證據物理：為提升科學素養而教

【摘 要】物理教學要從知識育人轉化為素養育人，就應當將探究教學深刻化。證據是探究之根，它貫穿于探究的始終。“張世成名師工作室”通過9年的探索，總結出基于證據的聽評課研修、基于證據的探究教學、基于證據的學習評價等系列的實踐經驗，以期建立為提升學生科學素養而教的教育信仰。

【關鍵詞】證據物理；科學素養；工作室建設

【中圖分類號】G451.2 【文獻標志碼】B 【文章編號】1005-6009（2018）22-0049-03

【作者簡介】1.張世成，江蘇省無錫市劉潭實驗學校（江蘇無錫，214046）教師，正高級教師，江蘇省特級教師，“張世成名師工作室”主持人；2.黃波，江蘇省無錫市清名橋中學（江蘇無錫，214023）校長，高級教師，“黃波名師工作室”主持人。

證據物理，指在探究教學中“高度重視證據，全面依靠證據，合理解釋證據”，確切來說，就是在科學探究的每一步如提出問題、猜想假設、設計實驗、收集數據、評價交流等環節都重視證據的表達。我們除了要知道合作中的師生在每一個環節中的具體主張外，還應當要求他說出支持這些主張的證據，以期建構一種“提問有依，猜想有據；設計有方，改進有法；評價有思，交流有想”的理性課堂。這樣的課堂不是為灌輸知識而教，而是為提升學生的科學素養而教。

一、工作室開展“證據物理”研修的緣起

工作室是一個研修共同體，需要找到源于自身課堂教學的問題，本著“問題即課題，研修即發展”的原則，實現促進學生發展的目標。

在工作室研修的過程中，通過“課堂觀察”發現探究教學中有一種問題存在：為了得到正確的結果，我們經常不審視手段和過程。一位教師在執教“氣泡的運動”（蘇科版）時，圖像顯示的不是直線，教師自己也發現了問題，可是她沒有停下來反思，因為此時“需要圖像是一條直線，以此來說明氣泡在做勻速直線運動”，所以她仍說圖像中是一條直線。此時的教師為了得出“正確”的結論，沒有給學生評價交流、發表觀點、提出“質疑”的權利和機會，對學生證據意識的培養帶來嚴重的負面影響。

《PISA2015科學框架草案》提出，科學素養是指作為一個有反思意識的公民能夠參與討論與科學有關的問題，有提出科學見解的能力。該框架將“科學地解釋現象”“評價和設計科學探究”“科學地解釋數據和證據”定義為科學素養的三種能力。物理教學要從知識育人轉化為素養育人，就應當將探究教學深刻化。證據是探究之根，它貫穿于探究的始終。從學生的發展來講，有“根”的探究可以讓他們經歷“關鍵的幾步”，通過“做中學”和“悟中學”的方式獲得長遠有效的方法性知識和價值性知識；從教師的研修來講，基于證據的教學可以讓教師更多地關注課堂上學生表達的學習信息，成為善于收集學習信息并及時應用的“實踐家”。既可以推動學生之學，又可以推動教師的發展，“證據物理”研修就這樣應運而生了。

二、工作室圍繞“證據物理”開展研修

（一）第一階段：運用“課堂觀察”，讓“證據”成為工作室合作研修的根基

“扎根課堂，仰望天空”是我們工作室（張世成名師工作室）的“室訓”，課堂就是我們研修的主要陣地，聽評課是研修的主要途徑。工作室成立于2008年9月，早些時候聽完課，工作室成員通常用同一種模式來評課：課堂好在哪里？有什么證據證明它好？需要改進的地方在哪里？合理的推論可靠嗎？同時，我們閱讀到華東師范大學崔允漷教授開展的行動研究——課堂觀察“它注重課堂事實證據，分工明確，是共同體研修的好途徑”，“我總結出的觀點都是基于課堂現場的事實得出的”，于是我們選擇了課堂觀察作為研修的工具。

工作室最初有8位學員，每組2名教師，我們從4個視角（目標的制定與達成、評價信息的收集與利用、教師的提問、學生實驗操作的錯誤與糾正）來收集一堂課的細節，并在這些證據的基礎之上得出合理的推論，這些推論就是課堂觀察的產物。這讓我們在聽評課的時候更加注重證據，有據可依，有理可析。通過對課堂觀察量表中數據的剖析，我們把學與教的脈絡弄清晰了，通過學生的學來審視教師的教，并改進教師的教。例如，在“學生學習信息的收集與運用”的觀察中，工作室的8位教師坐在不同區域，收集學生學習時所呈現的問題，經上課教師整合后，在后續教學中加以改進。評課時，我們可以拿出準確的錯誤類型、錯誤數目與執教教師所采用的評價信息進行對比，讓所有參與聽評課的教師都知道問題出在哪里，并形成改進的路徑。

（二）第二階段：突出證據品性，實施基于證據的科學探究

經過對第一階段課堂觀察所發現問題的歸納總結，我們確定了工作室研究的主要方向：探究教學中證據意識培養的實踐研究。在實施探究教學時，結合具體材料，有側重地落實具體環節。比如有的探究重在猜想，有的探究重在設計實驗，在選定環節之后，就要有證據的烙印從而讓學生產生深刻的印象。

在實踐中，我們將探究各要素劃分成三個板塊，組成一個“基于證據的科學探究鏈”——重視證據、尋找證據、解釋證據（如圖1）。

重視證據：猜想是基于部分事實得出的不確定的結論。有研究經驗的人都知道，已有的經驗或者事實就是一個新探究的起點，因此，我們在提出問題和表達猜想時應當說出背后支持的理由或者依據（提問有依，猜想有據）。

尋找證據：設計實驗本身就是去“尋找證據”，在尋找證據的過程中強調思維的啟動，而非單純的動手實驗（設計有方，改進有法）。在實驗時，要“保存記述觀察結果的筆記，并將真實的觀察結果同個人的想法和猜測嚴格區別開，這些想法和猜測是在一段時間之后由于對觀察結果有所理解而形成的”。

解釋證據：未知結論的探究能讓我們暢所欲言，然后我們去尋找每一種假說的漏洞，最后存活下來的假說就是真相或者接近真相。要進行真實而深刻的探究，最好是大家一起從起點走向未知的終點。提供一個真實的問題、未知的問題，最能體現探究的真實和價值（評價有思，交流有想）。

（三）第三階段：突出學習評價，讓“學習證據”成為“證據課堂”的導航儀

“基于證據的探究”是課堂的價值追求，我們還需要通過學習評價來提升課堂的教學成效。在成效上，“證據物理”首要關注的就是學生的學習：他們是否在學習，學得怎么樣，有哪些證據表明他們的學習狀態？我們需要對學生正在產生的學習證據進行收集并及時處理，進而調整后續教學。

關注“學生的學”是“證據課堂”的出發點。教師在備課的時候，過去考慮的往往是：我要教什么？我要怎么教？而“證據課堂”追求的是：學生需要學什么？學生如何學好？從教學方法上，我們應考慮的是“學生能不能學”，我們需要做一些前測，來判斷學生究竟知道些什么。“學生學到了什么”是“證據課堂”的價值指向，我們需要設計評價任務或者后測來判斷學生的學習狀態。

每次的課后反思，“證據課堂”要回答這幾個問題：學生評價任務的參與度如何？學生都學到了我教給他們的東西嗎？學習目標達到了多少？我有后測嗎？通過后測，學生的觀念或者素養是否有所提升？在教學中，我是不是改變了我的教學計劃？如果改變了，是因為對“學習證據”的分析所做出的決策嗎？如果有機會再次給同樣的學生上同樣的內容，我會在教學時做出哪些內容調整？依據是什么？

我們以“探究歐姆定律”為例。學習目標中，“80%的學生會使用控制變量法研究電流與電壓、電阻的關系”，這個目標是可以評價和觀察的，它回答的是你將把學生“帶到哪里”；評價任務會產生大量的評價信息（學習證據），它回答的是“學生怎么去那里”；課堂后測可以顯示學生的學習情況，它回答的是“學生是否到了那里”。評價的實施貫穿于教學活動的始終，在真實的環境中進行評價，以便為學生提供及時的反饋，讓教師及時了解學生的學習狀況并調整教學。概言之，基于證據的學習評價，既是“對于學習的評價”，更是“為了學習的評價”，評價貫穿在學習過程中。

制定學習目標、設計評價任務、收集和利用學習證據是基于證據的學習評價的三個環節，進而組成“證據課堂”的決策鏈（如圖2）。

圖2 “證據課堂”的決策鏈

三、“證據物理”研修的成果與展望

“證據物理”是為了改善我們的課堂教學，這種自覺研究帶來的最大成果就是工作室教師的課堂發生了明顯的改善。有的教師善于做實驗，有的教師善于開展豐富的實踐活動，一邊研究一邊實踐，大大提升了教師的實踐品性。

如今，“證據物理”在社會上已經產生了積極的影響。近五年，工作室成員發表相關論文30多篇，有10余篇文章發表在核心期刊，其中有5篇文章被人大“復印報刊資料”《中學物理教與學》全文轉載，工作室編寫的《證據物理》等6本專著相繼出版；“初中物理探究教學中證據意識培養的實踐研究”獲得中國教育學會物理教學委員會全國物理科學方法研究成果一等獎、江蘇省第四屆教育科學優秀成果獎、無錫市第二屆精品課題一等獎；工作室被中國教育學會物理教學委員會正式掛牌為“全國物理科學方法教育研究基地”，被核心期刊《中學物理教學參考》掛牌為“中學物理教學研究基地”。

“證據物理”好比一輛奔馳的動車，它是“雙核驅動”的，“基于證據的探究教學”是“學科品質驅動”，保障課堂是有根的探究；“基于證據的課堂評價”是“教學成效驅動”，保證了教師對學習的關注和促進。證據品質引領，評價有效導航，我們希望“證據課堂”能夠讓課堂有效但又不止于有效，最終將學生培養成善于獨立判斷和獨立思考的人。

【參考文獻】

[1]張世成.證據物理[M].南京：江蘇人民出版社，2011.

[2]張世成.證據物理：“名師工作室”三年研修路線圖[J].中小學教師培訓，2013（12）.

[3]張世成.培養證據意識 提升科學素養[J].初中生世界：初中教學研究，2014（10）.

[4]張世成，孫建生.證據：探究教學走向深刻的“根”[J].物理教師，2014（06）.