多元视角下的中学理科教材分析，本文主要内容关键词为：理科论文,视角论文,教材论文,中学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
目前，世界各国的基础教育领域中理科教育的核心任务是对学生科学素养的培养[1]。《基础教育课程改革纲要（试行）》也明确提到，要将培养学生的科学素养作为新课程的培养目标。中学理科课程的目标是依据新课程的上述培养目标制定的，培养学生的科学素养是每一门理科课程责无旁贷的任务[2]。科学素养是一个含义广泛的概念，一般来说，科学素养是指人们对于科学的本质、目的及其局限性的理解，并伴随着在一定程度上对于重要的科学思想的理解[3]。教学作为教育的基本形式，应担负起培养学生科学素养的责任，这是其最基本的规定性价值。教学包含三个基本的构成要素，即教师、学生和教学内容[4]。其中，教学内容是教师和学生活动的客体，是教育目标和教学任务的具体表现。学生在教学中获得发展，主要是掌握教学内容、把教学内容内化为自身的知识与能力，进而提高自身素养的过程[4]。 中学理科包括物理、化学、生物等学科，这些学科除自身的学科属性外，还表现出一些共同的特征，包括学科内容的系统性、思维方法的科学性、课堂教学的探究性等。为了提高理科教学的有效性，促进理科教学对高中生科学素养的培养，有必要对高中理科教材进行深入透彻的分析与挖掘。高中理科教材的呈现状况直接决定了教师把什么内容以什么样的方式教给学生，进一步影响高中生科学素养的培养。 一、教材分析维度的确定 在学生的科学素养中，最重要的就是对科学的本质、目的及其局限性的理解。调查表明，在教学中，高中教师认为能够体现科学本质的最重要的三项内容是科学方法、科学知识以及科学探究[1]。其中，科学知识和科学方法组成了高中理科各学科的教学内容，而科学探究表明，无论是学生的学习还是教师的教学，对于高中理科的教与学，最重要的就是要以探究的形式将科学知识与方法有机地组织起来并呈现于教学中。通过探究，提高学生对科学知识与方法的理解，锻炼学生运用科学知识与方法解决实际问题的能力，并最终提高学生的科学素养。那么，如何在高中理科的教学中进行探究呢？这就要求教师选择和运用恰当的教学策略，遵循科学内容的发展规律和学生理解、掌握教学内容的过程，来循序渐进地进行探究教学。本研究分析高中理科教材的角度确定为三个方面，即科学知识、科学方法和教学策略。前两个是关于“教给学生什么内容”的问题，第三个是解决“以何种方式教给学生”的问题。 物理作为高中理科学科之一，在培养学生科学素养的过程中，扮演着不可或缺的角色。笔者从分析高中物理教材入手，并以物理学中最重要的领域之一——电磁学为对象，来分析高中理科教材的呈现状况，以帮助教师从侧面了解理科教学问题，特别是了解高中理科教材的呈现对培养学生科学素养的影响。 值得注意是，虽然对教材的理解有广义和狭义之分，在本研究中，教材即指教科书。笔者选择了四套现行的高中物理教材进行分析，分别是《普通高中物理标准试验教科书·物理》选修3系列（简称人教版）[5]、《全日制普通高级中学教科书·物理》（简称北师版）[6]、《新概念高中物理读本》（简称新概念读本）[7]、美国高中主流理科教材《科学发现者·物理——原理与问题》[8]。前三种教材是目前国内使用面较大、影响较广的教材。选择美国教材会帮助教师做对比，通过比较分析物理教材的呈现方式及其对教学的影响。 二、科学知识角度的教材分析 高中理科的不同学科包含了不同的科学知识，就物理学而言，学科知识最基本的构成要素是物理概念和物理规律。除了物理概念和规律，在学科知识中，还包含这些概念和规律的应用等。如在电磁学中，共包括静电场、磁场、恒定电流、电磁感应、交流电路、电磁波及传感器等内容，其中静电场、磁场、恒定电流、电磁感应是电磁学的主要内容，是整个电磁学体系的核心与主干，本研究着重分析这四个内容在不同版本教材中的呈现状况。 分析四个版本教材中“静电场”、“恒定电流”、“磁场”和“电磁感应”在概念、规律及其应用等方面的呈现发现，不同版本教材在内容量方面存在差异。但对于基本概念和规律而言，内容量的差异只能反映呈现状况，并不是越多越好或者越少越好，只要涵盖课程标准中规定的高中生应该掌握的概念和规律即可。重要的是，学生能够利用这些概念和规律，去解决具体的问题，解释相关的物理现象，只有这样，才算学懂了概念和规律。 分析四个版本教材中关于概念、规律的应用及相关物理现象这一内容的呈现，国内的三套教材表现出一些共同的特点：大部分对于概念或规律的应用以及提到的物理现象，都是假设或抽象的物理情境，缺乏跟实际生活的联系；通过实验来解决问题、探索知识的内容设置较少，而物理学恰恰是一门实验科学，教材呈现出这样的特点，对于学生实验能力的培养是一种缺失。在美国主流教材中，每一章都设有起步试验、迷你试验和系统的实验。另外，在这套教材中还设置了大量真实的现实情境，来提出跟物理概念和规律有关的问题，引导学生思考和解决问题。例如，在美国主流教材中，“电能和其他形式能量的相互转换”这一内容的呈现，是通过一个完全真实的情境，提出在电能传输中“如何才能降低焦耳热损耗”的问题，然后引导学生利用焦耳定律公式，解决了这个实际问题。北师版对于这一内容的处理，则只是通过问题和公式进行了简短的叙述。相比较，通过利用规律解决实际问题的方式更有利于学生科学素养的培养。 三、科学方法角度的教材分析 在高中物理的教学内容中，除了上述科学知识外，还有一部分非常重要但常常被忽略或者以隐性方式存在的内容，即科学方法。在物理学中，科学方法是研究物理概念、总结物理规律、描述物理现象和实施物理探究时所应用的各种手段与方法[9]。尽管这些显性的科学知识与隐性的科学方法呈现方式不同，但它们是密不可分的。一方面，科学方法是不同的科学知识间建立起联系的纽带；另一方面，科学方法在科学知识建立的过程中，对学生科学素养的培养起着决定性的作用。但是，科学方法在教材中通常都是通过隐性的方式建立各科学知识间的联系。因此，研究高中理科教学内容的教材呈现，首先要寻找能够将这些隐性内容显性化的方法，并尝试挖掘出“隐藏”在教材中的这些科学方法。 张宪魁等学者通过大量的理论与实践研究，归纳总结出了“物理科学方法因素判定原理”，即在物理学知识点的建立、引申和扩展中，知识点以及各知识点之间的连接处（称之为“键”），一定存在物理科学方法因素[9]。其中，物理科学方法因素是指在教材中研究物理学所应用的各种基本方法，如观察、实验、分析、综合、归纳、演绎、类比、理想化方法等，知识点的连接处则是指知识点建立与发展过程中，沿横向或纵向由一个知识点发展到另一个知识点的过渡处，称之为“键”，如同人身上骨骼之间接连处的肌腱一样[9]。本研究运用这一判定原理，以电磁学中“静电场”这一内容为例，通过梳理教材中知识点间的“连接处”，尝试挖掘教材中隐性的科学方法。 研究发现，虽然各版本教材都是以隐性的方式呈现科学方法的，但是不同版本的教材间依然存在差异。如对于“电荷”这一概念的引入，北师版是直接给出的，人教版运用了归纳法，而新概念读本和美国主流教材则是通过实验法和归纳法两种方法进行呈现；对于从电场强度到电场线的过渡，人教版运用了图像法，北师版运用了模拟法，新概念读本采用的是实验法和图像法相结合的方法，而美国主流教材则是通过图像法、实验法及观察法来呈现。 四、教学策略角度的教材分析 教材是教师教学和学生学习的重要依据，而教师的教学不仅需要考虑学生理解和掌握知识的心理过程，还需要考虑学生能力的培养以及科学素养的形成，学生从接触知识到了解知识、理解知识再到应用知识甚至发展能力等都是需要经历若干阶段的，这决定了教师的教学需要运用恰当的教学策略分阶段进行。 物理学中最基本的内容是物理概念和规律，它们是其他物理内容的出发点。通常情况下，物理概念教学过程分为四个阶段：创设情境，引导学生发现问题，激发学生学习的内在动机；选择适当的实验和事例，使学生获得必要的感性认识；重视物理科学方法，实现从感性到理性认识的“飞跃”；认真选择物理问题，使学生学会运用概念。物理规律教学过程分为三个阶段：创设情境，认识物理现象；建立物理规律，理解物理意义；应用物理规律，促进深入理解[2]。 既然教学需要遵循一定的过程，教材又是教师教学的依据和参考，那么，教材对于物理概念和规律的呈现也应按照相应的阶段进行，每个阶段都有不同的任务，每个阶段对于学生掌握、理解概念和规律都发挥着重要的作用，因此，教学每个阶段都应灵活运用恰当的教学策略。教材要为每一个教学阶段提供相应的内容和素材，以帮助教师和学生更好地利用教材，进行教与学的活动。 对基本概念各阶段的呈现，各版本教材都存在不同程度的缺失，尤其是问题引入和获得感性认识的阶段，除了美国主流教材，国内的教材都有较为严重的缺失；对基本规律各阶段的呈现，除了新概念读本，其他三个版本教材虽有所缺失，但并不严重。即使有所呈现的阶段，各版本教材表现情况也参差不齐。如涡流、自感、互感这几个概念，在四个版本教材中都有所呈现，但是人教版、北师版、新概念读本，基本都是通过理论叙述或者直接给出概念，而美国主流教材，是通过一个具体应用实例的工作原理的解释，来引出概念（灵敏天平、电动机反电动势、变压器工作原理的叙述）。 基于上述三个角度的分析发现，尽管各版本教材在科学知识的内容量方面存在差异，但高中理科教学是基于课程标准的教学，教师在内容量的把握上还是以课程标准为准。而与科学知识相关的生活情境和现象，则需要教师通过对比分析不同的教材，并根据具体情况，进行筛选和组织。对基于科学知识的现实问题、生活生产现象的呈现，既可以是抽象的教学情境，也可以是与科技、生产、生活等紧密联系的真实的现象与问题，而后者对于学生建立起科学知识与现实的联系、对于学生解决现实问题能力的提升及科学素养的培养发挥着非常重要的作用。分析发现，人教版等国内教材在这方面相对比较薄弱，这就要求教师在选择、组织、实施教学时，应有意识地做出调整和补充。 科学方法在教材中通常都是以隐性的方式“隐藏”于科学知识中，很少或不会明确指出所运用的科学方法，加之教师不能有意识地关注这些内容，就会导致科学方法在高中理科教学中的缺失，这对于学生能力的培养、科学思维的锻炼等都十分不利。因此，教师要通过有效的途径与手段，全面设计、组织、实施科学方法的教学。此外，即使做到了对教材的全面理解，教师在教学中，也不能完全地依赖教材，对于一些教材无法提供的真实情境与问题，教师要及时关注各方面的资料，注重教学内容与生活、生产、科技等的密切联系，将那些鲜活真实的现实情境带入课堂，为学生搭建从“试题”走向真实世界的桥梁，帮助学生完成从“会做题”到“懂科学”的顺利过渡。