徐衛(wèi)兵

(西安交通大學(xué)蘇州附屬中學(xué)，江蘇 蘇州 215021)

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn),是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀(guān)念、必備品格和關(guān)鍵能力．物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀(guān)念”、“科學(xué)思維”、“科學(xué)探究”、“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”4個(gè)方面．“科學(xué)探究”是指基于觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋,以及對(duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力．體現(xiàn)“科學(xué)探究”本質(zhì)的四要素為問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流等要素．

1 喚醒學(xué)生問(wèn)題意識(shí)

“問(wèn)題”是指學(xué)生具有科學(xué)探究意識(shí),能在學(xué)習(xí)和日常生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,提出合理的猜測(cè)與假設(shè)．

1.1 少疑鈍化思維,質(zhì)疑創(chuàng)新思維

愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“提出問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要”.那是因?yàn)榻鉀Q問(wèn)題是被動(dòng)行為只需要學(xué)習(xí)或?qū)嶒?yàn)上的技能,而提出“新”的問(wèn)題,是主動(dòng)行為,需要的是創(chuàng)造性的想象力． 在這里我們把能提出問(wèn)題簡(jiǎn)稱(chēng)為學(xué)生的“問(wèn)題意識(shí)”,“問(wèn)題意識(shí)”是創(chuàng)新精神的基石,強(qiáng)化學(xué)生的“問(wèn)題意識(shí)”可以說(shuō)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的起點(diǎn)． 但在目前的教學(xué)中不少教師怕影響教學(xué)進(jìn)度,基本是由教師提出問(wèn)題讓學(xué)生去回答,學(xué)生幾乎不主動(dòng)提出問(wèn)題,即使提問(wèn)題也只是問(wèn)的哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)沒(méi)理解或哪道題不會(huì)做等． 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,這種教學(xué)方法將催眠學(xué)生的“問(wèn)題意識(shí)”,并使學(xué)生的思維鈍化． 這樣的課堂,實(shí)際上剝奪學(xué)生提問(wèn)的機(jī)會(huì),禁錮學(xué)生思維的翅膀,僵化教師的教學(xué)方式． 形成被動(dòng)接受狀態(tài)的學(xué)生,幾乎沒(méi)有疑問(wèn),他們確信任何結(jié)論,他們?nèi)狈岩桑?思維總被教師牽著走,哪里說(shuō)得上“主動(dòng)地發(fā)展”,更談不上創(chuàng)新． 質(zhì)疑是創(chuàng)新的基石,歷史上有很多這方面的事例,比如伽利略在學(xué)習(xí)的過(guò)程中養(yǎng)成了愛(ài)質(zhì)疑的習(xí)慣,對(duì)學(xué)校的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容也會(huì)產(chǎn)生質(zhì)疑．甚至對(duì)哲學(xué)家們所崇奉的那些“絕對(duì)真理”,他也探明它們究竟包含什么意義,最典型的事例就是對(duì)古希臘偉大的哲學(xué)家亞里士多德的物體下落快慢的主張也提出了質(zhì)疑,這才有了自由落體定律．[2]再比如在湖北電視臺(tái)的一檔“童聲朗朗”欄目中,有一期節(jié)目小學(xué)生質(zhì)疑電影《侏羅紀(jì)世界》漏洞:一是穿高跟鞋的女主角竟然贏(yíng)了霸王龍(據(jù)科學(xué)家研究它的奔跑速度可達(dá)72 km/h),二是電影里的恐龍大部分是來(lái)自白堊紀(jì),電影偏偏叫《朱羅紀(jì)世界》． 這種挑戰(zhàn)權(quán)威的精神、挑剔性的思維是科學(xué)家必備的素質(zhì)之一,沒(méi)有挑剔就沒(méi)有批判,沒(méi)有批判就沒(méi)有創(chuàng)新．

所以在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力,不但能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)物理的興趣和效率,而且能開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能．

1.2 利用演示實(shí)驗(yàn),提供問(wèn)題情境

在物理教學(xué)中我們采取什么措施去培養(yǎng)學(xué)生的“問(wèn)題意識(shí)”,并讓他們通過(guò)物理教學(xué)做到敢于提問(wèn)、學(xué)會(huì)提問(wèn)、善于提問(wèn)呢?

1.2.1 設(shè)疑激趣

車(chē)爾尼雪夫斯基說(shuō): “只有人們自愿做的事才做得好．”因此教師在教學(xué)中就應(yīng)千方百計(jì)地讓學(xué)生對(duì)要做的事成為自愿做的事． “激趣”就是要求教師千方百計(jì)激發(fā)出學(xué)生“自愿做”的熱情,按照中國(guó)的漢字“趣”也可以釋義為在行“走”中“取”． 激趣最有效的方式就是教師從生產(chǎn)、生活、科技等多個(gè)角度創(chuàng)設(shè)物理情境,引導(dǎo)學(xué)生提出與物理相關(guān)的問(wèn)題,并進(jìn)行討論． 在創(chuàng)設(shè)情景時(shí)我們應(yīng)盡可能地通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)展示情景,無(wú)法用實(shí)驗(yàn)展示的,也可以通過(guò)實(shí)物、模型或動(dòng)畫(huà)模擬等來(lái)激起學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心,可以讓學(xué)生產(chǎn)生困惑、質(zhì)疑、探索的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī), 從而喚起學(xué)生的問(wèn)題意識(shí).例如《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》必修3第13頁(yè)提到“在實(shí)驗(yàn)探究金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長(zhǎng)度和橫截面積的定量關(guān)系,以及閉合電路歐姆定律等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中,努力創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生探究欲望的問(wèn)題情境, 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究”．

圖1

“激趣”還涉及時(shí)機(jī)的選擇,或行課初(即課堂引入),或行課末(即課堂結(jié)束時(shí)留給學(xué)生課后探究),或行課中(課堂進(jìn)行中), 但我們要特別重視在行課的初始時(shí)刻,因?yàn)樯婕罢n堂的目標(biāo)和學(xué)生積極性的調(diào)動(dòng)． 表1是對(duì)課堂引入法喜歡方式的調(diào)查表,可以看出占比比較高的幾種方法使學(xué)生在課堂上的積極性的確得到提高,其中利用實(shí)驗(yàn)引入是最受學(xué)生歡迎的,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)可以激起學(xué)生的好奇心、激發(fā)學(xué)生的求知欲、激活學(xué)生的思維, 從而形成學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的氛圍,課堂上就會(huì)帶著問(wèn)題去思考、討論、探索.例如，在探索產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件時(shí)：用線(xiàn)圈繞制,連接發(fā)光二極管(如圖1),放在電磁爐上方,如果電磁爐不通電,二極管不亮,電磁爐通電后二極管亮了,學(xué)生自然會(huì)提出一些問(wèn)題．

表1 不同液體密度與浸入深度的關(guān)系

1.2.2 刨根問(wèn)底

中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所粒子天體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)空間科學(xué)部首席科學(xué)家張雙南在專(zhuān)欄文章中說(shuō)中國(guó)人缺少“刨根問(wèn)底”的精神,并列舉事例說(shuō)明,其中一個(gè)事例: “兩小兒辯日”,……一個(gè)小孩說(shuō),是早晨的太陽(yáng)大,那時(shí)候太陽(yáng)離我們近,為什么呢?早晨看起來(lái)太陽(yáng)很大,那大嘛表明太陽(yáng)離我們近,另外一個(gè)小孩說(shuō),早晨的時(shí)候特別涼,中午的時(shí)候很熱,那熱很顯然是離我們近嘛,但是看起來(lái)小一些,早晨說(shuō)那個(gè)又大又涼,中午說(shuō)這個(gè)又熱又小,孔子說(shuō)不知道這個(gè)答案是什么? 所以這個(gè)故事就在這里,怎么會(huì)結(jié)束,這兩個(gè)孩子嘲笑孔子,哈哈,你不知道的比我們多． 但事實(shí)上,無(wú)論是早上離我們很近還是中午離我們很近,一定只有一個(gè)答案． 為什么中午看起來(lái)很小,但它很熱? 我們沒(méi)有回答問(wèn)題的根源,問(wèn)題背后的真相是什么? 這是典型的使用詭辯而不是突破性的問(wèn)題來(lái)贏(yíng)得辯論,更沒(méi)有追求真理．

比如,上面的二極管為什么會(huì)亮,學(xué)生得“刨根問(wèn)底”,先提出猜想, 猜想是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè),能培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力,為后面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備． 教學(xué)中有時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)展開(kāi)豐富的猜想,學(xué)生的猜想可能千奇百怪,但教師應(yīng)尊重每個(gè)學(xué)生的猜想,不要輕易地否定他們的猜想, 這樣學(xué)生才會(huì)繼續(xù)探索他們的猜想是否正確．

2 加強(qiáng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)

“證據(jù)”是學(xué)生具有設(shè)計(jì)探究方案,證據(jù)收集和數(shù)據(jù)處理的能力．能正確實(shí)施探究方案,使用各種手段和方法收集信息．

2.1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

學(xué)生對(duì)于觀(guān)察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,一定會(huì)根據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行猜想,為什么會(huì)是這樣的現(xiàn)象,猜想后就要檢驗(yàn)提出的猜想是否正確, 那就要寫(xiě)探究的實(shí)驗(yàn)方案,包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、器材、步驟等.這樣做能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和探究精神以及提高分析能力.這也是科學(xué)探究過(guò)程中關(guān)鍵的一步． 但目前的教學(xué)中往往是教師直接提供給學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案,這樣做不利于學(xué)生探究的主動(dòng)性和積極性的培養(yǎng)． 其實(shí)應(yīng)讓學(xué)生利用教師平時(shí)滲透的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想,進(jìn)行充分的討論,探索實(shí)驗(yàn)方法、選擇實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作步驟． 如: 探究自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)時(shí),需要測(cè)下落物體的速度,學(xué)生會(huì)利用前面所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì),有的是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、有的是光電門(mén)、有的是頻閃照片． 在課堂上到底用哪一種,要看實(shí)驗(yàn)室條件,最好不要選擇學(xué)生不能動(dòng)手,只有教師演示的實(shí)驗(yàn)． 只要條件許可就應(yīng)該是學(xué)生自己設(shè)計(jì)、自己操作,不是教師完成探究學(xué)生當(dāng)觀(guān)眾． 也就是教師的任務(wù)是做好充分的準(zhǔn)備,準(zhǔn)備足夠的實(shí)驗(yàn)器材,讓學(xué)生自主選擇．

2.2 搜集證據(jù)

做實(shí)驗(yàn)不只是觀(guān)察現(xiàn)象,還要進(jìn)行數(shù)據(jù)的搜集,這一步是科學(xué)探究中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),這個(gè)環(huán)節(jié)要讓學(xué)生自己去操作、觀(guān)察、體驗(yàn)、思考, 獲得自己所需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并記錄在自己設(shè)計(jì)的表格里．收集證據(jù)可以培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察能力和信息收集能力.

2.3 處理證據(jù)

得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后,一定要趁熱打鐵,讓學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)處理． 但教學(xué)中往往出現(xiàn)不少學(xué)生不重視數(shù)據(jù)的處理,有的是就感覺(jué)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)完成了,往往只重視現(xiàn)象,有的是怕麻煩, 也有的是教師怕耽誤教學(xué)進(jìn)程,讓學(xué)生課后處理,事實(shí)會(huì)不了了之． 比如探究彈簧彈力大小與形變量的關(guān)系時(shí),處理的方法可以是公式、圖像等方法分析處理數(shù)據(jù),只有這樣才能得出正確的結(jié)論,從而透過(guò)現(xiàn)象找本質(zhì)．

3 重視學(xué)生解釋意識(shí)

“解釋”是指學(xué)生具有分析論證的能力,會(huì)使用各種方法和手段分析、處理信息,描述、解釋探究結(jié)果和變化趨勢(shì),基于證據(jù)得出合理的結(jié)論．

解釋是在觀(guān)察的基礎(chǔ)上思考,合理地解釋事物變化的原因,事物之間的聯(lián)系,或事物發(fā)展的規(guī)律,許多科學(xué)結(jié)論都是令人信服的解釋?zhuān)?著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森先生曾經(jīng)要求過(guò)本科以上的學(xué)生除了有優(yōu)秀的論文外還要能夠?qū)懗鐾ㄋ滓锥目破疹?lèi)論文,科普類(lèi)論文寫(xiě)得好與差就是看一個(gè)人解釋的能力,他的意圖就是想通過(guò)此舉實(shí)現(xiàn)普及本科生解釋的能力．愛(ài)因斯坦可以給普通家庭婦女解釋相對(duì)論, 當(dāng)然這也體現(xiàn)了他們個(gè)人的非凡智慧．

探究過(guò)程結(jié)束后,教師要求學(xué)生基于數(shù)據(jù),分析相關(guān)的現(xiàn)象或原因,然后讓每組學(xué)生匯報(bào)探究結(jié)果和得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論, 同時(shí)對(duì)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行解釋,并為自己的正確觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行答辯,以及回報(bào)實(shí)驗(yàn)中是否發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題? 想不想繼續(xù)進(jìn)行探究? 然后進(jìn)行頭腦風(fēng)暴,學(xué)生總結(jié)并得出統(tǒng)一的結(jié)論． 如果每個(gè)實(shí)驗(yàn)都堅(jiān)持這樣做,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的解釋不但能達(dá)到“切磋”的目的,實(shí)現(xiàn)思維的碰撞,而且還能培養(yǎng)學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力和邏輯思維能力． 在平時(shí)聽(tīng)課中,發(fā)現(xiàn)有的班級(jí)學(xué)生表述非常清楚,有的班級(jí)學(xué)生不善于表達(dá),其實(shí)與教師平時(shí)的培養(yǎng)有很大的關(guān)系．

4 培養(yǎng)交流合作意識(shí)

“交流”是指具有交流與合作的意愿和能力,能準(zhǔn)確表述、評(píng)估和反思探究過(guò)程與結(jié)果．

心理學(xué)理論表明: 良好的同學(xué)關(guān)系應(yīng)該改善學(xué)生在不同認(rèn)知,情感和行為水平上的學(xué)習(xí)心理狀態(tài)． 在科學(xué)探究過(guò)程中教師要提供學(xué)生良好的“合作交流”氛圍,讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)合作,動(dòng)手實(shí)踐,在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),探究科學(xué)的奧秘; 在探究活動(dòng)中,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論和交流活動(dòng),讓學(xué)生充分表達(dá)自己的探究問(wèn)題、過(guò)程和結(jié)果, 選擇和使用適當(dāng)?shù)拿浇榕c他人有效溝通,傾聽(tīng)他人的詢(xún)問(wèn)并對(duì)他人探究的過(guò)程和結(jié)果提出建設(shè)性的評(píng)論．這些感受和經(jīng)歷中的許多是理解科學(xué)本質(zhì)以及科學(xué)精神的意義和價(jià)值的基礎(chǔ). 即使有些實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生走了彎路，遭遇挫折和艱辛，甚至有可能找不到問(wèn)題的答案，但學(xué)生仍能從這一親歷過(guò)程中學(xué)到科學(xué)探究的方法.

興趣是學(xué)生最好的老師,老師的作用是引導(dǎo)． 居里夫人曾經(jīng)說(shuō): 好奇心是人類(lèi)最寶貴的品質(zhì)． 好奇心是科學(xué)研究背后的驅(qū)動(dòng)力,也是科學(xué)夢(mèng)想的新起點(diǎn)． 在教學(xué)中,我們就盡力讓學(xué)生永葆好奇之心,學(xué)習(xí)知識(shí),打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),勇于追求科學(xué)的心靈夢(mèng)想,開(kāi)辟一條美好的科學(xué)人生道路． 學(xué)生無(wú)限的想象力、夢(mèng)想就像是天上的繁星那么璀璨、那么的多彩,但是只有仰望天空的同時(shí)腳踏實(shí)地才能向自己的夢(mèng)想越來(lái)越靠近,帶著批判性帶著思辨性還要帶著創(chuàng)造力來(lái)看待身邊的事物,來(lái)觀(guān)察發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.這就使得中學(xué)物理教學(xué)中的科學(xué)探究既具有多樣性和綜合性,又具有學(xué)生學(xué)習(xí)方式的主動(dòng)性和獨(dú)立性,還具有學(xué)習(xí)過(guò)程的開(kāi)放性和民主性． 在探究過(guò)程中,學(xué)生是否掌握某個(gè)具體知識(shí)并不是最重要的,重要的是要善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題,并學(xué)會(huì)通過(guò)收集資料、提出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)探究、驗(yàn)證假設(shè)、交流討論等探究步驟, 最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的目標(biāo)．