李鴻　嚴國忠

摘? ?要：在探析科學(xué)方法本質(zhì)以及科學(xué)觀念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，以“機械運動”教學(xué)為例，深度解讀教材和課程標準對應(yīng)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生深入理解知識的本質(zhì)與內(nèi)涵，實現(xiàn)觀念進階。

關(guān)鍵詞：科學(xué)方法；科學(xué)觀念；本質(zhì)內(nèi)涵；進階

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2023）3-0073-4

筆者有幸參加2022年杭州市初中科學(xué)優(yōu)質(zhì)課評比。此次賽課圍繞浙教版《科學(xué)》“參照物與機械運動的分類”的內(nèi)容展開，重視概念本質(zhì)探析，凸顯科學(xué)過程與方法，摒棄對教材知識的簡單堆砌，指向核心概念的發(fā)展，幫助學(xué)生建立對世界日趨完整的理解。

1? ? “科學(xué)方法”的本質(zhì)探析

科學(xué)方法是人類在認識自然和改造客觀世界的實踐活動中總結(jié)的途徑策略或行為方式。初中學(xué)段不僅要求學(xué)生掌握觀察、分類、比較等基本方法，還要學(xué)習(xí)下定義、模型、概括、實驗等綜合方法［1］。

如“分類”方法的教學(xué)關(guān)鍵不僅在于引導(dǎo)學(xué)生知道分類以及如何分類，還應(yīng)包括在此基礎(chǔ)上進一步思辨為何要將事物進行分類，使之意識到漫長歷史演變過程中，該方法是為客觀區(qū)分不同事物關(guān)系、反映復(fù)雜事物內(nèi)在聯(lián)系而逐漸形成的。

2? ? “科學(xué)觀念”的層次釋義

科學(xué)觀念是在理解科學(xué)概念、規(guī)律、原理的基礎(chǔ)上形成的對客觀事物的總體認識［2］，呈現(xiàn)出復(fù)雜、綜合、有層級、有結(jié)構(gòu)等特點。

2.1? ? 科學(xué)知識

科學(xué)知識是科學(xué)觀念形成的基礎(chǔ)，也主要包括科學(xué)、技術(shù)與工程領(lǐng)域的物質(zhì)、能量、結(jié)構(gòu)、功能等內(nèi)容［2］。本課聚焦機械運動、參照物等具體概念，從5～6年級學(xué)段基于經(jīng)驗層面對物體是否運動的判斷，轉(zhuǎn)向7～9年級學(xué)段基于科學(xué)層面對物體是否運動的判斷，指向從“運動觀”到“相對運動觀”的觀念進階。

2.2? ? 科學(xué)本質(zhì)

科學(xué)觀念是關(guān)于科學(xué)本質(zhì)及規(guī)律的認識，在了解和探索自然、獲得科學(xué)知識、解決科學(xué)問題的技術(shù)與工程實踐過程中，用變化、發(fā)展的觀念看待科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境之間的關(guān)系［3］，一般認為，科學(xué)本質(zhì)主要涉及科學(xué)知識、科學(xué)探究、科學(xué)事業(yè)等方面（表1）［4］。

不同歷史時期、不同的人對“運動”的理解過程存在差異，學(xué)生了解、完善、重構(gòu)核心概念的過程中，會發(fā)現(xiàn)自己的理解過程與科學(xué)家的概念研究歷程極為相似。在“動與不動”的質(zhì)疑思辨中，重新定義判斷物體是否運動必須選取參照物，才能逐漸領(lǐng)悟方法本質(zhì)。

2.3? ? 科學(xué)的價值

科學(xué)觀念指向“生活價值”的意義建構(gòu)，即科學(xué)觀念的應(yīng)用強調(diào)“理解”與“實踐”，通過知識與方法的雙重遷移，解釋自然現(xiàn)象、解決實際問題，并預(yù)測、指導(dǎo)、改造客觀事物。如運動和靜止的相對性，具有十分重要的實際意義；下定義、分類等科學(xué)方法，會使學(xué)科結(jié)構(gòu)更加明晰。

3? ? 教材解讀

3.1? ? 關(guān)注教材序言，解讀章節(jié)編排

教材章節(jié)序言從宏觀天體運動、微觀電荷運動、生物生命運動等自然現(xiàn)象得出共性——復(fù)雜。其中，本章起始節(jié)“機械運動”相對簡單，由少到多，由簡單到復(fù)雜，體現(xiàn)學(xué)習(xí)的進階，回答為何要學(xué)機械運動，進而上升為對事實經(jīng)驗與本質(zhì)規(guī)律日趨一致的“科學(xué)觀念”。

3.2? ? 深度解讀教材，挖掘內(nèi)涵外延

“運動和靜止的相對性”是第三章“運動和力”的難點，表面上圍繞核心概念的前概念、形式和例證等方面組織教學(xué)，實則思考解決三個問題：為何學(xué)習(xí)機械運動？為何學(xué)習(xí)參照物？為何對機械運動分類？深入挖掘知識內(nèi)涵和外延，使我們意識到學(xué)生學(xué)習(xí)的并不僅僅是知識本身，而是通過批判、質(zhì)疑、得出規(guī)律，將原來不成熟的認識轉(zhuǎn)化為成熟、正確的觀念。

3.3? ? 依標明確目標，顯化方法本質(zhì)

科學(xué)方法和本質(zhì)在課程標準與科學(xué)教材中并沒有明確顯現(xiàn)，而是隱含在知識背后。不同學(xué)生理解程度差異較大，要求教師不僅要通讀課標和教材，還要對文本逐字逐句地讀，讀出本義、讀出深意、領(lǐng)悟精髓，在實踐中落實課標要求，避免實踐中隱性、理論上顯性的教學(xué)誤區(qū)。通過分析，筆者將學(xué)習(xí)目標確定如下：

科學(xué)觀念：通過對經(jīng)驗層面判斷物體是否運動結(jié)論的批判，能夠進階到從科學(xué)層面判斷物體是否運動；

科學(xué)思維：通過對陌生概念下定義、依據(jù)標準對機械運動進行分類，領(lǐng)悟科學(xué)知識與方法的本質(zhì)內(nèi)涵；

探究實踐：通過小組合作、觀察、探究，得出正確結(jié)論，并對相關(guān)現(xiàn)象作出合理解釋；

態(tài)度責(zé)任：關(guān)注生產(chǎn)生活中的運動現(xiàn)象，解釋生活中的簡單問題。

4? ? 教學(xué)過程

4.1? ? 定義“運動”——為何學(xué)習(xí)機械運動

本質(zhì)剖析：機械運動是自然界中最基本、最普遍的運動形式，學(xué)生學(xué)習(xí)本章內(nèi)容之前，對“運動”的理解是基于經(jīng)驗層面的認識，尚沒有判斷物體是否運動的標準，容易出現(xiàn)判斷上的錯誤或疑惑。教師需要引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)層面理解蘊含在機械運動、參照物的定義中判斷物體運動的標準，認識世界運動的本質(zhì)。

教學(xué)片段1：如圖1是用頻閃照相機拍攝、記錄的人玩滑板的全過程，從圖中能觀察到人發(fā)生了運動。

師：圖中的什么證據(jù)支持你得出“人運動”這個結(jié)論？

生：人的空間位置變化了。

師：是通過與什么物體“比較”后得出的結(jié)論？

生：地面。

師：根據(jù)滑板實例的分析，你能否定義一個普遍適用的“運動”的定義，判斷任何情境下某一物體是否運動？

生：某一物體相對于另一物體空間位置發(fā)生變化，則運動。

設(shè)計意圖：學(xué)習(xí)不應(yīng)是直接告知知識的結(jié)果，而是通過觀察、研究世界，意識到運動及其變化具有共性規(guī)律，并用運動與變化的觀念進行普遍適用的概念描述，理解知識是人類在探索自然過程中歸納而得到的。

4.2? ? 模擬“運動”——為何學(xué)習(xí)參照物

本質(zhì)剖析：對于運動描述的相對性，學(xué)生起始可能有比較的意識，卻未有“參照物”的概念，當(dāng)遇到生活中看上去十分熟悉，卻有根據(jù)不同判斷標準而出現(xiàn)截然不同的描述時，便會完善、修正自己的理解，認識到知識的形成不是一蹴而就的，當(dāng)新的證據(jù)出現(xiàn)或無法解釋時，就要重新審視其合理性。

教學(xué)片段2：將教材“觀光電梯”的思考與討論轉(zhuǎn)化為模擬實驗，用燒杯、貼紙、小人模型分別代表觀光電梯、廣告牌、人，由A同學(xué)拉動繩子使燒杯向上運動（模擬電梯），如圖2所示。

第一次觀察：C，D，E，F(xiàn)四位同學(xué)想象自己站在地面上，觀察燒杯內(nèi)貼紙（廣告牌）發(fā)生的變化，把各自觀察到的現(xiàn)象告知B同學(xué)并記錄。

第二次觀察：C，D，E，F(xiàn)四位同學(xué)想象自己站在電梯里，觀察燒杯內(nèi)貼紙（廣告牌）發(fā)生的變化，把各自觀察到的現(xiàn)象告知B同學(xué)并記錄。

交流討論：交流4位同學(xué)的觀察結(jié)果是否相同；并討論完成任務(wù)單上的表格（表2）。

師：各物體在活動中分別承擔(dān)什么角色？

生：廣告牌是研究的物體（研究對象），其余是參與分析的對照物（參照物）。

師：分析廣告牌的運動情況，能得到哪些規(guī)律？

生1：廣告牌可以是運動的，也可以是靜止的。

生2：選取的與之比較的物體不同，運動結(jié)果的描述就會不同。

生3：必須選取參照物，才可以判斷研究對象是否運動。

師：上述選取的“參照物”是運動的還是靜止的？

生1：作為“與之比較的物體”，我們認為參照物是靜止不動的。

生2：如果以地面作為標準，這些“與之比較的物體”作為研究對象，既有運動的，也有靜止的。

師：請歸納判斷某個物體是否運動應(yīng)該有哪些過程？

生：首先是確定研究對象，二是確定參照物，默認它靜止，三是確定研究對象與參照物之間是否有空間位置改變，最后得出結(jié)論。

設(shè)計意圖：生活中的運動場景難以在課堂重現(xiàn)，為增強體驗感，借助模擬實驗促進學(xué)生理解，從本質(zhì)上領(lǐng)悟參照物對運動描述的重要性，理解參照物的選擇是任意的；為了研究方便，才往往選擇地面或者地面上不動的物體作為參照物；其次，選擇不同的參照物得到的結(jié)論可能不同，也可能相同。

4.3? ? 應(yīng)用“運動”——相對運動的實際意義

本質(zhì)剖析：日常生活中，學(xué)生對于“運動”的判斷往往不自覺地選擇靜止的地面作為標準，有建立“參照物”的意識，卻不清晰其價值意義、內(nèi)涵與外延，更無法理解運動描述的相對性。

教學(xué)片段3：飛機是重要的運輸工具，為保證安全，先要在地面上的風(fēng)洞內(nèi)模擬飛行，當(dāng)獲得的各種數(shù)據(jù)符合設(shè)計指標，才能進入空中試飛。

師：上述風(fēng)洞工作中運用了什么知識？

生：以地面為參照物，飛機并沒有運動，但是以流動的空氣為參照物，飛機是運動的。

師：你們認為風(fēng)洞還能檢測什么產(chǎn)品的性能？

生：汽車、航天器……

設(shè)計意圖：科學(xué)知識與人類生活密切相關(guān)，以風(fēng)洞為載體，引導(dǎo)學(xué)生思考、審視即便是一些非常基本的科學(xué)知識，在許多高新技術(shù)中也得到有效的應(yīng)用，體現(xiàn)知識具有價值且就在我們身邊。

4.4? ? “分類”思想——為何對機械運動分類

本質(zhì)剖析：分類是在比較的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的標準，將研究對象區(qū)分成不同種類的一種基本科學(xué)方法，可以更客觀地反映事物的內(nèi)在聯(lián)系?，F(xiàn)實生活中運動是錯綜復(fù)雜的，任何物質(zhì)都在運動，若要揭示運動的規(guī)律，需要進一步研究其共性與差異。

教學(xué)片段4：呈現(xiàn)四張動態(tài)圖片（過山車、高速公路、蜜蜂8字舞、臺風(fēng)眼）。

師：上述物體的機械運動有何不同？

生：汽車和過山車比較，速度大小和運動軌跡等要素不同。

師：如何研究如此復(fù)雜的運動？

生：分類討論。

設(shè)計意圖：一是能夠?qū)C械運動進行簡單分類；二是意識到分類實則是對事物共性與差異的深入研究，依據(jù)的標準不同，分類層級和結(jié)果也不同；三是幫助學(xué)生體會分類的意義和本質(zhì)內(nèi)涵，在掌握分類方法的基礎(chǔ)上理解分類思想，鼓勵養(yǎng)成分類的習(xí)慣。

5? ? 結(jié)? 語

科學(xué)本質(zhì)是可以通過教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生理解的。教學(xué)并不是簡單講授方法和本質(zhì)，而是通過對問題本質(zhì)的剖析，引導(dǎo)學(xué)生深入領(lǐng)悟“經(jīng)驗現(xiàn)象—科學(xué)方法—科學(xué)知識”和“科學(xué)知識—科學(xué)方法—科學(xué)應(yīng)用”的觀念進階，實現(xiàn)從“學(xué)習(xí)科學(xué)”向“探索本質(zhì)”的轉(zhuǎn)變。

參考文獻：

［1］陳志偉，陳秉初.中學(xué)科學(xué)教學(xué)論［M］.北京：科學(xué)出版社，2018：152-159.

［2］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：1，4.

［3］蔡鐵權(quán)，鄭瑤.物理觀念的內(nèi)涵、層次和架構(gòu)——關(guān)于物理觀念教育的思考［J］.物理教學(xué)，2019，41（6）：2-5，70.

［4］陳培蘭，林妹平，朱巧萍.基于科學(xué)本質(zhì)水平劃分落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)研究［J］.中學(xué)物理，2021，39（12）：15-18.

（欄目編輯? ? 李富強）

收稿日期：2023-01-05

基金項目：2022年杭州市基教教研課題“三層三環(huán)：初中科學(xué)課堂表現(xiàn)評價的學(xué)習(xí)新范式研究”（L2022202）。

作者簡介：李鴻（1992-），男，中學(xué)一級教師，主要從事初中科學(xué)課程與教學(xué)研究。