高中物理教材中培养科学探究素养相关内容的分析及研究

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科学探究一直是教育教学的重点关注内容,国家教育部2003年颁布的相关标准也对学生在科学探究中应该达到的要求作出了明确规定。在2018年,我国首次提出物理学科核心素养的概念,并把科学探究视为物理学科核心素养的一个重要方面。随着新版课程标准的颁布,相应的物理教材也进行了更新。教材是学生学习新知识的基本材料,是教师教学的基本参考。因此,教材内容的编写和呈现影响着学生科学探究素养的培养。为分析教材内容对学生科学探究素养的影响情况,本研究选取2019年人民教育出版社出版的高中物理教材为研究对象,分析教材内容对科学探究要素及指标的呈现情况及教材内容的编写情况。首先,通过查阅相关文献,明确科学探究的含义。依据课程标准及已有研究,构建科学探究素养的教材内容分析框架,该分析框架包含问题、证据、解释、交流四个要素,每个要素还包含两到三个二级指标。结合教材内容,本研究对科学探究各要素及其指标进行了操作性界定,并给出了相关教材实例。其次,依据分析框架分别对各本教材、各教材主题、各学生必做实验进行定量分析,并将分析结果与教材的编写意图进行对比,以明确教材的编写情况。基于以上三个方面的定量分析及对比研究,可以得出以下结论:(1)各本教材中科学探究素养指标的总呈现次数差异相对较大,而且在整套教材中不同指标的总呈现次数差异也相对较大;在指标的具体呈现方面,猜想或假设、设计探究方案等指标的开放度相对较高,提出问题指标的开放度较低。(2)不同教材主题所呈现的科学探究素养指标总数是不同的,但每册教材中都有体现科学探究素养指标较多的主题,而且平均每节教材内容都能够呈现一个以上的科学探究素养指标。(3)各学生必做实验中指标呈现次数的差异也相对较大,但大多数的学生必做实验都呈现了4个及4个以上指标,其中设计探究方案和实施探究方案两个指标的总呈现数量最多。(4)在教材编写方面,除个别章节的教材编写与编写意图不太一致以外,教材的大多数章节都能够很好地呈现教材的编写意图。再次,根据教材的定量分析结果,选取呈现指标数量最多的主题进行定性分析,以明确具体教材内容对学生科学探究素养的培养情况。在对教材中的动量与动量守恒定律主题进行分析后,可以得出以下结论:(1)即使教材所呈现的探究活动类型相同,教材内容所具体呈现的指标及其形式也是不同的,但差异并不大。(2)教材在对科学探究进行呈现时会设置不同的栏目,依据栏目的特点培养学生的科学探究素养。最后,基于以上研究结论,对教材的编写修订和教材的使用提出以下建议:(1)适当增添探究活动的类型,帮助学生形成正确认识;适当调整指标的呈现频率,以使学生能够全面发展各方面的能力;调整教材内容侧重点,使内容重点更加突出。(2)教师应明确和理解教材的编写意图;使用教材时要从整体和局部对知识内容进行把握;利用不同栏目的特点,对学生物理学科核心素养的不同方面进行培养;选择合适的内容带领学生开展科学探究活动;适当调整相关活动,使学生全面发展科学探究各方面的能力。
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