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物理科学方法教育的重要性已经得到物理教师的认同,许多老师在日常教学中自觉地进行着“知法并行”等方式的科学方法教育。教了不等于学了,学了不等于学会了,我们需要评价来判断学生学得怎么样、学了多少。良好的评价能够呈现评价对象的优势和不足,具有刺激人的主体意识,激发人的行为动机,调动人的积极性和创造性的功能。
近两年,我们在实践中主要通过访谈、表现性评价、前测后测等方式对科学方法教育的成效进行评价,从而促进科学方法教育的学与教。
1运用访谈,了解学生对科学方法内涵的理解
要调查学生对科学方法的理解究竟达到什么程度,需要调查和访谈,这在科学方法启蒙的时候特别有效。可以防止学生只知道科学方法的“名”而不求其“实”。
案例1研究杯子口径对回形针数目的影响
在苏科版绪论第二节的内容是“体验科学探究”。教材上安排的探究活动是“装满水的杯子里还能放进多少回形针?”(取一个杯子,在里面装满水,将回形针轻轻地放入水中,观察水是否溢出。)老师经过加工,设计成包含科学方法教育的探究活动——“影响放入装满液体的杯中的回形针数目的因素有哪些?”
学生猜想的因素有:(1)回形针的大小;(2)液体的种类;(3)杯子口径的大小。
[TP6CW22。TIF,Y#]
师:这些都是可能影响放进杯中(装满水)回形针个数的因素,需要逐个研究。现在,老师这里有三个杯子(图1),A中装满硫酸铜溶液,BC都装满水,AB是一样型号的杯子。你们看看,选择哪两个杯子适合研究第三个猜想(口径的大小)?请在练习本上写出你的想法。
老师巡回收集评价信息,统计下来,发现选BC的有23人,选AC的有7人。
老师说:好,我支持大多数人的观点,应当将BC进行比较。要研究口径大小对回形针个数的影响,只能改变口径的大小,另外两个因素都不能改变。举个例子,一间黑暗的房间里有一根香蕉,马、猴子、狗三只动物在门口。为了观察哪只动物喜欢吃香蕉,我们每次放进来一只动物,开灯,观察香蕉是否存在。不能同时放进三只动物,否则,我们也不确定是哪只动物吃掉了香蕉。这要求我们一次只改变一个因素。这种研究物理问题的方法叫“单因素研究法”,也叫控制变量法,大家明白了吗?
学生频频点头。
看起来,学生对“只能改变一个因素而其他因素应当保持不变”是理解了。是不是真的这样,还需要进一步访谈。于是,下课后,我们邀请了四位学生进行对话。
师:(生A)你为什么认为要选B跟C来研究“放入装满液体的杯中的回形针数目与杯子口径的关系”?
生A:我认为BC也可以。
师:你原来不是选AC的吗?
生A:是的。AC的口径也是不同的,为什么不可以呢?
师:谢谢你。谁还有不同的意见?
生B:我认为AC不可以。因为他们的口径不同,液体种类也不同,最后不知道是哪个因素影响的。
师:你同意他的观点吗?
生A:一次研究两个因素不是更快捷吗?
生B:不可以!这种科学方法有一个名称叫“单因素研究法”,意思就是一次只能改变一个因素。
生A:啊,原来“单因素”是这个意思。我明白了。
在接触一种新的科学方法的时候我们都要进行类似的访谈,如比值法、放大法、转化法等,对科学方法的“软着陆”进行评价。访谈中老师通过延迟评价和追问依据,可以判断学生掌握物理科学方法的程度。如果看到答案对了就停止追问,就可能错过了探明学生对科学方法了解程度的机会,也错过了让学生进一步向错误学习的机会。
访谈能够探明学生是如何思考以及掌握到什么程度,这类似于心理医生。同时,教师也可以使用分层抽样的技术,在学优生、中等生和学困生中各抽取2~4 名学生,进行深度访谈,以便深入地把握学生情况。访谈后我们给老师提供了教学建议:人们往往对挂在嘴边的东西一无所知。在科学方法教育刚启蒙的时候,先不要急于给出名称,防止学生口里喊着“控制变量法”而实际操作却没有控制变量的意识,要给学生先认识 “一个人”性格、爱好的机会,然后介绍“这个人”的名字,这就是科学方法的“软着陆”。以控制变量法为例,第一章渗透时多花点时间谈具体如何操作,到第二章的时候才点出它的名称来“显化”。如今的教育更需要一种沉静,千万不要急躁,这才是适合我国的国情科学方法教育的启蒙。
2利用表现性评价,判断科学方法教育的成效
案例2实验的精髓在于控制
一位老师在学生学习了八年级《物理》第一章之后,专门介绍了“科学方法表演大赛”的几个片段。表演者是学生,裁判也是学生,老师是顾问。
[TP6CW23。TIF,Y#]
片段1:小明和小红在鱼缸边玩耍,鱼儿被吓跑了,如图2所示。小欣认为是他的动作吓跑了鱼儿,大军却认为是他们的声音惊走了它们。请你设计一个实验方案帮助他们做出判断。
一位学生上台,他双手拍击,鱼游动了。他宣布,是“动作吓跑了鱼儿”。裁判亮出红牌。
另一位同学上台,他双手假装拍击(有拍击动作但没有拍击声音),鱼游动了。他宣布,“动作的确可以吓跑鱼儿”。 裁判一致打出满分“100”。
[TP6CW24。TIF,Y#]
片段2:播放著名特级教师黄恕伯老师在《三位教育家的欢乐课堂》(小崔说事)中用简单的吸管、易拉罐、杯子等物体来演示生活当中有关力学、声学等方面的知识,然后,老师取出一个饮料罐,上面打了三个孔(如图3)。
请学生来表演:如何操作才能研究孔的大小对音调有无影响?如何操作才能研究孔的位置对音调有无影响?
学生走上台,他解释说,“我来研究孔的大小对音调的影响”,他将A、B、C三个孔都堵住,只松开A,吹出声音;再都堵上,只松开B。裁判一致打出满分“100”。 另一个学生上台,他第一次同时将A、B堵住,吹出声音;第二次同时将B、C堵住,吹出声音。操作完毕,他解释说,第一次,让气流从C孔出,第二次让气流从A孔出,前后两次保持孔的大小不变而只改变孔的位置。这就是控制变量法的运用。裁判同样一致打出满分“100”。
表现性评价就是通过现场完成任务的操作表现来给予评价,如完成一个实验,展示一种操作等,它是对学生能力尤其是“做”的能力的直接评价。知识有三种,事实性知识、方法性知识和价值性知识。事实性知识侧重于记忆,适合于“记中学”,价值性知识侧重于反思,适合于“悟中学”,而科学方法显然属于方法性知识,需要在做的过程中去学习,适合于“做中学”。学生在做的过程中,能够展示出对科学方法的理解,我们根据学生的表现也能够判断出教学的成效。这种运用表现性评价来促进学生的学习的方式,对于学生来说,是一种极大的激励和展示。
在利用表现性评价来判断物理科学方法渗透的效果时,要注意以下几点:(1)确保评价任务与评价目的的高度相关。要测量学生对控制变量法的理解,交流的主题应该是“控制变量法的使用”,并提供相应器材。对于学生来说,任务要简单明了,不要出现大段的阅读。如果是阅读就可能展示的是阅读能力,而不完全是操作科学方法的能力了,我们把这里的“阅读能力”叫做“无关目标”。所以,要始终把注意力放在评价的目的上,尽量避免“无关目标”的干扰,保证所设计的任务与评价目的高度相关;(2)评价任务要真实。这里所说的“真实”是指表现性任务应尽量接近实际生活情境中的任务原型。比如,研究“孔的大小对音调有无影响”,一吹,自然就能给出真实的答案,真实的评价任务具有丰富的趣味性,这对学生理解和亲近科学方法也是有好处的;(3)展示时要扬长避短。有的学生表达能力好,就让他解说;有的学生不善于文字表达却善于动手,就让他操作。采用多种评价指标,针对不同学生做出不同的反馈,使学生的潜力得到最佳的发展。
3运用前测后测,分析科学方法教育的进步度
工作室一位老师要进行《摩擦力》的教学,我们结合这一节内容做了前测和后测,以此来判断科学方法教育的成效。前测试题是在课前学生预习本节内容后交给学生,让他们完成,执教老师根据前测结果分析后设计了本节教学;后测试题是下课后发给学生,完成后马上收集以便进行分析。
案例3《摩擦力》教学的前测与后测
前测试题:老师问:摩擦力可能与哪些因素有关?生说:“重力”。老师与学生握手(用力捏住),“请把手缩回去,能抽回去吗?哦,抽不回去?我手的重力增加了吗?”生:(齐)没有。师:摩擦力大小与重力有没有关系呢?生:没有关系。
这里控制变量法的运用正确吗?有什么漏洞?
在课堂上,老师结合教学实际安排学生对“前测试题”进行了讨论,让学生明白了要研究重力对摩擦力的影响,就应当[HJ1。3mm]保持相关因素不变而只改变重力。这样得到的结论才是可靠的。
后测试题:为证明跳蚤的听觉在脚上,一位实验者做了如下实验。把一只跳蚤放在实验台上,然后冲跳蚤大吼了一声,跳蚤跳了起来。将它的脚割掉一只,再冲跳蚤同样地大吼了一声,跳蚤又跳了起来!……最后把它的脚全部割掉,再冲跳蚤同样地大吼了一声,跳蚤不跳了!于是得出结论:跳蚤的听觉在脚上。
我们可以把这位实验者的实验证据记录在表1中。这位实验者得到的结论可靠吗?从表1中可以得出什么结论?
在对前测后测经过数据分析后,我们将相关结果填入表2中。
[HT6][JZ]表1[BG(!][BHDFG2,WK4,K10,K5W]
场合[]先行情况[]结果
[BHD]1[]有脚、有吼声[]跳
[BH]2[]没脚、有吼声[]不跳[BG)F]
[JZ]表2科学方法教育效果的前测与后测
[BG(!][BHDFG2,WK6,K19ZQ,K4W]
目标[][JZ]目标1[]目标2
[BHD]前后测试题[]见案例3[HJ*4][]…
[BHG4*2]前测[]认为正确的占85%,认为不正确的占15%。即便认为不正确的,也说不出漏洞在哪里。[]…
[BH]后测[]认为结论可靠的占30%,65%的认为不可靠,5%的认为无法判断。有60%的学生写出了不可靠的原因。[]…
[BHG6]进步度分析[]经过前测,老师知道学生的关键困惑在哪里,所以教得精准;学生在错误之后,知道了控制变量的精髓在于“控制”:改变一个因素,保持其它因素不变。[]…[HJ3mm][BG)F][HJ]
后测中,有60%的学生写出了该实验能够得出的合理结论:脚对跳蚤的起跳有影响而不是声音,因为改变的因素是“脚”而不是“声音”。原来有15%的学生对控制变量的理解比较到位,后来提升为65%,后测-前测=进步度,本节课的进步度达到了50%,这是一个可喜的变化。随着对进步度原因的分析,我们发现,前测对于教师的教学提供了可靠的学情分析,帮助老师将学生的核心困惑确定为教学的关键内容,让科学方法教育做到了“以学定教”。 通过前测和后测,确凿的证据证明了这一节的科学方法教育是富有成效的。
在实践中我们发现,对前后测要注意以下问题:(1)题目的认知水平要与课程目标一致,不能太难或太容易从而让检测无效;(2)后测与前测的认知水平要相当,但在素材上要注意变化,避免因为上课做过而会做,而要测量出学生因为掌握科学方法而会做;(3)前测的结果应当用来设计科学方法的教学,教学应该建立在前测的基础上确定教学的起点和关键内容。
物理科学方法的教育离不开评价。启蒙阶段,运用访谈,既能评价物理科学方法教育的成效又可以促进学生对科学方法内涵的理解;在提升阶段,可以通过表现性评价,既能判断学生的掌握情况又可以激发学生的学习兴趣;在日常阶段可以通过前测和后测,既能帮助我们确定学习的起点又能清楚地知道学生一节课或者一个阶段后的学习效果。这样的评价,是为了学生学习的评价,不仅检验了学习的效果,而且能引领、促进学生对科学方法的理解。
【江苏教育科学“十二五”规划课题《初中物理探究教学中证据意识培养的实践研究》成果,编号D2011/02/522;中国教育学会物理教学专业委员会2013—2016重点课题《适合我国国情的科学教育方法理论与实践研究》成果,编号ZD145】
近两年,我们在实践中主要通过访谈、表现性评价、前测后测等方式对科学方法教育的成效进行评价,从而促进科学方法教育的学与教。
1运用访谈,了解学生对科学方法内涵的理解
要调查学生对科学方法的理解究竟达到什么程度,需要调查和访谈,这在科学方法启蒙的时候特别有效。可以防止学生只知道科学方法的“名”而不求其“实”。
案例1研究杯子口径对回形针数目的影响
在苏科版绪论第二节的内容是“体验科学探究”。教材上安排的探究活动是“装满水的杯子里还能放进多少回形针?”(取一个杯子,在里面装满水,将回形针轻轻地放入水中,观察水是否溢出。)老师经过加工,设计成包含科学方法教育的探究活动——“影响放入装满液体的杯中的回形针数目的因素有哪些?”
学生猜想的因素有:(1)回形针的大小;(2)液体的种类;(3)杯子口径的大小。
[TP6CW22。TIF,Y#]
师:这些都是可能影响放进杯中(装满水)回形针个数的因素,需要逐个研究。现在,老师这里有三个杯子(图1),A中装满硫酸铜溶液,BC都装满水,AB是一样型号的杯子。你们看看,选择哪两个杯子适合研究第三个猜想(口径的大小)?请在练习本上写出你的想法。
老师巡回收集评价信息,统计下来,发现选BC的有23人,选AC的有7人。
老师说:好,我支持大多数人的观点,应当将BC进行比较。要研究口径大小对回形针个数的影响,只能改变口径的大小,另外两个因素都不能改变。举个例子,一间黑暗的房间里有一根香蕉,马、猴子、狗三只动物在门口。为了观察哪只动物喜欢吃香蕉,我们每次放进来一只动物,开灯,观察香蕉是否存在。不能同时放进三只动物,否则,我们也不确定是哪只动物吃掉了香蕉。这要求我们一次只改变一个因素。这种研究物理问题的方法叫“单因素研究法”,也叫控制变量法,大家明白了吗?
学生频频点头。
看起来,学生对“只能改变一个因素而其他因素应当保持不变”是理解了。是不是真的这样,还需要进一步访谈。于是,下课后,我们邀请了四位学生进行对话。
师:(生A)你为什么认为要选B跟C来研究“放入装满液体的杯中的回形针数目与杯子口径的关系”?
生A:我认为BC也可以。
师:你原来不是选AC的吗?
生A:是的。AC的口径也是不同的,为什么不可以呢?
师:谢谢你。谁还有不同的意见?
生B:我认为AC不可以。因为他们的口径不同,液体种类也不同,最后不知道是哪个因素影响的。
师:你同意他的观点吗?
生A:一次研究两个因素不是更快捷吗?
生B:不可以!这种科学方法有一个名称叫“单因素研究法”,意思就是一次只能改变一个因素。
生A:啊,原来“单因素”是这个意思。我明白了。
在接触一种新的科学方法的时候我们都要进行类似的访谈,如比值法、放大法、转化法等,对科学方法的“软着陆”进行评价。访谈中老师通过延迟评价和追问依据,可以判断学生掌握物理科学方法的程度。如果看到答案对了就停止追问,就可能错过了探明学生对科学方法了解程度的机会,也错过了让学生进一步向错误学习的机会。
访谈能够探明学生是如何思考以及掌握到什么程度,这类似于心理医生。同时,教师也可以使用分层抽样的技术,在学优生、中等生和学困生中各抽取2~4 名学生,进行深度访谈,以便深入地把握学生情况。访谈后我们给老师提供了教学建议:人们往往对挂在嘴边的东西一无所知。在科学方法教育刚启蒙的时候,先不要急于给出名称,防止学生口里喊着“控制变量法”而实际操作却没有控制变量的意识,要给学生先认识 “一个人”性格、爱好的机会,然后介绍“这个人”的名字,这就是科学方法的“软着陆”。以控制变量法为例,第一章渗透时多花点时间谈具体如何操作,到第二章的时候才点出它的名称来“显化”。如今的教育更需要一种沉静,千万不要急躁,这才是适合我国的国情科学方法教育的启蒙。
2利用表现性评价,判断科学方法教育的成效
案例2实验的精髓在于控制
一位老师在学生学习了八年级《物理》第一章之后,专门介绍了“科学方法表演大赛”的几个片段。表演者是学生,裁判也是学生,老师是顾问。
[TP6CW23。TIF,Y#]
片段1:小明和小红在鱼缸边玩耍,鱼儿被吓跑了,如图2所示。小欣认为是他的动作吓跑了鱼儿,大军却认为是他们的声音惊走了它们。请你设计一个实验方案帮助他们做出判断。
一位学生上台,他双手拍击,鱼游动了。他宣布,是“动作吓跑了鱼儿”。裁判亮出红牌。
另一位同学上台,他双手假装拍击(有拍击动作但没有拍击声音),鱼游动了。他宣布,“动作的确可以吓跑鱼儿”。 裁判一致打出满分“100”。
[TP6CW24。TIF,Y#]
片段2:播放著名特级教师黄恕伯老师在《三位教育家的欢乐课堂》(小崔说事)中用简单的吸管、易拉罐、杯子等物体来演示生活当中有关力学、声学等方面的知识,然后,老师取出一个饮料罐,上面打了三个孔(如图3)。
请学生来表演:如何操作才能研究孔的大小对音调有无影响?如何操作才能研究孔的位置对音调有无影响?
学生走上台,他解释说,“我来研究孔的大小对音调的影响”,他将A、B、C三个孔都堵住,只松开A,吹出声音;再都堵上,只松开B。裁判一致打出满分“100”。 另一个学生上台,他第一次同时将A、B堵住,吹出声音;第二次同时将B、C堵住,吹出声音。操作完毕,他解释说,第一次,让气流从C孔出,第二次让气流从A孔出,前后两次保持孔的大小不变而只改变孔的位置。这就是控制变量法的运用。裁判同样一致打出满分“100”。
表现性评价就是通过现场完成任务的操作表现来给予评价,如完成一个实验,展示一种操作等,它是对学生能力尤其是“做”的能力的直接评价。知识有三种,事实性知识、方法性知识和价值性知识。事实性知识侧重于记忆,适合于“记中学”,价值性知识侧重于反思,适合于“悟中学”,而科学方法显然属于方法性知识,需要在做的过程中去学习,适合于“做中学”。学生在做的过程中,能够展示出对科学方法的理解,我们根据学生的表现也能够判断出教学的成效。这种运用表现性评价来促进学生的学习的方式,对于学生来说,是一种极大的激励和展示。
在利用表现性评价来判断物理科学方法渗透的效果时,要注意以下几点:(1)确保评价任务与评价目的的高度相关。要测量学生对控制变量法的理解,交流的主题应该是“控制变量法的使用”,并提供相应器材。对于学生来说,任务要简单明了,不要出现大段的阅读。如果是阅读就可能展示的是阅读能力,而不完全是操作科学方法的能力了,我们把这里的“阅读能力”叫做“无关目标”。所以,要始终把注意力放在评价的目的上,尽量避免“无关目标”的干扰,保证所设计的任务与评价目的高度相关;(2)评价任务要真实。这里所说的“真实”是指表现性任务应尽量接近实际生活情境中的任务原型。比如,研究“孔的大小对音调有无影响”,一吹,自然就能给出真实的答案,真实的评价任务具有丰富的趣味性,这对学生理解和亲近科学方法也是有好处的;(3)展示时要扬长避短。有的学生表达能力好,就让他解说;有的学生不善于文字表达却善于动手,就让他操作。采用多种评价指标,针对不同学生做出不同的反馈,使学生的潜力得到最佳的发展。
3运用前测后测,分析科学方法教育的进步度
工作室一位老师要进行《摩擦力》的教学,我们结合这一节内容做了前测和后测,以此来判断科学方法教育的成效。前测试题是在课前学生预习本节内容后交给学生,让他们完成,执教老师根据前测结果分析后设计了本节教学;后测试题是下课后发给学生,完成后马上收集以便进行分析。
案例3《摩擦力》教学的前测与后测
前测试题:老师问:摩擦力可能与哪些因素有关?生说:“重力”。老师与学生握手(用力捏住),“请把手缩回去,能抽回去吗?哦,抽不回去?我手的重力增加了吗?”生:(齐)没有。师:摩擦力大小与重力有没有关系呢?生:没有关系。
这里控制变量法的运用正确吗?有什么漏洞?
在课堂上,老师结合教学实际安排学生对“前测试题”进行了讨论,让学生明白了要研究重力对摩擦力的影响,就应当[HJ1。3mm]保持相关因素不变而只改变重力。这样得到的结论才是可靠的。
后测试题:为证明跳蚤的听觉在脚上,一位实验者做了如下实验。把一只跳蚤放在实验台上,然后冲跳蚤大吼了一声,跳蚤跳了起来。将它的脚割掉一只,再冲跳蚤同样地大吼了一声,跳蚤又跳了起来!……最后把它的脚全部割掉,再冲跳蚤同样地大吼了一声,跳蚤不跳了!于是得出结论:跳蚤的听觉在脚上。
我们可以把这位实验者的实验证据记录在表1中。这位实验者得到的结论可靠吗?从表1中可以得出什么结论?
在对前测后测经过数据分析后,我们将相关结果填入表2中。
[HT6][JZ]表1[BG(!][BHDFG2,WK4,K10,K5W]
场合[]先行情况[]结果
[BHD]1[]有脚、有吼声[]跳
[BH]2[]没脚、有吼声[]不跳[BG)F]
[JZ]表2科学方法教育效果的前测与后测
[BG(!][BHDFG2,WK6,K19ZQ,K4W]
目标[][JZ]目标1[]目标2
[BHD]前后测试题[]见案例3[HJ*4][]…
[BHG4*2]前测[]认为正确的占85%,认为不正确的占15%。即便认为不正确的,也说不出漏洞在哪里。[]…
[BH]后测[]认为结论可靠的占30%,65%的认为不可靠,5%的认为无法判断。有60%的学生写出了不可靠的原因。[]…
[BHG6]进步度分析[]经过前测,老师知道学生的关键困惑在哪里,所以教得精准;学生在错误之后,知道了控制变量的精髓在于“控制”:改变一个因素,保持其它因素不变。[]…[HJ3mm][BG)F][HJ]
后测中,有60%的学生写出了该实验能够得出的合理结论:脚对跳蚤的起跳有影响而不是声音,因为改变的因素是“脚”而不是“声音”。原来有15%的学生对控制变量的理解比较到位,后来提升为65%,后测-前测=进步度,本节课的进步度达到了50%,这是一个可喜的变化。随着对进步度原因的分析,我们发现,前测对于教师的教学提供了可靠的学情分析,帮助老师将学生的核心困惑确定为教学的关键内容,让科学方法教育做到了“以学定教”。 通过前测和后测,确凿的证据证明了这一节的科学方法教育是富有成效的。
在实践中我们发现,对前后测要注意以下问题:(1)题目的认知水平要与课程目标一致,不能太难或太容易从而让检测无效;(2)后测与前测的认知水平要相当,但在素材上要注意变化,避免因为上课做过而会做,而要测量出学生因为掌握科学方法而会做;(3)前测的结果应当用来设计科学方法的教学,教学应该建立在前测的基础上确定教学的起点和关键内容。
物理科学方法的教育离不开评价。启蒙阶段,运用访谈,既能评价物理科学方法教育的成效又可以促进学生对科学方法内涵的理解;在提升阶段,可以通过表现性评价,既能判断学生的掌握情况又可以激发学生的学习兴趣;在日常阶段可以通过前测和后测,既能帮助我们确定学习的起点又能清楚地知道学生一节课或者一个阶段后的学习效果。这样的评价,是为了学生学习的评价,不仅检验了学习的效果,而且能引领、促进学生对科学方法的理解。
【江苏教育科学“十二五”规划课题《初中物理探究教学中证据意识培养的实践研究》成果,编号D2011/02/522;中国教育学会物理教学专业委员会2013—2016重点课题《适合我国国情的科学教育方法理论与实践研究》成果,编号ZD145】