摘 要：教師課堂教學對學生科學本質(zhì)觀的形成有重要影響，LICC課堂觀察范式是一種有針對性的、專業(yè)的聽評課模式。采用LICC范式，設(shè)計物理科學本質(zhì)教育課堂觀察量表，并對九年級“歐姆定律”教學進行課堂觀察。觀察結(jié)果表明，科學本質(zhì)教學中存在內(nèi)容分布不均衡、教學層次比較單一等問題。為了提升教學質(zhì)量，提出了明確教學目標進行分層教學、還原科學概念歷史背景兩大策略，以更好地促進學生對科學本質(zhì)的深入理解。

關(guān)鍵詞：科學本質(zhì)教育；LICC課堂觀察范式；教學實踐

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）7-0086-4

20世紀以來，“科學素養(yǎng)”在多國課程標準、教學大綱和科學課程中逐漸占據(jù)重要地位，正確理解科學本質(zhì)是具備科學素養(yǎng)的重要特征［1］。 在提高全體學生科學素養(yǎng)這一新課程改革目標引導下，《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》從國家課程層面提出科學本質(zhì)教育內(nèi)容，指出應在學生認識科學本質(zhì)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和責任素養(yǎng)，促進學生物理學科核心素養(yǎng)發(fā)展［2］。然而，學生對科學本質(zhì)的認識受到年齡、教師教學、社會文化等多重因素的影響。本研究從課堂教學角度出發(fā)，以九年級“歐姆定律”的教學為例，深入分析教師科學本質(zhì)教學實踐情況，并優(yōu)化教學設(shè)計，旨在幫助學生準確把握科學本質(zhì)，從而提高科學素養(yǎng)。

1 物理科學本質(zhì)教育的內(nèi)涵

科學本質(zhì)回答了“科學是什么”的問題，Lederman［3］，Osborne［4］，McComas［5］等學者從不同視角提出了科學教育中科學本質(zhì)的內(nèi)容。對于科學本質(zhì)的界定，目前學界已形成相對穩(wěn)定一致的觀點，即從科學知識、科學探究和科學事業(yè)三個方面進行討論，這種理解基本涵蓋了科學哲學、科學社會學、科學史等領(lǐng)域的研究成果?？茖W知識強調(diào)科學以觀察和經(jīng)驗為基礎(chǔ)，是人類運用想象力和創(chuàng)造力建構(gòu)出來的對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)展和進步的?？茖W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)、檢驗求證、得出和解釋結(jié)論等過程?？茖W事業(yè)認為科學具有社會性，是一項包含個人、社會和機構(gòu)三個維度的事業(yè)，與人類社會發(fā)展有密切關(guān)系。

物理學科核心素養(yǎng)是科學素養(yǎng)在具體學科中的體現(xiàn)，正確認識科學本質(zhì)有助于學生理解物理學的思想與觀點進而形成物理觀念，理解和掌握科學方法進而培養(yǎng)科學思維。同時，科學本質(zhì)構(gòu)建了科學探究的概念框架，為科學態(tài)度與責任提供了理論基礎(chǔ)［6］。因此，物理課程中的科學本質(zhì)教育不僅要考慮科學知識的本質(zhì)，還應結(jié)合科學方法論、科學社會學等研究成果，考慮科學探究的本質(zhì)和科學事業(yè)的本質(zhì)（表1）［1］。

2 LICC課堂觀察范式

有學者針對傳統(tǒng)聽評課存在的聽課無合作、評課無依據(jù)、聽評課無研究的問題，提出LICC課堂觀察模式［7］，模式包括4個要素：學生學習（Learning）、教師教學（Instruction）、課程性質(zhì)（Curriculum）和課堂文化（Culture）（圖1）。每個要素分解成5個視角，每個視角分解成3～5個觀察點，形成“4要素20視角68觀察點”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)相應的量表，不必局限于全面覆蓋所有68個觀察點。

LICC課堂觀察范式的有效實施包括三個持續(xù)階段，即課前會議、課中觀察和課后會議。課前會議階段，授課教師就即將進行的教學內(nèi)容進行說課，觀察者依據(jù)觀察任務(wù)開發(fā)針對性觀察工具。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行實地觀察和關(guān)鍵性證據(jù)收集。課后會議階段，觀察者定性或定量分析課堂觀察結(jié)果，授課教師進行教學反思，最后圍繞觀察點提出針對性的教學改進策略和建議。這樣的設(shè)計為系統(tǒng)的、有依據(jù)的、針對性的課堂觀察和反饋提供了一套程序和技術(shù)，改善了學生的課堂學習［7］。目前，喻奇林［9］、湯中岳［10］、張競［11］等已在中學物理教學中進行了LICC課堂觀察范式的實踐，所開發(fā)量表具有內(nèi)容多樣、設(shè)計靈活和針對性強的特點，實現(xiàn)了聽評課從“感覺型”向“證據(jù)化”的轉(zhuǎn)變，在實現(xiàn)教學目標的同時促進了教師專業(yè)成長，充分體現(xiàn)了LICC范式對提高課堂教學質(zhì)量的作用。

3 LICC課堂觀察實踐下的科學本質(zhì)教學呈現(xiàn)與問題

教材是知識的重要載體，而構(gòu)建真實情境的課堂教學是將知識活化為素養(yǎng)的重要手段［12］，學生對科學的認識不能脫離科學發(fā)展的情境?！读x務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》的課程理念提倡注重科學探究，強調(diào)通過真實問題情境，引導學生不斷探索，發(fā)展核心素養(yǎng)［13］。因此，在科學本質(zhì)教學實踐中，教師如何使用教材、創(chuàng)設(shè)何種情境以及采用何種教學方法決定著課堂教學能否影響學生對科學本質(zhì)的認識和理解，從而培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

為了了解教師如何將科學本質(zhì)內(nèi)容融入物理課堂教學，并借助具體教學活動幫助學生正確把握科學本質(zhì)，本研究在深入理解物理教育中的科學本質(zhì)內(nèi)涵以及LICC課堂觀察范式后，將觀察點聚焦于“課程性質(zhì)”這一要素，從“內(nèi)容”和“實施”兩個視角出發(fā)設(shè)計了觀察量表，對滬粵版九年級上冊第十四章第2節(jié)“歐姆定律”一課進行觀察，詳細記錄并統(tǒng)計了教師在教材處理、預設(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本質(zhì)教育情況如下：

（1）重視培養(yǎng)學生對科學探究過程的認識和理解。在設(shè)計電路圖這一教學活動中，保證學生參與實驗設(shè)計過程，培養(yǎng)學生交流合作意識，同時對不同實驗方案作出評價，強調(diào)科學方法的多樣性。在演示“探究電壓、電阻和電流關(guān)系”實驗中，主要通過談話法和演示法帶領(lǐng)學生經(jīng)歷質(zhì)疑、提出問題、收集證據(jù)及歸納結(jié)論過程，同時多次考查學生對控制變量法的理解和運用，培養(yǎng)學生的證據(jù)意識。分析實驗結(jié)果時，在推導數(shù)據(jù)關(guān)系的基礎(chǔ)上補充U-I圖像內(nèi)容，強調(diào)數(shù)學工具在物理研究中的重要性。

（2）科學知識維度的科學本質(zhì)教學內(nèi)容比較充分，但教學過程中學生參與度不高。該堂課主要教學內(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)容和物理學史，創(chuàng)設(shè)合理的教學情境進行講授。但課堂中講授該部分內(nèi)容時，與學生互動程度不高，只在介紹歐姆定律發(fā)現(xiàn)過程的相關(guān)物理學史時觀察到學生抬頭率上升?？紤]到本節(jié)課教學重點為探究歐姆定律，因此科學知識的教學內(nèi)容比重略低于科學探究也在合理范圍之內(nèi)。

（3）科學事業(yè)維度的科學本質(zhì)教育有所欠缺。在科學教育的過程中，科學事業(yè)的教育同樣重要，它有助于學生了解科學知識與科學探究之外的領(lǐng)域，如科學家的工作環(huán)境、科學研究的社會意義以及科技發(fā)展對社會的影響。然而，在這節(jié)課中，關(guān)于科學事業(yè)的教育僅限于在討論歐姆定律實驗時提到了實驗設(shè)備的局限性所導致的挑戰(zhàn)，而對于科學與技術(shù)、社會之間更為廣泛和深入的聯(lián)系卻未作進一步探討。授課教師基本上遵循了教材的結(jié)構(gòu)順序進行教學，導致關(guān)于科學事業(yè)的內(nèi)容只能在課堂的最后部分簡要提及。通過對學生和課堂實際情況的分析，發(fā)現(xiàn)時間限制是阻礙充分挖掘這部分內(nèi)容教學價值的主要原因。

4 對科學本質(zhì)教學的審辨性反思

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

科學本質(zhì)的課堂教學應圍繞教學目標展開，歐姆定律的探究過程強調(diào)科學探究素養(yǎng)培養(yǎng)，但對科學知識和科學事業(yè)的教育也不容忽視?！皻W姆定律”屬于規(guī)律課，確立科學本質(zhì)教學目標可從物理規(guī)律的提出、建立、確認和應用4個階段切入［1］。若對上述課堂觀察結(jié)果所反映出來的問題進行改進，可以通過介紹歐姆對電壓與電流關(guān)系的探索過程，揭示科學研究的動力是對自然進行解釋；通過帶領(lǐng)學生經(jīng)歷歐姆克服儀器不足的探究過程，體會技術(shù)對科學的影響以及科學研究中的創(chuàng)造性；通過介紹歐姆研究成果的影響，體現(xiàn)科學是一項社會事業(yè)，科學研究成果需要公開并經(jīng)過同行評議，借此彌補該堂課科學事業(yè)教育的不足，等等。

科學本質(zhì)的課堂教學根據(jù)顯性教學和隱性教學的結(jié)合程度可以劃分為不同層次。教學時可以在知識學習中滲透科學本質(zhì)教育，也可以適度點撥，并對科學本質(zhì)進行討論，還可以對重點概念、規(guī)律的發(fā)展以及物理學史上的重要實驗進行重點凸顯［1］。課堂教學中還應考慮學生的年齡特點及對學生科學本質(zhì)認知水平的要求?？紤]到初中階段重視科學探究的本質(zhì)，更注重傳統(tǒng)實證主義科學本質(zhì)內(nèi)容的教學，且對科學本質(zhì)的要求更多處于記憶和理解水平，因此可以對科學探究的內(nèi)容采用顯性教學，并考查學生探究技能的運用，對科學知識和科學事業(yè)的內(nèi)容則采用隱性滲透或顯隱性結(jié)合的方式，使學生對科學知識的建構(gòu)、科學史的發(fā)展和科學與社會的關(guān)系有所認識。

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

雖然教材是教師進行課堂教學的重要參考資料，但是教材呈現(xiàn)的邏輯體系與物理學史中知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程是有所不同的［14］。借助物理學史還原科學家的探究過程，不僅能培養(yǎng)學生對科學探究的認識，還能結(jié)合科學家人物性格、社會文化背景和技術(shù)條件等，進行科學事業(yè)教育。在Matthews提出的“歷史—探究”教學方法的基礎(chǔ)上，有學者提出科學本質(zhì)課堂教學“歷史—探究—反思”外顯教學模式，通過呈現(xiàn)、啟發(fā)、歷史上的探究實驗、開展科學探究活動、科學觀點與實驗驗證、對歷史/當前探究活動的反思6個階段進行科學本質(zhì)課堂教學［15］。本研究采用這一教學模式，針對課堂觀察結(jié)果反映的問題，以歐姆定律背后的故事為主要物理學史脈絡(luò)［16］，創(chuàng)設(shè)多樣的教學情境，對“歐姆定律”一節(jié)的教學模式進行了優(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、精準發(fā)現(xiàn)和解決課堂教學問題的思路，促進了教師的專業(yè)成長，也促進了授課者和聽課者、評課者之間的合作交流，其最終受益者是學生，體現(xiàn)了“以生為本”的教育理念。

本研究借助LICC范式對科學本質(zhì)教育進行課堂觀察，并從觀察結(jié)果出發(fā)，對教學過程中存在的科學本質(zhì)各維度內(nèi)容不均衡和教學層次單一的問題進行教學設(shè)計優(yōu)化，是有針對性聽評課的一種實踐。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，以期進一步完善科學本質(zhì)課堂教學研究的理論和實踐，為教師教學提供參考。

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