中学物理教学中学生科学素养的培养研究

中学物理教学中学生科学素养的培养研究

金 顺 成

(陕西师范大学物理学与信息技术学院 西安 710062)

摘要 上个世纪邓小平同志就提出“科学技术是第一生产力”的重要思想，随着经济全球化趋势深入发展，科学技术发展日新月异。面对国际国内新形势，科学发展观和构建社会主义和谐社会成为新世纪的重大战略思想。建设创新型国家是我们在新世纪奋斗的目标。自主创新，人才为本，培养大批具有创新精神的优秀人才，营造有利于人才辈出的良好环境，充分发挥科技人才的积极性、主动性、创造性，是建设创新型国家的战略举措。国际间的竞争，即为科技力的竞争，科技力的竞争就是科技人才的竞争。作为培养科技人才的起点和基础，中学教育就显得尤为重要。全面提高全体学生的科学素养，夯实科技人才发展的群众基础，是中学教育肩负的重任。物理学科作为自然科学的带头学科，在科学技术的发展中发挥着极其重要的作用，因此，在中学物理教学中怎样培养学生的科学素养，为日后输送更多优秀科技人才打好基础，是每一个物理教师应积极探索的课题。

第一章 研究综述

1.1公民的科学素养水平是一个国家未来竞争力的标志

公民的科学素养水平代表一个国家科学技术发展的程度和公民对科学的态度，而公民对科学所持的态度关乎这个国家的未来。所以，提高全民科学素养是国家唯一的出路。科学素养的培养应从中小学开始，而具备一定科学知识、对科学有一定认识的中学生更是提高其科学素样水平的主要群体。物理学科作为自然学科的领头羊，其学科特点决定了在提高学生科学素养中不可取代的地位。那么，在中学物理教学中应如何全面提高学生的科学素养？本课题将重点研究在中学物理教学中如何结合物理学科的特点和学生的认知特征有效地提高学生科学素养水平。

1.2什么是科学素养

科学素养是一个人综合素质的重要组成部分，在一个人成长的道路上直接影响其人生观的形成和价值取向。早在上世纪80年代，我国就提出了“从小爱科学，学科学”的思想。试图使中小学学生从小爱科学、学科学、用科学，提高自身的创新素质和创造能力，帮助他们树立起正确的科学观，人生观和世界观，以

便更好地适应今后的工作、生活。

科学素养是指对在日常生活、个人决策以及社会事务中所需要的科学概念和过程的认识和理解，并在此基础上形成的稳定的具有科学态度和科学精神的心理品质。

科学素养是一个与时并进的概念，无论其概念定义还是操作定义，都需要因科技和文明发展而作出适时调整，这从最近几年各国的科学素养调查的题目变迁中可见一斑。无论是中国还是美国，新科技对社会的影响，人们对新科技的看法，都正成为此类调查普遍关注的重点。所有这一切都说明，科学素养是一个重要而富有生命力的概念，值得我们不断地加以关注和研究。 1.3研究现状与存在的问题

国际上对如何提高公民的科学素养的研究由来已久，从20世纪50年代后期开始,国外如美国对科学素养问题兴趣日增。90年代美国科学素养理念的发展基本上是按照“2061计划”的第一份报告《面向全体美国人的科学》的思路展开的，有关科学素养的文件主要有《美国国家科学教育标准》和《科学素养的基准》。《美国国家科学教育标准》形成于1995年12月，是美国历史上第一部科学教育标准，将K-12年级的科学素养分为8个领域，即统一的过程与概念、作为探究的科学、物质科学、生命科学、地球空间科学、科学与技术、从个人和社会的视角所见的科学、科学的历史和本质。《科学素养的基准》在科学的性质、数学的性质、技术的性质、自然环境、生存环境、人类机体、人类社会、被改造了的世界、数字世界、历史展望、通用概念和思维习惯等12个方面，提出了从幼儿园到12年级的科学素养标准。我国自20世纪90年代初期也开始研讨科学素养问题，参照国际先进理念，结合自身特点，对科学素养的标准也进行了一些研究，同时积极探索如何提高公民的科学素养。根据国内外有关论述科学素养的文献,对于科学素养的主要内容应包括哪些方面，观点比较一致。即一般应包括科学知识、技能，进行科学探究的能力，科学的态度、情感和价值观，科学精神。但是对于如何提高科学素养，尤其是如何在中学物理教学中培养学生的科学素养，这一方面的研究比较匮乏，虽然有一些理论和研究成果，但是比较片面，适应的范围较窄。对于不同层次、不同地域的学生应如何结合实际情况，用一种简单有效且不失系统性的方法在教学实践中培养其科学素养，这方面的研究成果更是缺

乏。另外，对于学生科学素养水平的量化指标的界定也缺乏统一的标准。更没有如何编著学生科学素养水平的检测试卷的相关研究。 1.4本课题要解决的主要问题

鉴于国内外对于如何提高学生的科学素养缺乏行之有效的研究成果，本课题将着重研究以下三个问题：一、设定检测中学生科学素养水平的量化指标；二、如何根据实际情况编著学生科学素养水平检测试卷；三、如何在中学物理教学中结合学科特点培养学生的科学素养。 1.5 本课题的意义 1.5.1理论意义

素质教育自上世纪80年代初提出以来，无论在理论上还是在实践上都对我国的教育事业产生了巨大影响。面对21世纪知识经济和全球化趋势对人才素质的新要求，目前科教界又面临着怎样使素质教育的理论和实践向纵深发展的问题。“创新教育”的提出使素质教育的概念更加具体化、明晰化，这是素质教育理论发展的最有意义的成果之一，因为只有概念具体化，才能使理论具有可操作的可能。科学素养教育是包含创新教育在内的更广泛的教育目标，关于科学素养的理论更是复杂和深奥。本研究的成果对于完善关于科学素养的理论体系，使科学素养教育更具体化，更具有可操作性有着重要的意义。 1.5.2现实意义及应用价值

以往对于素质教育以及对科学素养的理论研究和实践存在如下诸多问题：：⑴太笼统，仍然停留在全面发展的理想主义框架内；⑵将素质教育狭隘的理解为对应试教育的纠偏，或理解为对片面强调科学功利主义教学内容的否定；⑶局限于教育界，甚至局限于基础教育范畴，很少与全社会的人才生长环境相联系；⑷可操作性较低，与教育实践联系不够紧。（5）流于形式，没有真正质的蜕变。

本研究旨在寻找简单易行且不失系统性的操作方法，以期在教学实践中能彻底践行理论成果，最大限度地提高学生的科学素养水平，并形成日后进一步发展自身科学素养水平的品质和意识。另外，形成一套评价学生科学素养水平的量化体系，及时反馈教育教学的效果，适时纠正教育思想和教学目标。

第二章 理论研究

2.1 科学素养概念的发展

20世纪50年代以来，关于科学素养概念的讨论就一直是科学教育界争论的焦点话题之一，在不同时期，科学素养被赋予了不同的含义，从其概念发展的轨迹来看，可以将整个过程划分为以下四个阶段：“合法化”时期、阐释期、实践和深化期。

1.科学素养理念的合法化

在20世纪50年代，科学素养理念在轰轰烈烈的科学课程结构化运动中并没有引起人们的关注，它只是出现在一些教育家的理论中，郝德认为：“优秀的社会公民应该具有科学素养，具有科学素养的公民就是能够理解科学及其在社会中的应用的人”。60年代中期，美国学者佩勒等人，通过分析得出，科学素养包括“科学和社会的关系、科学的伦理、科学的本质、概念性知识、科学和技术和人文中的科学”六个方面。在这一时期，科学家们通过各种渠道积极宣扬科学素养理念的进步性和积极作用，为其争取合法地位。 1.科学素养理念的阐释期

50、60年代的科学课程改革的总目标是培养社会需要的科学家和工程师，在失败后人们开始注意到科学课程目标定位的偏差，才意识到科学素养在科学课程改革中的重要价值。于是70年代，科学家和学者开始阐释和丰富科学素养的内涵。比如美国的“生计教育”将教育的目标从专注于科学知识的传递转向人，即转向学生本身，将人从幼儿园到成年按照生计认知、生计探索、生计定向、生计准备、和生计训练等步骤逐一实施，使学生获得谋生的技能，并形成个人的生活方式。另外，像消尔特等人将当时的科学素养的研究内容概括为“科学本质、科学概念、科学过程和科学价值、科学与社会、对科学的兴趣和与科学相联系的能力”。还有，苏格兰科学课程1977版，认为科学素养应该包括：“关于周围世界的知识、概念和原理，客观地观察、科学的思维能力、对科学文化的意识、对科学的兴趣和从中得到的欢愉。总之，在这一时期，众多学者已经接受了科学素养的基本理念，并从多个方面积极地加以阐释和丰富科学素养的理论体系。

3.科学素养理念的实践期

80年代，科学素养的内涵不断深化和细化，并成为科学课程实践和改革的指南。美国教师科学协会发表了题为：“科学—技术—社会：80年代的科学教育”的年度报告，该报告提出的科学素养的特点：一、强调技术，并把它放在和科学

同等的地位；二、强调与科学、技术有关的个人决策和社会决策。报告指出：科学和技术影响着我们生活的方方面面，是我们个人福利和社会福利的中心。因此，科学教育的目的就是让所有的公民对科学和技术有全面的了解。

4.科学素养理念的深化期

90年代有关科学素养的主要文件是《美国国家科学教育标准》和《科学素养的基准》。将造就高科学素养的未来人才的基本原则具体化成了实施方案，指出：“科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公共事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程”。“有科学素养就意味着一个人能识别国家和地方决定并赖以为基础的科学问题，并且能提出有科学技术根据的见解来”。

科学素养作为一个人综合素养的重要部分，其含义必将随着社会的进步，科学和技术的发展而发展。在发展中不断更新和完善期内涵。时至今日，人们比较一致地认为，科学素养的概念应该定义为：科学素养是指对在日常生活、个人决策以及社会事务中所需要的科学概念和过程的认识和理解，并在此基础上形成的稳定的具有科学态度和科学精神的心理品质。它不仅包括知识和技能、在掌握知识和技能的实践过程中获得的解决问题的能力、对科学技术的态度和价值观，更重要的是具备科学的精神，使之成为一种终生的稳定的品质。 2.2科学素养应包括的范围

科学素养作为一个人的综合素养的重要部分，并不是一种单一或简单的素养。从其概念不难看出，科学素养是能运用科学原理和方法解释或处理生活和工作中的常见问题，其重点在于对科学的态度，观察和思考问题的科学性，以及批判精神。它不仅仅指对科学应该了解的程度,还包括应该如何去解释一些现象和处理一些问题。除了能力方面的要求,还有精神和态度方面的要求.。具体来说，科学素养至少应包括以下五个方面的内容。

一、一定的科学知识和技能。也就是我们一直强调的“双基”。

二、进行科学探究的能力。这是基于新课程从过程和方法层面提出的教学目标而经过训练获得的一种能力。即，使学生通过“经历观察物理现象的过程”、“通过参与科学探究活动”等这样一种能力形成的支撑过程后获得的稳定的心理特征，也就是科学探究的能力。

三、理解科学技术与社会发展的关系。

科学技术与社会发展相辅相成，科技的进步是社会发展的动力，社会的发展为科学技术的创新提供良好的环境。

四、科学的态度、情感与价值观。新课程标准中的情感、态度与价值观是以情感为中心、以塑造学生完善的人格为目的的。将科学的态度、情感与价值观有机地渗透到课程教学内容中，并有意识地贯穿于教学过程中，旨在使学生从内心确立起对真、善、美的追求以及人与自然的和谐可持续发展的理念。一个人只有具备了科学的态度、情感与价值观，其感性世界或非理性世界才相对完整。

五、科学精神。这是整个科学素养的核心。科学精神就是独立思考、勇于质疑和批判的精神；科学精神就是“我爱我师，我更爱真理”的精神；科学精神就是实事求是、永不疲倦地探索未知领域自觉化为无穷乐趣的精神。 所以，科学精神就是理性的精神.科学精神只有在实践中才能真正养成。因此，我们应该给学生提供尽可能多的实践机会，使学生在科学实践中锻炼、学习和体验，使他们在实践中享受科学探索的乐趣，在实践中形成科学精神。 2.3 科学素养与人的全面发展的关系

人的全面发展是马克思主义的一个基本观点。是指人的自我意志获得自由体现，人的各种需要、潜能素质、个性获得最充分的发展，人的社会关系获得高度丰富等。人的全面发展也是一个历史范畴，在马克思主义思想史上，马克思恩格斯针对资本主义生产对人的异化造成人的畸形发展而提出人的发展的理想状态和终极目标，并把它作为共产主义社会的本质特征。人的综合素质的提高是人的全面发展的基础。人的综合素质，包括思想道德素质、科学素养以及身体心理健康素质等，其中科学素养是综合素质中非常重要的部分。在不同时期，对人的全面发展和综合素质的提高的要求是不同的。在现代化建设中，人的主体性大大增强，人的科学素养在社会发展中的地位和作用较以往任何时代都显得更为重要。所以，一个人只有其科学素养提高了，综合素质才有提高的可能，才能满足作为现代化建设者应具备的能力要求。而作为人全面发展的基础，综合素质的提高，才能使人获得全面的、长足的发展。 2.4科学素养的提高对社会进步的意义

社会进步是指人类社会由低级向高级合乎规律的前进运动，社会进步既包括物质文明的进步和发展，也包括精神文明的进步和发展。在经济全球化的今天，

世界物质文明达到了空前的高度，科学技术迅猛发展，而且已成为第一生产力。但是科技的发展也带来了巨大的负面效应。温室效应、水污染、土壤污染、空气污染成为全球性的迫切需要解决的难题。人才流失甚至出现断层、区域经济发展不平衡等一系列的问题日益凸显出来。所以一个文明的世界绝不是单纯的科学技术的进步，更重要的是人的进步，是人类自身素质的提升。我们只有大力提高公民的综合素养，尤其是科学素养，掌握扎实的科学知识和技能，拥有科学的发展观、价值观和科学精神，才能高瞻远瞩，用发展的长远眼光更好得持续发展我们共有的世界。所以经济腾飞、社会进步需要靠全民科学素养的提高，提高全民族的科学素养,强化公民的科学意识和科学精神是我们唯一的出路。

第三章 研究设计

3.1科学素养水平的量化体系 一、科学素养水平测试

国际上普遍承认的由美国著名科学素养专家米勒提出的科学素养，有三个评价标准，即公众只有同时在科学基本术语及概念、科学研究过程和方法、科学技术对社会的影响三个方面达到了基本理解的程度，才可以被认为具备了基本的科学素养水平。但是如果用分数衡量的话，多少分才算是达到了基本理解的程度？而且处出于方便被测试者答题，测试题一般应该以选择和判断的形式出现。但是这样的题型偶然性和投机性将大大增强，结果也就失去了可信度。所以测试题的选择和设计我认为应该符合以下特点：表述要非常清楚，且答案明确；要符合学生的知识层次，不可超出认知能力；避免似是而非，不出偏题、怪题、难题。总之要做到使学生看到题目时，如果对问题有一定了解就能百分之百给出正确答案。所以，如果一个学生对于基本术语及概念达到了基本理解的程度，那么测试题中该类题目的得分应该是满分，除去偶然因素，将基本达标的分数设定为90分。那么在米勒提出的三个标准方面的试题得分均达到90分的学生，就意味着具备基本的科学素养水平。具体评价标准见表一

表一

姓 名 考查内容及 得分基本术语、概念 率 平均得分率 张一 85% 93.% 90% 100% （百分率） 研究方法 科学精神 （百分 （百分率） 率） 85% 95% 80% 85% 刘明 … ……. 达标率 上表中，考察内容一栏基本术语、概念，研究方法，科学精神是测试题中考察学生不同层次的能力范畴，每一类题目的分值比例可以按照不同年级、不同地域可作适当调整。以上表为例，全卷满分为100分，其中三类题目所占分值分别为30分、40分和30分，那么张一同学的得分为：30×90%+40×85%+30×80=85分，因为低于90分，所以张一同学不具备基本的科学素养水平。同理，刘明同学最终得分为93分，可以鉴定为具备基本的科学素养水平。

每一类知识的得分之所以用百分数来表示，是因为不仅可以得出学生的分数，而且也可以很直观地看出该生的长处和劣势，以便日后有针对性的加强薄弱环节的不足。

二、期中、期末试卷分析

成绩 班级 一班 二班 三班 四班 各 分 数 段 人 数 平及格优 秀 差下率 90-100 80-89 70-79 60-69 30-59 30以均下 分 率 率 期中、期末考试成绩历来是衡量一个学生在一段时期内学习水平的重要依据，同样可以作为衡量在此阶段学生科学素养是否提高的依据。科学素养是一种内化的能力特征，科学素养提高了，学习的能力自然就增强，学习成绩也就相应 提高。相反，学习成绩的进步，同样可以反映出科学素养的提升。平均分、及格率以及标准偏差等在一定程度上能发映出该班在此阶段内的科学素养水平。 三、实验操作成绩如下：

成绩 班级 设计得分 操作得分 结果正确 平均分 完成时间 （平均值） （平均（平均分） 率（平均分） 值） 一班 二班 三班 四班 科学素养中很重要的一个能力要求就是具备科学的探究能力，物理作为以实验为基础的学科，有很强的实践性，很多物理规律都是在实验的基础上总结出来的，所以掌握科学的实践探究能力，不仅是物理学科特征的要求，也是科学素养的能力要求。所以实验操作成绩的好坏直接反映出一个学生科学素养的高低。 3.2研究主体的现实状况

本课题选定本市某市级重点中学八年级学生作为研究对象。该年级有四个班，均为平行班，本研究开始之前各班物理平均成绩相当。最近一次考试各班平均成绩如下：一班：66.7分；二班：65.2分；三班：67.3分；四班：65.0分.其中四班成绩分布比较集中，缺少尖子生，但是差生数量也较少，女生人数较多（全班共42人，女生为23人），女生学习刻苦，而且形象思维能力较男生突出，识记基本概念的能力和意识较强。但是该班学生学习比较被动，积极参与教学活动的意识较弱。遵守课堂纪律、被动接受教师传授知识是该班比较突出的特点。为了使本研究更具有说服力，能最大限度地提升该班学生学习物理的兴趣，同时也为了能使本研究顺利开展，综合各方面的因素，权衡利弊，决定选择四班为本次研究活动的对象。其余三个班为参照对象

3.3实验方案

1.首先进行科学素养问卷调查，了解学生的薄弱环节，以便在课堂教学中能有所侧重和针对性。

2.本次研究主要的手段就是研究主体班和参照班采用不同的教学方式。虽然新课改对于教学提出了一系列的标准要求，但是由于各地条件各异，受诸多客观条件的限制，以及评价方式的单一，学生学习能力、教学时数等的限制，在实际教学中很难彻底践行这些要求。本次研究，主体班严格按照新课标的要求进行教学，严格实行探究式、合作式教学，最大程度地发挥学生的主观能动性，克服困难，积极创造有利的教学条件，以提高学生的科学素养为最高宗旨。而参照班在尽量实行新课改的标准的基础上，结合学校实际情况适当运用传统教学方法。 3.以期中、期末考试作为主要的评价方式，另外结合每学期一次的实验操作（包括设计、操作、分析）考核、每学期一次的科学知识竞赛、小发明小创造比赛等来评价学生的科学素养水平。

4.每学期末进行一次科学素养问卷调查，结合实验操作考核和期末考试成绩，对研究方案作出修改和补充。

5.试验期为一年（分两个学期），实验结束后形成结论。 3.4研究内容

如何在中学物理教学中培养学生（八年级学生为研究对象）的科学素养。具体如下：

1.如何编著科学素养调查问卷。

2.如何处理现有教材，使不同要求、不同层次的教学内容采用不同的教学方法。

3.如何在课堂教学中最大程度地体现学生的主体性，使学生真正成为学习的主人。并获得后续学习的能力和加强积极主动的意识和科学精神。 3.5研究方法

调查法、问卷法、对比法等。

第四章 实验研究

4.1研究对象及内容

研究对象

将我校八年级四班学生作为研究的对象。 研究内容

一、编著科学素养水平测试卷

在本研究正式开展之前，首先得了解学生当前的科学素养水平情况，所以，如何按照学生的年龄层次、认知特点以及最新大纲要求编著科学素养测试卷是当务之急。本研究的对象为八年级学生，这个年龄阶段的学生已经有了一定的科学常识，具备一定的数学运算能力，也具备基本的实验设计和操作能力。能提出简单的问题，对社会有一定的感性认识，同时对新生事物有强烈的好奇心。所以综合考虑八年级学生的身心特点，认知水平和大纲要求，编著适合八年级学生的科学素养水平测试卷，笔者认为应从以下几个方面加以考虑。

1.对所学科目重要的基本概念和科学术语的含义的识别和理解能力。 例如，压强的概念。这是大纲要求比较高的一个物理量，不仅要求学生知道压强的概念，准确理解压强的物理意义，而且还要加以运用，进行简单的数学运算和解释生活中有关压强的一些现象和问题。但是学生往往将压强和压力混为一谈，对于压强这个概念提出的背景和物理意义认识不清。所以，在科学素养调查试卷中学生对于这些重要概念是否深刻理解的考察一定要充分体现出来。

2进行实验探究的能力。

具体来说，试卷中应体现学生是否关注自然现象以及日常生活，从而发现问题，提出问题，并能设计实验；是否能根据所设定的实验步骤，选择或自制实验器材，进行正确操作，探究后经分析论证，得出合理结论。这可以考察学生是否具备基本科研能力和科研方法，是否具备严谨的科学态度，是否具有团结合作的意识和态度。

3.关注科技发展与社会关系的意识。

学生是否关注当前科技发展的动态、是否了解世界最前沿的科技成果，是否了解科技发展对社会带来的影响，是否了解科学和社会的关系，个人与社会发展的关系。对于频繁出现在各类媒体的科技新名词、新事物是否有一定的认知和简单的了解。以上诸方面都应在科学素养水平测试中得以体现。这可以考察学生对科学的态度是否积极，对科学是否有正确的认识。对于形成科学的价值观和科

学精神非常重要。

基于以上考虑，特编著科学素养水平测试卷一份（见附表一），测试成绩按

表一分析计算后，结果如下： 班级 达标率 21.7% 11.1% 15.6% 11.9% 一班 二班 三班 四班 二、深刻解读并分类教学内容

八年级物理是新开的一门课程，作为入门教学，决定了其内容具有循序渐进、由浅入深，从具体到抽象、从特殊到一般的特点。它也是一门以实验为基础的学科，这就决定了有很强的实践性，从生活入手，密切联系实际是学习物理的重要方法。同时，作为自然学科，有其严密的逻辑性。所以对于教材安排的内容，应依照不同的知识层次重新编排，但是也要注意不能打破内容的系统性和逻辑性。一般来说，物理学科的教学内容可以分为以下三类：一、重点概念（或物理量）、重要原理；二、基本概念（或物理量）、一般规律；三、密切联系社会现实、最新科技成果的应用；

三、在教学中培养学生的科学素养

按照教材内容的分类，不同的内容，采用不同的教学方式。无论是哪一部分学习内容或者哪一种教学方式，都必须遵循同一个原则，那就是在教学过程中始终贯彻新课程的标准，渗透新课改的思想，努力提高学生的科学素养。下面就以具体的教学实例就这一思想加以阐述。

首先，以《浮力》的教学为例探讨如何结合重点概念、重要原理的教学培养学生的科学素养。

物理学中的重点概念和重要原理不仅是构成本学科知识结构的重要部分，也是体现物理思想的重要方面，在物理学科体系中占有举足轻重的地位。所以，如何在该部分内容的教学中培养学生的科学素养是本课题研究的重点。

《浮力》这一章是整个初中物理教学的重点和难点，如果教学方法不得当，就很难取得满意的教学效果。大纲对于本章内容的要求较旧教材做了较大的变

动，降低了进行定量运算的能力要求，提高了进行自主探究、发展创新和运用物理原理解决实际问题的能力要求。所以，根据新课标的要求，本章内容可以按照如下思路进行学习。

（一）浮力在现实中的应用

从最简单常见的生活常识入手，例如轮船远航、潜艇沉浮，甚至是漂浮在浴缸中的人、孩童时代玩的纸船等实例让学生感受浮力的存在。课前安排学生广泛搜集有关浮力的资料，拿到课堂和全班同学分享。此举旨在锻炼学生有效搜集信息的能力，同时使学生明白所学知识在生活中的广泛应用。如果割裂了理论和实践的联系，学习也就失去了意义。大部分同学进行了网上搜集，一本分同学去了书店，还有的同学去了图书馆。搜集的资料五花八门，丰富多彩。我们用了两节课的时间加以展示，同学们展示的方式也多种多样，有的复印后整理成资料、有的做成了幻灯片，还有的自制器材，演示了小实验。比较典型的成果有：（1）文字资料：《死海不死》、《潜艇的浮沉原理》、《孔明灯》、《热气球》、《飞艇》、《密度计的原理》、《阿基米德和皇冠的故事》等。（2）多媒体资料：《潜艇的浮沉》、《浮筒打捞沉船》等。（3）小实验：自制潜水艇、自制密度计。

以上的资料展示，在轻松愉快但又不失严肃的气氛中进行，每个人都渴望自己搜集的资料最新奇、最能引人注意，得到认可和赞扬的同学喜形于色，那些没有用心准备的同学也深感惭愧。第一堂课我的要求就是尽情地看，尽情地欣赏，不要有任何负担，可以不思考任何问题，只需要听到、看到大家展示的成果就算成功地完成了本堂课的任务。第二堂课重新展示典型的成果，要求学生在看和听的同时积极思考，提出疑问，展开讨论。大家七嘴八舌讨论异常热烈。也提出了很多有价值的问题。

（二）决定浮力大小的因素

引导学生分析大家所提问题的意义和价值，同学们所提的问题中比较典型的有：

1.为什么人在水中一般会下沉，但是在死海中却浮在水面，即使是不会游泳的人？

2. 为什么铁块放入水中会下沉，而钢铁做的轮船却可以浮在水面？ 3.潜艇为什么既可以上浮，也可以下沉？

教师导语：学习浮力，最终应回答的核心问题是什么？我们已经深信不疑，浸在液体和气体中的物体一定会受到浮力的作用，那么影响浮力大小的因素是什么？只有找到这个问题的答案，我们就可以改变浮力的大小，从而使潜艇随意升降、使汽艇升空。

学生讨论：甲：人在死海中不会下沉是因为受到的浮力大，死海中的盐分含量很高，其海水密度大于淡水的密度，可见浮力的大小应该和液体的密度有关。

乙：潜艇通过往水舱中加水增加自身所受重力，从而下沉，可见，死海中人不会下沉是因为人的质量太小了，增大人的质量，人可能会下沉。

丙：乙的说法是错误的，死海海底有沙石，小石块的质量比人小很多，为什么浮不起来？可见，浮力的大小跟浸入液体中的物体的密度有关。

至此，同学们的思路受到了阻碍，大家比较一致地认可甲同学的观点，但是又无法确定乙、丙的观点的正误。

教师导语：以上同学讨论的其实是两个问题：一、浮力的大小和什么有关？二、物体的浮沉条件是什么？我们首先应解决第一个问题。注意要严格确定研究对象，不改变其质量和体积，研究在什么情况下它所受浮力大，什么情况下所受浮力小。

有同学很快指出同一只密度计浸在不同的液体中，都是静止，浮力和重力是一对平衡力，所以浮力是个定值，液体的密度不同，而密度计受到的浮力却不变，这个结果和甲同学的观点似乎是相悖的。细心的同学发现，密度计之所以能测量不同液体的密度，是因为密度计在不同的液体中，液面所对的位置不同，也就是说同一只密度计放入不同的液体中时，浸入的深度是不同的。可能浮力的大小除了和液体的密度有关，还跟物体浸入液体的深度有关。虽然同学们还不能提出“排开液体的体积”的观点，但是已经是一个很大的进步，离问题的实质进了一大步。

有同学提出，浮力既然是一种力，为什么不用弹簧测力计称量一下呢？这是一个好办法！分组讨论后，挑选了一组同学设计的实验如下：

器材：弹簧测力计一只、烧杯两只、100克钩码一个，自来水和酒精若干 步骤：1.分别将钩码悬挂于测力计下，浸没于水和酒精中，观察测力计的示数。

2.将钩码悬挂于测力计下，逐渐浸入水中，观察测力计的示数。

现象：1.钩码分别浸没在水中和酒精中时，测力计的示数不同，浸没在水中

时，测力计的示数较小。根据力的平衡可知，

F+F浮=G， （1）

由于，F水F酒精。

2.钩码在逐渐浸入水的过程中，测力计的示数变小，浸没后示数不变。 由（1）式可知，钩码在浸没前，浸入深度越大，浮力越大。有同学联想到在将皮球压入水中时，皮球浸入的程度越大，越费力，原来是浮力在增大。 结论：浮力的大小和液体的密度、物体浸入液体的深度有关，密度越大、浸入越深，浮力就越大。

以上结论虽然不够严密，甚至可以说是不正确的，但是这是同学们自主探究的结果，体验了整个探究的过程，增强了解决问题的能力，尝到了探究的快乐。教师的任务就是帮助学生进一步修正和完善得出的结论。

教师导语：同学们的理论是否严密，经得起实践的检验，还需进一步的验证。在研究了影响浮力大小的因素之后，我们应该进一步探究浮力的大小应如何进行定量计算？只有推导出计算浮力大小的计算公式，才能够真正明白影响浮力大小的因素究竟是什么。

以上问题是本章教学内容的难点，学生可以从现象入手，发现一些规律，也能提出问题，积极寻求答案。但是将定性的问题转化为定量计算，也就是说从数学的角度回答物理问题，对他们来说是一个比较难以逾越的坎。但这恰恰是考察学生慎密的逻辑思维能力、较强的数学运算能力的重要体现。在学生思考讨论后，有同学提出，虽然密度计在不同的液体中受到的浮力不变，但是在不同的液体中浸入的程度也不同，也就是说占据的空间不同。在密度大的液体中，占据的空间小。该同学指的其实就是“排开液体的体积”。但是他还不能提出这一点，不过已经触到了问题的本质。

教师导语：该同学的分析很有价值，在密度计所受浮力一定的情况下，液体密度越大，密度计排开的液体体积越小；液体的密度越小，密度计排开的液体的体积越大。所以其所受浮力可能和它排开的液体的重力有关。学生对这一观点分析讨论后，设计实验加以验证。以下是随机挑选的一组设计。

器材：溢水杯两只、测力计一只、小塑料桶两只，100克钩码两只。

步骤：1。分别称出两只塑料桶所受重力并记录。

2．将两只溢水杯分别注满水和酒精。

3．将一只钩码悬挂于测力计下，使其浸没在水中，读出测力计的示

数，并接收排出的水。称出排开水的重力。

4. 将两只钩码悬挂于测力计下，使其浸没在水中，读出测力计的示数，

并接收排出的水。称出排开水的重力。

5．将一只钩码悬挂于测力计下，使其浸没在酒精中，读出测力计的

示数，并接收排出的酒精。称出排开酒精的重力。

分析：1.比较步骤3、4中采集的数据，发现物体排开的同一种液体体积越大，

物体受到的浮力也越大，而且物体所受浮力的大小等于其排开的液体所受的重力。

2．比较步骤3、5中采集的数据，发现同一个物体浸没在不同的液体

中，虽然排开的液体体积相同，但是所受浮力不同，在密度较大的液体中收到的浮力也较大，而且，所受浮力的大小也等于排开液体受到的重力

结论： F浮=G排=ρ液gV排

至此，对于影响浮力大小的因素就得出了确切的结论，在前述的讨论中提及的所谓钩码在浸没之前，浸入水中的深度不同，受到的浮力也不同。实际上是浸入的深度不同，其实是排开水的体积不同。结合浸在气体中的物体也受浮力的实力，总结出影响浮力大小的因素，同时引出阿基米德原理。

1．影响浮力大小的因素

液体（或气体）的密度、物体排开液体（或气体）的体积。

2. 阿基米德原理：浸在液体或气体中的物体受到的浮力等于物体排开的液体或气体所受的重力，即

F浮=G排=ρ液gV排 （三）如何改变物体的浮与沉

在对浮力有了一定的感性认识的基础上，着重探究了影响浮力大小的因素，目的是可以做到根据实际需要，改变浮力的大小，从而改变物体的浮沉状态。揭开钢制轮船漂浮海面的秘密，同时，进一步探究物体浮沉的条件。

教师导语：物体的浮沉，是指物体的状态，运动状态的变化决定于物体的受力情况，那么，怎样使浮在液面的物体下沉，使下沉的物体浮起来呢？

学生讨论：有同学提到了潜水艇的浮沉，通过再次观看潜艇沉浮的多媒体资料，注意到，使本来浮在水面的潜艇下沉，水舱中就要注水，要上浮就得排水。

同学甲：浮在水面的潜艇下沉或者是下沉的潜艇上浮，其实是潜艇的运动状态发生了变化，说明，潜艇受力情况改变了。

同学乙：浮在水面的潜艇受重力和浮力，这两个力是一对平衡力。要打破这种平衡，潜艇就不能受平衡力。

同学丙：当G>F浮时，潜艇就下沉，所以使潜艇下沉，就要给水舱注水。当G

同学丁：从以上同学的分析可知，改变物体所受的重力，就可以改变物体的浮尘状态。

教师导语：从大家的分析不难得出决定物体浮沉状态的条件是浸在液体中的物体所受重力和浮力的大小关系。那么，改变浮沉状态，方法之一：改变重力。同理可知，如果改变物体所受的浮力同样可以改变物体的浮沉状态。请举例加以说明。

学生讨论：在老师的引导下，学生重点讨论了钢制轮船浮在水面的情况。 同学甲：众所周之，钢铁在水中会下沉，但是如果将同质量的钢铁制成空心（轮船）它就可以浮在水面，原因是制成空心后能够排开更多的水，船受到的浮力也就比原来大了，所以船就可以浮起来。

同学乙：为了使同学甲的观点更具有可信度，可以用橡皮泥演示。 该同学的操作过程如下： 1.将橡皮泥团成一团，放入水中。 现象：橡皮泥下沉

2.将橡皮泥捏成船的形状，放入水中。 现象：船状橡皮泥浮在水面

同学丙：改变物体浮沉状态的另一方法：改变浮力的大小

结论：1.物体的浮沉状态取决与物体所受重力和浮力的大小关系，改变重力或改变浮力都可以改变物体的浮沉状态。

2.物体的浮沉条件： （1）当F浮

（2）当F浮>G时，上浮，最终漂浮 （3）当F浮=G时，漂浮

教师导语：其实，物体的浮沉状态除了大家总结的以上三种之外，还有一种，就是物体浸没在液体中，可以停留在任何深度的地方，而不会下沉。这种状态叫悬浮。这也是一种平衡状态，所以有，F浮=G。

因此，物体的浮沉条件应补充为： （1）当F浮

（2）当F浮>G时，上浮，最终漂浮 （3）当F浮=G时，漂浮（部分浸入） （4）当F浮=G时，悬浮（浸没）

（四）浮力产生的原因

浮力产生的原因分析，是本章的难点。突破难点的方法是从学生身边熟知的现象入手，或者是设计简单且便于操作的实验将复杂的问题简单化、直观化。 教师导语：在了解了影响浮力大小的因素、定量确定浮力大小之后，为了对浮力的本质有更深层次的理解，很有必要对浮力产生的原因做一番了解。探究浮力产生的原因，可以从其他不同性质的力产生的原因得到启发。不同性质的力之所以性质不同，是因为他们产生的原因不同，了解不同的力产生的原因，找出异同点，加以对比和总结，会对所学知识点的理解更加深入，有助于知识体系的系统化。这也是学习有内在关联的相关事物的重要方法。

在学习浮力之前，我们已经学习了重力、弹力、摩擦力等，了解力的共性，熟知每一种性质的力产生的原因。所以探究浮力产生的原因，在方法上来说并不困难。

学生活动：将一只手臂缓慢地竖直插入一大桶水中，用灵敏的手指细心体会在不同的深度处手指所受水的压力的大小。

学生甲：物体只有浸在液体中时才会受到浮力，可见浮力和弹力一样是一种接触力。

学生乙：浸在液体中的物体只有跟液体接触，因此所受浮力的施力物体是液

体。浸在水中的手臂明显感到水的压力，可能该压力和手臂受到的浮力存在关联。

教师导语：为了使问题简单化，我们以浸没在水中的一个立方体物块为研究对象，分析它所受水的压力的情况。

学生讨论分析后得出了如下结论

学生丙：正方体物块的左右、前后相对的两面在水中的深度相同，面积相同，根据液体内部压强的规律以及压力的定义可知，这两对压力大小相同，方向相反，所以抵消。但是上下两面在水中的深度不同。所以上下两面所受水的压力差不为零。

教师总结：浸在水中的物块的上下两个表面所受水的压力差其实就是水对物块的浮力，即 F浮=F向上-F向下。

显然，以上结论对于学生理解将皮球压入水中的过程中，为什么越来越费力，为什么将悬挂在测力计下的钩码浸入水中时测力计示数会变小，而浸没后测力计示数不会随钩码在水中的而深度变化而变化等此类问题，有很好的帮助。比起用阿基米德原理的数学式从数学角度进行判断更深入，更能直抵问题的实质。

本章内容到此已经完成了主要的教学任务，对于有关浮力的定量计算，大纲要求学生能进行简单的计算即可，所以在实际教学中避开了难度较大的计算问题，而引导学生分析总结了几种计算浮力的方法。对于计算问题，学生普遍感到难度较大是因为以往的教学忽略学生对计算公式的深入理解，生搬硬套所致。引导学生自行总结计算公式或方法，使学生透彻理解每一种计算方法适用的条件和范围，有助于学生对所学基笨概念、基本原理的理解和掌握。

（五）计算浮力的几种方法

将本章内容重新编排之后，逻辑关系比较严密，思路也很清晰，但是知识点也较多，学生难免有顾此失彼之忧，所以在总结计算浮力的方法时，我们采用了从解决实际问题出发，在应用中总结的策略。在总结出每一种计算浮力的方法之前先给出一个实例，解决问题后再总结归类。

1.测量法

例1；某一金属块，测得其重力为6.7N，浸没在水中后测力计的示数变为3.9N，求金属块此时受到水的浮力。

解：由力的平衡可得

F浮=6.7N-3.9N=2.8N

在探究影响浮力大小的因素时，有同学就已提到可以用弹簧测力计测量浮力的大小，指导学生实际操作，注意纠正操作过程中的不当之处，熟练后选择一组学生上台演示。

某组操作过程如下（测量金属块浸没在水中时受到的浮力）： （1）测量金属块所受重力G

（2）将金属块浸没悬挂在已复零的测力计下，然后将金属块浸没在水中，读出测力计的读数即金属块浸没在水中的示重G1 （3）计算浮力的大小：F浮=G-G1

小结：F浮=G-G1（G1为浸在液体中时的示重） 2.公式法

例2.一边长为10CM的立方体木块浸在水中后，有三分之一的体积露在液

面以上，求木块受到的浮力

解：根据题意，可求出木块浸在水中的体积，即木块排开水的体积。因此，由阿基米德原理可得

F浮=ρ水gV排, V排=0.001*2/3=0.002/3cm3

所以，F浮=ρ水gV排=6.7N

阿基米德原理作为本章的重点内容，不仅要理解其成立的条件，而且要理解其内涵并加以应用。同时，它也是计算浮力的首选方法。另外，还要强调对于密度均匀的气体，阿基米德原理同样适用。 小结：F浮=G排=ρ液gV排 3.根据浮沉条件，求解浮力

例3.有两个物块，分别重5N和2.5N，体积均为0.4dm3,将它们投入水中，当两个物块静止后，受到的重力分别为多少？

分析：虽然题目告知物块的体积，但是不知道物块在水中的浮沉状态，所以要求出浮力，必须先要判断其浮沉状态。

解：由阿基米德原理得，两物块浸没水中时，所受浮力均为4N. 所以， 对物块一有，F浮

对物块二有，F浮>G, 故，物块二上浮，静止后漂浮。即 F浮=G=2.5N

量也不同。即形变量不同。说明力的大小影响力的作用效果。

学生乙：将一段弹簧直立在桌面，用左手将弹簧下端固定在桌面，右手分别用相同大小的力向上拉或向下压弹簧。作用效果分别是弹簧被拉伸和被压缩。说明力的方向也会影响力的作用效果。

学生丙：用较小的力垂直作用在门板上远离门轴的地方，就可以轻松地使门开、关，但是用相同大小的力作用在离门轴很近的地方，很难使门板转动，要开或关门就要用很大的力才行。说明力的作用效果还跟力的作用点有关。

结论：影响力的作用效果的因素是：力的大小、方向、作用点（力的三要素）。

（五）力的表示方法

至于力的表示方法，可以向学生说明为了直观和明了，经常用特殊的符号或方法来表示物理概念或物理量。书面表示力的方法有两种：力的示意图和力的图示。并强调因为力的大小、方向、作用点都会影响力的作用效果，所以要完整、准确的表示一个力，就必须把力的这三个要素都要表现出来。

以上五点就是关于力这个物理量的说明，这是属于“个性”部分，所有的概念或物理量还有“共性”部分，即要研究其大小、方向（矢量）、量性和相关量的异同等。按照这样的思路，显然应该要研究力的大小问题了。

（六）力的大小和单位

物理量的大小的确定，不外乎两种方法：一、由数学公式（包括定义式、计算式、决定式等）计算，二、由测量工具直接测量。

由于研究的不是具体的某一种性质的力，所以在此时应强调用测量工具来确定力的大小，这就设计到实物的学习方法。引导学生认识弹簧测力计、用测力计正确测量某个力的大小。

1.认识弹簧测力计

（1）构造，（2）各个部件的名称，（3）制作原理，（4）使用规则，（5）注意问题。 2.力的单位

认识力的单位-----牛顿（N），说明多大的力是1N，并感受1N、2N、5N的力分别有多大。

2. 练习测量力的大小

分组测量，教师指导纠正错误。

至此，我们对于力这个基本的物理量就有了一个比较全面而系统的认识，上述已提及，对于基本概念或基本物理量的学习，不能将其简单地从知识体系中割裂出来，只记住其概念解释和计算公式，而要将其置于一个系统中，按照一定的逻辑顺序，全面了解其“个性”和“共性”。即首先要了解提出此概念的物理背景，明确学习的必要性和意义，然后给出定义或概念、明确其物理意义。其次，每个物理量都有大小、单位、量性，所以还要了解该物理量大小的确定方法。如果用公式法，就要明确知道该公式涉及的各个量，该式成立的条件、适用范围等；如果用测量法，就要了解测量工具的构造，使用规则、注意问题等。最后，还要对比和总结该物理量和其他相关量的异同，内在定量关系或逻辑关系，尤其是相异点，这是深入了解物理概念和物理量的很好的方法之一。以上思路可简单表示如下：

提出物理概念（或物理量 含义剖析（分层总结其含义）

单位（包括各单位的换算） 和相关物理量的异同、内在联系

以上思路看起来比较程式化，但是可以避免学生在学习基本概念和物理量的时候只知其一，不知其二、了解过于片面和表面化的弊端。同时，可以训练学生的逻辑思维能力，将看起来零散的知识点用一条具有逻辑关系的主线有机地串联起来，对于学生建构完整的知识体系，并且活学活用有很好的效果。使学生在掌握知识的同时提高了分析问题、总结和归纳问题的能力，进一步提高了学生的科学素养。

最后，结合《宇宙探秘》的教学为实例探讨如何结合密切联系社会现实、最

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提出背景 -概念(或定义)解释 大小（公式或测量工具） 方向（针对矢量） 新科技成果的应用的教学培养学生的科学素养。

物理教材中有一些适合自读的课程，例如《物质的物理属性》、《宇宙探秘》、《超生波》等，之所以适合学生自读，有以下几个方面的原因：一、大纲要求较低，只需要学生了解即可。二、内容难度较低且丰富多彩，可读性很强。三、呈现的是自然规律，科学常识，或者密切联系实际，介绍最新科技成果的实际应用。基于以上原因，这些内容的学习作为自读课处理，给学生一个大的方向，学生就可以自由发挥，广泛搜集、整理资料，既括大学生的知识面，又可以培养学生采集有效信息、分析整理信息的能力，同时，还可以激发学生的学习热情和对科学知识的热爱。在实际教学中我们采用的是学生分组（共分四组）准备教案，推选代表上台讲课，最后进行评选优质课的办法。目的是既可以达到作为自读课应完成的目标，又可以培养小组的团结合作意识和集体荣誉感。

《宇宙探秘》这堂课的内容可以归结为科学常识普及课。除了能够感觉到日月轮回，四季更替外，对于宇宙的奥秘很难在实验中模拟和演示。所以，首先要把握本堂课的主线是人类探索宇宙的历史轨迹。从最初的“古人看天”到现在的“宇宙爆炸论”，人类对宇宙的认识经历了一个由浅入深、循序渐进和从表面到本质的过程，也是人类的意识形态和自然存在相互作用的过程。人文、历史和自然的争斗诞生了很多伟大的思想殉难者，他们是人类勇攀科学高峰的精神动力。

从教学的实际过程来看，每一组同学虽然还存在着这样那样的问题，但是基本完成了教学任务。以下是教师对各组的点评

甲组：按照教材顺序逐一介绍了人类对宇宙的认识过程。虽然内容完整，但是平铺直叙，缺乏新意。

乙组：搜集的资料丰富，用大量实例佐证每一个阶段人类对宇宙的认识程度。但是重点不突出且表述有些混乱。如果能按照时间顺序或者国别将索收集的资料加以整理，同时组织好语言表述，将不失为是一堂好课。

丙组：个人认为是四个组中最好的一组。准备充分，资料丰富但不显臃肿。按照时间顺序重点介绍了能代表当时人类对宇宙认识水平的理论成果和技术成果，而不是罗列所有的资料。

丁组：资料不是很完整，重点介绍了《宇宙爆炸论》和《空间膨胀》说的观点和支持该观点的自然现象——谱线红移。同时还介绍了哥白尼为为科学而遭受

酷刑的悲惨经历，使我们感受到科学家为真理而奋斗，甚至献身的高尚情操，使得本堂课多了几分人文关怀。

通过同学们的激烈争论，最终丁组被评为优胜出。

本堂课笔者的感受是学生的热情空前高涨，参与意识极强，也取得了较好的效果，但是也存在一些问题。例如，有部分学生搜集的资料内容太深，涉及了大量的专业术语，显然没有经过加工和提取有效信息，还有些学生准备不充分，有浑水摸鱼之嫌。所以这些是以后进行同类课程时应注意的问题。

以上阐述了如何在教学中培养学生的科学素养，主要观点是以教学内容为依托，将其按照大纲要求分为不同的类型，即重点概念（或物理量）、重要原理；基本概念（或物理量）、基本规律；科学常识、科技成果及应用。不同的类型，采用不同的教学方法，不同的教学方法对应培养不同的能力素养。第一类知识要求学生掌握和运用，所以学生必须要参与整个探究过程，在该过程中培养学生分析问题、提出问题、设计实验、进行操作、收集数据、分析数据和得出结论的综合能力，以及培养学生团结合作的精神和严谨求实的科学态度。主要培养学生的动手实践能力、创新能力和解决问题的科学方法。第二类知识要求学生了解或理解，能够识别和加以简单运用。对这一类的知识比第一类要求较低。在学习过程中主要培养学生科学的学习方法、逻辑思维能力、记忆能力和分析总结及归纳的能力。第三类要求最低，学生只需要有大致的了解即可。学习这一类知识，可以培养学生搜集、整理有效信息的能力，可以扩大自身的知识面，同时可以了解最新的科技成果和动态，感受科学和社会的关系，对学生建立科学的世界观和价值观大有裨益。 4.2采集数据

经过一个学期的研究，新的教学方式和学习习惯在学生的从被动接受到逐步适应，再从逐步适应到完全接受并认可的变化过程中得以稳固，那么，本研究是否达到了预期的目标，是否真正提高了学生的科学素养水平，在此将以期中、期末考试成绩，期末实验操作考核成绩和期末科学素养问卷调查结果作为分析、论证本课题研究成果的主要依据。

期中考试成绩如下：

成 各 分 数 段 人 数 绩 班级 一班 二班 三班 四班

5 7 10 7 13 1 2 10 7 8 17 2 3 9 4 4 23 2 9 4 7 5 16 4 90-100 80-89 70-79 60-69 30-59 30平均及格率 % 优 秀 率 % 差下率 % 以下 分 63.5 57.4 21.3 4.3 55.2 44.4 20.0 6.8 62.2 58.7 15.2 6.5 67.6 67.4 18.6 2.3 成 各 分 数 段 人 数 绩 班级 一班 二 1 6 4 4 21 9 3 5 3 6 23 90-100 80-89 70-79 60-69 30-59 30以下 6 平均分 及格率 优 秀 率 差下率 55.0 37.2 11.6 14.0 23.3 52.6 32.5 9.3

班 三班 四班 期末考试成绩如下：

实验操作成绩如下：

成绩 班级 一班 二班 三班 四班

科学素养水平如下（调查试卷见附表二） 班级 达标率 4.3数据分析

一、考试成绩分析

23.9% 17.7% 20.0% 23.3% 一班 二班 三班 四班 设计得分 （平均分） 92 90 90 95 88 86 90 98 90 80 90 90 90.0 88.7 90.0 94.3 操作得分 结果正确 平均分 完成时间 （平均值） 32min 37min 35min 26min 1 7 8 8 17 2 4.7 1 7 4 5 24 5 54.1 37.6 11.6 10.9 60.4 55.8 9.3 （平均分） 率（平均值） 考试成绩分析的常用统计指标有：平均值、中值、模式（众数）、区域（全距）和标准偏差（标准差）。由上述采集的数据，将实验班和对照班的成绩从最能反应成绩好坏的平均分和标准差两个方面做一番分析： 1.平均分

班级 实验次序 实验前 期 63.5 66.7 55.2 65.2 62.2 67.3 67.6 65.0 一班 二班 三班 四班

平均分

55.0 52.6 54.1 60.4 反应了在考试

实验后 中 期末 中该班学生达到的一般水平，可用作不同班级间学习水平的参考比较。从以上成绩可以来看，虽然绝对分数略有下降，但是，这是试卷难度不同所致。八年级下册物理教材安排的内容是初中阶段最难的一部分，历来学生的平均成绩都会明显低于第一学期的成绩。但是，实验班的平均分由实验前的年级第四跃升为试验后的年级第一，且保持比较稳定的状态，这充分说明实验班成绩有明显提高。 平均分在一定程度上可以考察学生的学习水平，但是易受极端值影响从而影响其代表性。 2.标准偏差 班级 实验次序 实验前 24.3 25.6 22.1 19.3 一班 二班 三班 四班 期 28.6 26.6 25.4 16.3

实验后 中 期末 25.6 27.5 23.2 14.1

标准差反应了成绩的总体分布特征，或者说考试成绩相对于均值的离散程度。标准差越大，说明成绩好坏的差异程度越大，即分数在学生间分布越不平衡，由此可以看出学生成绩彼此的距离越大。同时，标准差也可以用来判断平均成绩对总体成绩代表性程度的可靠性。标准差的大小与平均数对总体成绩的代表性高低成反比。由以上数据可以看出，实验班的成绩标准差远低于对照班，说明实验班的成绩离散程度最小。大纲要求，要全面提高全体学生的科学素养水平，旨在不放弃任何一个学生，在开放、公平的教学环境下关心每一个学生的成长，使全体学生共同进步。对照班中一班学生成绩标准差过大，两级分化严重，在传统的教学模式下，盲目追求考试成绩，忽略学生学习能力和学习兴趣的培养，大多采取灌输式和题海战术的教学方式，极大的挫败了学生的积极性，使得学习本来就困难的学生失去了信心，造成成绩越来越差。实验班成绩相对来说标准差较小，说明本次研究是有效的，基本达到了提高全体学生的科学素养的目标。

二、实验成绩分析

实验成绩为设计、操作和结果三个方面得分的平均值，另外还要参考实验完成所需的时间来给出综合评价。从上述采集到的数据来看，虽然最终成绩差距不是很明显，但是可以看出实验班同学在经过大量的训练后，设计实验和进行实验

操作的能力大大增强，在给出实验课题后，能迅速设计出比较完整的实验方案，操作过程中能熟练使用测量工具，并得出正确结论，这从所需时间上就可以看出，而且在整个实验过程中没有出现重大的失误。但是，对照班在实验时就出现了不能熟练使用测量工具的问题，部分小组在得出错误的结论后，擅自改动实验数据，暴露出缺乏科学态度的重大问题。

三、科学素养水平测试结果分析

科学素养水平测试作为衡量学生科学素养水平的一项基本措施，是本课题研究的重要内容，但是，鉴于正处于研究的初级阶段，各项细则还不完善。要使测试结果能真正反应学生科学素养的真实水平，正如正文中所述，要对科学素养进行分层界定。测试内容不能超出学生的认知范围和知识层次，也就是说科学素养水平高低的比较应该在同年龄或同年级学生之间展开。同一份试卷高中学生由于得分比初中生高，就认为高中学生的科学素养比初中学生高，这样的比较和界定是不科学的，也是没有意义的。所以，基于学生年龄特征和知识层次的科学素养测试卷才能反应该年龄段学生掌握科学知识的程度，才能正确反应出教育的有效性和教学改革的正确性。综上所述，笔者在编著科学素养水平测试卷时主要依据学生在本学期所学内容，在此基础上适当拓展。所以，测试的结果能够真实反应学生的科学素养水平。从采集的数据来看，对照班均有不同程度的提高，实验班的进步尤为明显，尤其是考察基础知识的掌握、科学探究的方法、科学的态度等方面的试题得分有很大的提高。说明，本研究是成功的，有效的。

4.4形成结论

通过一个学期的研究，结合各项考核成绩分析，不难发现本学期的研究还是颇有成效的。无论是笔试成绩、实验操作成绩还是科学素养水平测试，实验班（四班）相比对照班均有较大幅度的提升。说明本研究遵循的主体思路是正确的，方法是得当的，是经得起实践检验的。新的教学方式，学生由最初的不适应到适应，由适应到完全认可，经历了一个艰难蜕变的过程。这不仅是教学方法、学习方法的转变，更是一种教学理念、教学思想的更新。正确的教学思想是推进教育事业前进的航标，教育的进步是社会发展的基础。一个学期的实践，学生无论在基础知识的掌握、科学方法的获得还是科学精神的加强，都取得了不小的进步，为日

后持续发展奠定了良好的基础。现将结合教学实践就如何在物理教学中培养学生的科学素养做如下总结。

科学素养的发展以科学知识、技能的掌握和积累为基础，更重要的是使学生获得科学思想、科学精神和科学方法的熏陶和培养。公民的科学素养水平关系到国家发展的前途，在教学中结合学科特点培养学生的科学素养是每个教师的责任，更是国家的使命。物理学科作为自然学科的领头羊，当起率先垂范作用。物理学作为一门以实验为基础的学科，这就决定了在物理教学中培养学生科学素养的方法和方向。具体来说，可以从以下几个方面展开：

一、重视基础概念、基本原理的掌握，提高学生科学认知水平

科学素养最浅层的要求是对在日常生活、个人决策以及社会事务中所需要的科学概念和过程有一定的认识和理解，所以对物理教材中涉及的基本概念、物理名词（或物理量）以及一般物理规律，学生要有清晰而又准确的认识和理解。那么，如何掌握这些基本概念、物理名词（或物理量）以及一般物理规律是为提高学生科学素养要首先研究的问题。在正文中已提及切忌机械性地记忆或背诵。首先要了解此概念提出的物理背景，明确其提出的意义和学习的必要性，在此基础上就比较容易理解其陈述的含义。然后了解其共性和个性以及和其他相关概念或物理量的内在逻辑关系，比较分析和归纳他们的异同点。同时，联系生活常识、运用多媒体等手段将有些抽象的概念形象化、具体化地呈现。在这样一个开放的空间中全面、系统地学习，才能做到认识深刻、理解到位。这样的学习方法既可以使学生掌握所学概念的含义，又能提高学生分析问题、归纳总结的能力。

二、重视科学探究、培养学生创新精神

探究活动的目的在于培养学生的探索能力，增强在探索过程中主动获取科学知识、领悟科学研究方法和进行理性思维的能力和意识，加强团队合作意识、培养学生严谨的科学态度和科学精神。基于学科性质，科学探究是物理教学的重要手段，应贯穿在物理教学的各个环节，尤其是重要的物理概念（物理量）、重要的物理原理的学习。教师应指导学生掌握探究活动的步骤和方法，展开探究活动，解决问题、提升各方面的能力，同时，使学生在探究过程中体验到成功的快乐，并尊重学生的这种情感体验，耐心指导、热情鼓励。使学生崇尚科学，尊重科学，在此过程中形成科学的态度和科学精神。

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