基于LICC課堂觀察范式的初中科學(xué)本質(zhì)教育窺探

摘 要：教師課堂教學(xué)對(duì)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的形成有重要影響，LICC課堂觀察范式是一種有針對(duì)性的、專業(yè)的聽評(píng)課模式。采用LICC范式，設(shè)計(jì)物理科學(xué)本質(zhì)教育課堂觀察量表，并對(duì)九年級(jí)“歐姆定律”教學(xué)進(jìn)行課堂觀察。觀察結(jié)果表明，科學(xué)本質(zhì)教學(xué)中存在內(nèi)容分布不均衡、教學(xué)層次比較單一等問題。為了提升教學(xué)質(zhì)量，提出了明確教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分層教學(xué)、還原科學(xué)概念歷史背景兩大策略，以更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的深入理解。

關(guān)鍵詞：科學(xué)本質(zhì)教育；LICC課堂觀察范式；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2024）7-0086-4

20世紀(jì)以來，“科學(xué)素養(yǎng)”在多國課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)大綱和科學(xué)課程中逐漸占據(jù)重要地位，正確理解科學(xué)本質(zhì)是具備科學(xué)素養(yǎng)的重要特征［1］。 在提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)這一新課程改革目標(biāo)引導(dǎo)下，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》從國家課程層面提出科學(xué)本質(zhì)教育內(nèi)容，指出應(yīng)在學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展［2］。然而，學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)受到年齡、教師教學(xué)、社會(huì)文化等多重因素的影響。本研究從課堂教學(xué)角度出發(fā)，以九年級(jí)“歐姆定律”的教學(xué)為例，深入分析教師科學(xué)本質(zhì)教學(xué)實(shí)踐情況，并優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在幫助學(xué)生準(zhǔn)確把握科學(xué)本質(zhì)，從而提高科學(xué)素養(yǎng)。

1 物理科學(xué)本質(zhì)教育的內(nèi)涵

科學(xué)本質(zhì)回答了“科學(xué)是什么”的問題，Lederman［3］，Osborne［4］，McComas［5］等學(xué)者從不同視角提出了科學(xué)教育中科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)容。對(duì)于科學(xué)本質(zhì)的界定，目前學(xué)界已形成相對(duì)穩(wěn)定一致的觀點(diǎn)，即從科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究和科學(xué)事業(yè)三個(gè)方面進(jìn)行討論，這種理解基本涵蓋了科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)、科學(xué)史等領(lǐng)域的研究成果。科學(xué)知識(shí)強(qiáng)調(diào)科學(xué)以觀察和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，是人類運(yùn)用想象力和創(chuàng)造力建構(gòu)出來的對(duì)自然界的描述或解釋，既具有穩(wěn)定性和持久性，又是不斷發(fā)展和進(jìn)步的。科學(xué)探究是一種源于人類好奇心和探索欲，具有創(chuàng)造性、建構(gòu)性和主觀性的描述和解釋自然界的基本方式，包括觀察和提出問題、形成假設(shè)、檢驗(yàn)求證、得出和解釋結(jié)論等過程。科學(xué)事業(yè)認(rèn)為科學(xué)具有社會(huì)性，是一項(xiàng)包含個(gè)人、社會(huì)和機(jī)構(gòu)三個(gè)維度的事業(yè)，與人類社會(huì)發(fā)展有密切關(guān)系。

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是科學(xué)素養(yǎng)在具體學(xué)科中的體現(xiàn)，正確認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)有助于學(xué)生理解物理學(xué)的思想與觀點(diǎn)進(jìn)而形成物理觀念，理解和掌握科學(xué)方法進(jìn)而培養(yǎng)科學(xué)思維。同時(shí)，科學(xué)本質(zhì)構(gòu)建了科學(xué)探究的概念框架，為科學(xué)態(tài)度與責(zé)任提供了理論基礎(chǔ)［6］。因此，物理課程中的科學(xué)本質(zhì)教育不僅要考慮科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)，還應(yīng)結(jié)合科學(xué)方法論、科學(xué)社會(huì)學(xué)等研究成果，考慮科學(xué)探究的本質(zhì)和科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)（表1）［1］。

2 LICC課堂觀察范式

有學(xué)者針對(duì)傳統(tǒng)聽評(píng)課存在的聽課無合作、評(píng)課無依據(jù)、聽評(píng)課無研究的問題，提出LICC課堂觀察模式［7］，模式包括4個(gè)要素：學(xué)生學(xué)習(xí)（Learning）、教師教學(xué)（Instruction）、課程性質(zhì)（Curriculum）和課堂文化（Culture）（圖1）。每個(gè)要素分解成5個(gè)視角，每個(gè)視角分解成3～5個(gè)觀察點(diǎn)，形成“4要素20視角68觀察點(diǎn)”的研究框架。研究者可根據(jù)具體的研究議題，選擇性地開發(fā)相應(yīng)的量表，不必局限于全面覆蓋所有68個(gè)觀察點(diǎn)。

LICC課堂觀察范式的有效實(shí)施包括三個(gè)持續(xù)階段，即課前會(huì)議、課中觀察和課后會(huì)議。課前會(huì)議階段，授課教師就即將進(jìn)行的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行說課，觀察者依據(jù)觀察任務(wù)開發(fā)針對(duì)性觀察工具。課中觀察階段，觀察者根據(jù)課堂觀察工具，選擇合適的觀察位置和觀察角度進(jìn)行實(shí)地觀察和關(guān)鍵性證據(jù)收集。課后會(huì)議階段，觀察者定性或定量分析課堂觀察結(jié)果，授課教師進(jìn)行教學(xué)反思，最后圍繞觀察點(diǎn)提出針對(duì)性的教學(xué)改進(jìn)策略和建議。這樣的設(shè)計(jì)為系統(tǒng)的、有依據(jù)的、針對(duì)性的課堂觀察和反饋提供了一套程序和技術(shù)，改善了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)［7］。目前，喻奇林［9］、湯中岳［10］、張競［11］等已在中學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行了LICC課堂觀察范式的實(shí)踐，所開發(fā)量表具有內(nèi)容多樣、設(shè)計(jì)靈活和針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了聽評(píng)課從“感覺型”向“證據(jù)化”的轉(zhuǎn)變，在實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)促進(jìn)了教師專業(yè)成長，充分體現(xiàn)了LICC范式對(duì)提高課堂教學(xué)質(zhì)量的作用。

3 LICC課堂觀察實(shí)踐下的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)呈現(xiàn)與問題

教材是知識(shí)的重要載體，而構(gòu)建真實(shí)情境的課堂教學(xué)是將知識(shí)活化為素養(yǎng)的重要手段［12］，學(xué)生對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)不能脫離科學(xué)發(fā)展的情境。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的課程理念提倡注重科學(xué)探究，強(qiáng)調(diào)通過真實(shí)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生不斷探索，發(fā)展核心素養(yǎng)［13］。因此，在科學(xué)本質(zhì)教學(xué)實(shí)踐中，教師如何使用教材、創(chuàng)設(shè)何種情境以及采用何種教學(xué)方法決定著課堂教學(xué)能否影響學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和理解，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

為了了解教師如何將科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容融入物理課堂教學(xué)，并借助具體教學(xué)活動(dòng)幫助學(xué)生正確把握科學(xué)本質(zhì)，本研究在深入理解物理教育中的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵以及LICC課堂觀察范式后，將觀察點(diǎn)聚焦于“課程性質(zhì)”這一要素，從“內(nèi)容”和“實(shí)施”兩個(gè)視角出發(fā)設(shè)計(jì)了觀察量表，對(duì)滬粵版九年級(jí)上冊(cè)第十四章第2節(jié)“歐姆定律”一課進(jìn)行觀察，詳細(xì)記錄并統(tǒng)計(jì)了教師在教材處理、預(yù)設(shè)方法以及情境創(chuàng)設(shè)等方面的表現(xiàn)（表2）。

分析課堂觀察記錄結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)在該堂課中教師物理科學(xué)本質(zhì)教育情況如下：

（1）重視培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究過程的認(rèn)識(shí)和理解。在設(shè)計(jì)電路圖這一教學(xué)活動(dòng)中，保證學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程，培養(yǎng)學(xué)生交流合作意識(shí)，同時(shí)對(duì)不同實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法的多樣性。在演示“探究電壓、電阻和電流關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，主要通過談話法和演示法帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷質(zhì)疑、提出問題、收集證據(jù)及歸納結(jié)論過程，同時(shí)多次考查學(xué)生對(duì)控制變量法的理解和運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，在推導(dǎo)數(shù)據(jù)關(guān)系的基礎(chǔ)上補(bǔ)充U-I圖像內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)工具在物理研究中的重要性。

（2）科學(xué)知識(shí)維度的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)內(nèi)容比較充分，但教學(xué)過程中學(xué)生參與度不高。該堂課主要教學(xué)內(nèi)容為歐姆定律，教師授課過程中利用教材上的歐姆定律內(nèi)容和物理學(xué)史，創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境進(jìn)行講授。但課堂中講授該部分內(nèi)容時(shí)，與學(xué)生互動(dòng)程度不高，只在介紹歐姆定律發(fā)現(xiàn)過程的相關(guān)物理學(xué)史時(shí)觀察到學(xué)生抬頭率上升。考慮到本節(jié)課教學(xué)重點(diǎn)為探究歐姆定律，因此科學(xué)知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容比重略低于科學(xué)探究也在合理范圍之內(nèi)。

（3）科學(xué)事業(yè)維度的科學(xué)本質(zhì)教育有所欠缺。在科學(xué)教育的過程中，科學(xué)事業(yè)的教育同樣重要，它有助于學(xué)生了解科學(xué)知識(shí)與科學(xué)探究之外的領(lǐng)域，如科學(xué)家的工作環(huán)境、科學(xué)研究的社會(huì)意義以及科技發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響。然而，在這節(jié)課中，關(guān)于科學(xué)事業(yè)的教育僅限于在討論歐姆定律實(shí)驗(yàn)時(shí)提到了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的局限性所導(dǎo)致的挑戰(zhàn)，而對(duì)于科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)之間更為廣泛和深入的聯(lián)系卻未作進(jìn)一步探討。授課教師基本上遵循了教材的結(jié)構(gòu)順序進(jìn)行教學(xué)，導(dǎo)致關(guān)于科學(xué)事業(yè)的內(nèi)容只能在課堂的最后部分簡要提及。通過對(duì)學(xué)生和課堂實(shí)際情況的分析，發(fā)現(xiàn)時(shí)間限制是阻礙充分挖掘這部分內(nèi)容教學(xué)價(jià)值的主要原因。

4 對(duì)科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的審辨性反思

4.1 明晰教學(xué)目標(biāo)，均衡科學(xué)本質(zhì)維度，構(gòu)筑多層次教學(xué)體系

科學(xué)本質(zhì)的課堂教學(xué)應(yīng)圍繞教學(xué)目標(biāo)展開，歐姆定律的探究過程強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究素養(yǎng)培養(yǎng)，但對(duì)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)事業(yè)的教育也不容忽視。“歐姆定律”屬于規(guī)律課，確立科學(xué)本質(zhì)教學(xué)目標(biāo)可從物理規(guī)律的提出、建立、確認(rèn)和應(yīng)用4個(gè)階段切入［1］。若對(duì)上述課堂觀察結(jié)果所反映出來的問題進(jìn)行改進(jìn)，可以通過介紹歐姆對(duì)電壓與電流關(guān)系的探索過程，揭示科學(xué)研究的動(dòng)力是對(duì)自然進(jìn)行解釋；通過帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷歐姆克服儀器不足的探究過程，體會(huì)技術(shù)對(duì)科學(xué)的影響以及科學(xué)研究中的創(chuàng)造性；通過介紹歐姆研究成果的影響，體現(xiàn)科學(xué)是一項(xiàng)社會(huì)事業(yè)，科學(xué)研究成果需要公開并經(jīng)過同行評(píng)議，借此彌補(bǔ)該堂課科學(xué)事業(yè)教育的不足，等等。

科學(xué)本質(zhì)的課堂教學(xué)根據(jù)顯性教學(xué)和隱性教學(xué)的結(jié)合程度可以劃分為不同層次。教學(xué)時(shí)可以在知識(shí)學(xué)習(xí)中滲透科學(xué)本質(zhì)教育，也可以適度點(diǎn)撥，并對(duì)科學(xué)本質(zhì)進(jìn)行討論，還可以對(duì)重點(diǎn)概念、規(guī)律的發(fā)展以及物理學(xué)史上的重要實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重點(diǎn)凸顯［1］。課堂教學(xué)中還應(yīng)考慮學(xué)生的年齡特點(diǎn)及對(duì)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)認(rèn)知水平的要求。考慮到初中階段重視科學(xué)探究的本質(zhì)，更注重傳統(tǒng)實(shí)證主義科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的教學(xué)，且對(duì)科學(xué)本質(zhì)的要求更多處于記憶和理解水平，因此可以對(duì)科學(xué)探究的內(nèi)容采用顯性教學(xué)，并考查學(xué)生探究技能的運(yùn)用，對(duì)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)事業(yè)的內(nèi)容則采用隱性滲透或顯隱性結(jié)合的方式，使學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的建構(gòu)、科學(xué)史的發(fā)展和科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系有所認(rèn)識(shí)。

4.2 回溯物理學(xué)史，挖掘科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容，建立多過程教學(xué)模式

雖然教材是教師進(jìn)行課堂教學(xué)的重要參考資料，但是教材呈現(xiàn)的邏輯體系與物理學(xué)史中知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展過程是有所不同的［14］。借助物理學(xué)史還原科學(xué)家的探究過程，不僅能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的認(rèn)識(shí)，還能結(jié)合科學(xué)家人物性格、社會(huì)文化背景和技術(shù)條件等，進(jìn)行科學(xué)事業(yè)教育。在Matthews提出的“歷史—探究”教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，有學(xué)者提出科學(xué)本質(zhì)課堂教學(xué)“歷史—探究—反思”外顯教學(xué)模式，通過呈現(xiàn)、啟發(fā)、歷史上的探究實(shí)驗(yàn)、開展科學(xué)探究活動(dòng)、科學(xué)觀點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、對(duì)歷史/當(dāng)前探究活動(dòng)的反思6個(gè)階段進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)課堂教學(xué)［15］。本研究采用這一教學(xué)模式，針對(duì)課堂觀察結(jié)果反映的問題，以歐姆定律背后的故事為主要物理學(xué)史脈絡(luò)［16］，創(chuàng)設(shè)多樣的教學(xué)情境，對(duì)“歐姆定律”一節(jié)的教學(xué)模式進(jìn)行了優(yōu)化（表 3）。

5 結(jié) 語

概而言之，LICC課堂觀察范式為廣大教育工作者提供了高效、精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)和解決課堂教學(xué)問題的思路，促進(jìn)了教師的專業(yè)成長，也促進(jìn)了授課者和聽課者、評(píng)課者之間的合作交流，其最終受益者是學(xué)生，體現(xiàn)了“以生為本”的教育理念。

本研究借助LICC范式對(duì)科學(xué)本質(zhì)教育進(jìn)行課堂觀察，并從觀察結(jié)果出發(fā)，對(duì)教學(xué)過程中存在的科學(xué)本質(zhì)各維度內(nèi)容不均衡和教學(xué)層次單一的問題進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化，是有針對(duì)性聽評(píng)課的一種實(shí)踐。本研究是LICC范式下的課堂觀察嘗試和探索，尚存在量表內(nèi)容不夠豐富、合作不夠密切等局限，在此提出不足之處，以期進(jìn)一步完善科學(xué)本質(zhì)課堂教學(xué)研究的理論和實(shí)踐，為教師教學(xué)提供參考。

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