以提升。

《中國教師》：怎樣才能更好地理解和落實2011年版課程標準的宗旨和目標，是廣大物理教師要努力與奮斗的，對此，您還有哪些建議與要求寄語大家？

郭玉英：我在與教師的交流中發現教師特別是年輕教師，有很強的教師專業發展需求，但是他們往往不知道如何發展。他們容易困惑、糾結在比較具體、比較細小的問題上。比如，有一位青島的教師，自費從青島到北京來聽我的課。他很迷惑的一個問題就是：三維的教學目標怎么寫，應該分開寫呢還是合在一起寫比較好？其實我覺得這些都不是很重要的問題，因為我們提出的三維目標并不是嚴格的三個維度，而是為了讓教師更加關注學生應該經歷的過程，學習什么樣的方法才能達到知識與技能目標，才能達到科學素養發展的要求。知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀是不能割裂開的，在學生學習過程中是一個整體。但是教師在理解過程中，往往把它們割裂開來，比較機械地去理解，不知道用哪些行為動詞來表述。我認為初中物理教師自己應該真正地把物理研究透了，學活了，清楚要通過物理教學讓學生怎樣發展。有了這樣的意識與目標，教師就會重新來看待和理解課標內容，而不是把它們機械地變成一條一條的要求，逐條去落實。

另外，初中教師還應該關注中小學的課程銜接問題。教師應該了解小學生有什么樣的生活經驗與基礎，而在高中階段，初中所學的物理概念還將有怎樣的發展。其實很多教師并沒有這樣的思考，他們既不關注自己的學生到了高中后還會如何發展，也不清楚自己的學生在小學階段曾經學過什么，有哪些生活經驗。他們不想這些問題，只是關注如何實現課標中每一點具體的要求。這不符合課標的要求。課標的要求是什么？是要促進學生的發展。

我覺得初中物理教師要有一個整體的觀念：初中學生處于他科學素養整個發展過程中的一個具體的階段。這個階段的教學要有據（課標）可依，同時也要關注學生是在什么基礎上發展起來的，將來又有什么樣的發展。如果教師能這樣來思考問題的話，才能真正促進學生的全面發展。

以“直流電路”為例，學生在初中的時候僅僅學習部分電路，教師往往強調電壓是固定不變的，學生就只掌握了電壓、電流、電阻三者的關系。但是到了高中研究閉合電路時，增加了電源內阻、路端電壓等概念，而路端電壓又是變化的，很多學生就會一時適應不了，因為初中教師講電壓是不變的。這時，很多學生在電路這部分內容的理解上就出現了障礙。其實，教師應該意識到學生在初中階段只是建立起部分電路的模型。這就要求教師首先要有模型的概念，這個模型是在不同階段不斷變化發展的，到了高中，針對更復雜的情況，就要建立更復雜的模型。同樣，到了大學之后，學生還要建立新的模型，在原有模型的基礎上再發展。教師首先應該有這樣的認識，用它來指導教學，而不要把知識教死了。

最后，對于課程標準的把握，我建議教師不能僅僅就課標內容來理解課標，必須理解課標為什么這樣設計，課標背后支持它的是什么。課標，還有關于課標解讀的書，對物理教學的指導意義非常強，教師必須首先要研讀這些材料，然后再看教學相關的書籍，這樣對提升教師專業素養才會有所幫助。

（責任編輯：馬贊）