韓志強

摘 要： 科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一，它既是學(xué)生要學(xué)習和掌握的一種探究能力，同時也是學(xué)生學(xué)習科學(xué)知識、發(fā)展科學(xué)思維、形成科學(xué)態(tài)度的手段和途徑.學(xué)生參與科學(xué)探究的有效性直接決定著學(xué)生學(xué)習物理的有效性，也影響著學(xué)生核心素養(yǎng)形成的程度.要讓學(xué)生真正有效地參與到探究實驗中，需要教師對教材中的實驗進行創(chuàng)新性設(shè)計.

關(guān)鍵詞： 科學(xué)探究;核心素養(yǎng);初中物理

“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”與“科學(xué)態(tài)度與責任”是構(gòu)成物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個方面，其中“科學(xué)探究”與其它三個方面有所不同，它既是學(xué)生要學(xué)習和掌握的一種探究能力，同時也是學(xué)生學(xué)習科學(xué)知識、發(fā)展科學(xué)思維、形成科學(xué)態(tài)度的手段和途徑[1].可見科學(xué)探究在物理教學(xué)中有著舉足輕重的地位，學(xué)生參與科學(xué)探究的深入程度直接決定著學(xué)生學(xué)習物理的成效，也影響著學(xué)生核心素養(yǎng)形成的程度.

在日常的教學(xué)中教師往往會有這樣的體會，學(xué)生普遍對教材中或教學(xué)中的探究實驗缺乏興趣，很難真正參與到科學(xué)探究中去.究其原因主要有以下兩個方面，一是很多探究實驗缺乏趣味性和情境性，所設(shè)計的問題缺乏挑戰(zhàn)性，學(xué)生不用探究就已經(jīng)猜到了答案，很難使學(xué)生產(chǎn)生進一步探究的欲望.二是上課老師過于注重實驗結(jié)果和實驗結(jié)論，去繁就簡，只保留與結(jié)論相關(guān)的因素，而舍棄學(xué)生真正感興趣的問題，牽著學(xué)生的鼻子進行探究.學(xué)生不感興趣、缺乏主動參與的探究活動充其量只是形式上的探究活動，本質(zhì)上仍屬于灌輸式的知識教學(xué)，而不是以學(xué)生為主體的面向核心素養(yǎng)的教學(xué).

真正的探究活動應(yīng)具備以下幾個要素，學(xué)生的主動參與、發(fā)現(xiàn)問題與解決問題、帶著問題去思考、活動、學(xué)習[1]，應(yīng)具有好奇心和想象力，能大膽嘗試、積極尋求有效的問題解決方法等主要特征[2].下面結(jié)合幾個教學(xué)實例來具體探討如何讓科學(xué)探究真正發(fā)生.

1 巧設(shè)創(chuàng)新情境、激發(fā)探究興趣

在人教版初中物理第九章第1節(jié)“探究壓力的作用效果與什么因素有關(guān)”這一實驗中，教材提供的情境設(shè)計是通過觀察小桌腿或桌面在不同壓力作用下陷入沙子的程度來判斷壓力的作用效果，如圖1所示.這一情境設(shè)計其實不必探究學(xué)生就已知道結(jié)果：桌腳肯定比桌面易陷入沙子，且壓力越大桌腳陷得越深，已經(jīng)知道結(jié)果的探究就很難再激起學(xué)生進一步探究的興趣，即使學(xué)生按部就班地完成了實驗過程，學(xué)生也只是用實驗又驗證了一次生活經(jīng)驗而已，而無法從實驗現(xiàn)象自覺轉(zhuǎn)換成物理思維.本實驗需要給學(xué)生傳遞的核心概念是，物體單位面積上受到的壓力將決定壓力產(chǎn)生的效果，并期望學(xué)生通過探究親自發(fā)現(xiàn)這一核心概念，要達到這一目的，首先需要學(xué)生無法輕易猜到實驗結(jié)果以使學(xué)生產(chǎn)生探究動機，二是實驗結(jié)果與學(xué)生的猜想產(chǎn)生沖突，以使學(xué)生主動思考現(xiàn)象背后的原因，如此才能讓學(xué)生真正發(fā)展探究能力和物理思維能力.

1.1 創(chuàng)新實驗設(shè)計

請同學(xué)們把釘床釘尖朝下水平放在一張繃緊的A4紙上，往釘床上放置重物， 猜一猜并測量多大的壓力才能把A4紙刺破，如圖2所示，并根據(jù)實驗現(xiàn)象和測量結(jié)果作出科學(xué)解釋.

1.2 設(shè)計解析

第一，學(xué)生對釘床是否能輕而易舉把紙刺破會產(chǎn)生強烈的好奇心，能有效驅(qū)動學(xué)生的探究欲望.第二，學(xué)生即使認為釘床難刺破A4紙，但學(xué)生一定猜不出到底多大的壓力才能把紙刺破，必須通過實驗才能知道具體的結(jié)果，從而使學(xué)生產(chǎn)生進一步探究的動力.第三，實驗結(jié)果跟學(xué)生的猜想產(chǎn)生很大的沖突時，會有效促進學(xué)生進行科學(xué)思維：總壓力很大，釘尖很尖，為什么沒有輕易把紙刺破呢？第四，易于引導(dǎo)學(xué)生得出核心物理概念：單個釘尖上承擔的壓力很小，所以不易把紙刺破，也就是說，單位面積（每個釘尖）上的壓力將決定壓力產(chǎn)生的效果.

2 任務(wù)驅(qū)動，激發(fā)學(xué)生探究動機

第十一章第3節(jié)“探究影響動能大小的因素”實驗，如圖3所示，讓小球從斜坡上滾下撞擊放在平面上的木塊，用小球推動木塊的距離來反映小球動能的大小.本實驗設(shè)計的最大問題在于教師設(shè)置好了實驗步驟，讓學(xué)生驗證性地觀察實驗現(xiàn)象，而實驗結(jié)果不必探究就已知道，小球的質(zhì)量越大、速度越快，木塊被撞得就越遠.整個過程學(xué)生不必動腦筋，既無實驗興趣，也無科學(xué)思維，實則學(xué)生并沒有進行任何的探究活動，只是形式性的經(jīng)歷了一次探究步驟罷了.

2.1 創(chuàng)新實驗設(shè)計

給你一部小車，你如何讓這部小車產(chǎn)生動能？你如何讓它產(chǎn)生比較大的動能？你又如何來檢驗該小車具有的動能是大是小呢？你可以借助圖4中的器材完成你的實驗.

2.2 設(shè)計解析

第一、提出一連串的具有挑戰(zhàn)性的問題，以任務(wù)驅(qū)動激發(fā)學(xué)生探究動機.第二、學(xué)生不得不自己設(shè)計實驗方案解決自己的猜想，促使學(xué)生必須進行科學(xué)思維才能解決問題.第三、本實驗設(shè)計指向的是探究過程而不僅僅是實驗結(jié)論，有利于“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”與“科學(xué)態(tài)度與責任”等物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成.

3 面向真實問題，發(fā)掘探究價值

人教版第八章第3節(jié)在“探究影響摩擦力的因素”實驗中，如圖5所示，對于影響摩擦力大小的因素學(xué)生不難猜到壓力大小和接觸面的粗糙程度這兩個因素，在教學(xué)實踐中教師們也往往是探究完這兩個要素就結(jié)束了實驗.對于實驗結(jié)果學(xué)生也覺得毫無意外，理所當然.但當教師問學(xué)生“接觸面的大小會影響摩擦力嗎？”“滑動速度會影響摩擦力嗎？”的問題時，學(xué)生會認為答案是肯定的，或者不敢肯定，其實這才是真正需要探究的問題.

3.1 創(chuàng)新實驗設(shè)計

提出問題：除壓力大小和接觸面的粗糙程度外，接觸面積的大小和滑動速度會影響摩擦力的大小嗎？請設(shè)計實驗檢驗?zāi)愕牟孪?

3.2 設(shè)計解析

第一、讓學(xué)生通過探究親身體驗實驗結(jié)果與猜想之間產(chǎn)生的沖突，使學(xué)生更好地認識到科學(xué)探究是驗證猜想并得出科學(xué)結(jié)論的必要過程，看似正確的常識必須經(jīng)過科學(xué)探究才能得出正確的結(jié)論.第二、實驗結(jié)果與猜想產(chǎn)生了沖突，會進一步激發(fā)學(xué)生的好奇心，會促使學(xué)生進一步探究和思考結(jié)論背后的奧妙.第三、有利于學(xué)生更準確地掌握影響滑動摩擦力的因素.

3.3 創(chuàng)新實驗設(shè)計

生活經(jīng)驗告訴我們，物體的質(zhì)量越大其重量也越大，物體受到的重力與其質(zhì)量成正比嗎？請通過實驗進行驗證，如果成正比請找出正比例常數(shù).

等質(zhì)量的不同物質(zhì)受到的重力一樣嗎？不同的物質(zhì)種類其重力與質(zhì)量的比例常數(shù)相同嗎？請通過實驗進行探究.

3.4 設(shè)計解析

只有提出的問題能夠引起學(xué)生的思考，與學(xué)生的常識認知產(chǎn)生沖突，才是促使學(xué)生進行科學(xué)探究的真正問題.

教學(xué)實踐證明，實驗設(shè)計的新穎性、挑戰(zhàn)性和思維性是促進學(xué)生積極參與科學(xué)探究活動的有效策略.

上文中通過一些案例并加以簡釋來說明這些實驗設(shè)計的策略和意圖，期望能給讀者帶來一定的啟發(fā)和應(yīng)用價值.教材或教學(xué)中，探究活動往往是為得出結(jié)論而設(shè)置，從而實驗設(shè)計過于直白和簡單，教師在教學(xué)過程中，應(yīng)摒棄重結(jié)論輕過程的思想傾向，采取有效的策略讓學(xué)生真正參與到科學(xué)探究活中，發(fā)揮探究活動應(yīng)有的價值，以更好地促進學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效形成和有效發(fā)展.

參考文獻：

[1]彭前程.談對“學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)及物理學(xué)科核心素養(yǎng)”的理解[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017，46（10）：2-3.

[2]核心素養(yǎng)研究課題組.中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)[J].中國教育學(xué)刊，2016（10）：3.