浙江省嘉興經(jīng)開(kāi)區(qū)教研中心(314005) 王 雄

科學(xué)探究不僅是物理課程教與學(xué)的方式,也是物理課程的內(nèi)容，一般而言，科學(xué)探究主要有：提出問(wèn)題、建立假設(shè)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案、收集事實(shí)證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、交流與評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)。這樣的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)有利于師生對(duì)科學(xué)探究的初步認(rèn)識(shí)與把握。但隨著探究深入，其缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，師生們會(huì)認(rèn)為提出問(wèn)題只是科學(xué)探究的第一個(gè)環(huán)節(jié)，隨著探究的第一個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)束，提出問(wèn)題也就結(jié)束了。而事實(shí)上，問(wèn)題應(yīng)貫穿于科學(xué)探究始終。正因?yàn)檫@樣的錯(cuò)誤認(rèn)知，導(dǎo)致了科學(xué)探究功能單一化、過(guò)程瑣碎化、結(jié)果淺層化，科學(xué)探究的豐富內(nèi)涵很難得到充分發(fā)揮。為此，筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，從統(tǒng)整角度看探究，提出初中物理科學(xué)探究需要堅(jiān)持以下幾個(gè)始終。

1 目標(biāo)貫穿于科學(xué)探究的始終

科學(xué)探究需要目標(biāo)的引領(lǐng)。探究是一種有目的的行為，也是一種“無(wú)規(guī)矩不成方圓”的過(guò)程，因此，探究設(shè)計(jì)是一種目標(biāo)導(dǎo)向的系列活動(dòng)。依據(jù)義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)探究的總目標(biāo)是讓學(xué)生逐步形成正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。

在探究中，我們需要把目標(biāo)貫穿于科學(xué)探究的始終，并把總目標(biāo)分解并落實(shí)在各個(gè)環(huán)節(jié)。提出問(wèn)題環(huán)節(jié)的目標(biāo)除了提出一個(gè)或幾個(gè)科學(xué)問(wèn)題外，更重要的是喚醒學(xué)生的好奇心與求知欲；假設(shè)環(huán)節(jié)的目標(biāo)是結(jié)合自己的已知經(jīng)驗(yàn)，大膽提出自己的猜想；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的目標(biāo)是控制相關(guān)變量，尋求方案總體設(shè)計(jì)；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的目標(biāo)是把想法付諸于實(shí)踐；分析與評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的目標(biāo)是對(duì)比相關(guān)證據(jù)，修正自己的設(shè)想；交流與合作環(huán)節(jié)的目標(biāo)是能夠通過(guò)協(xié)商，求同存異，實(shí)現(xiàn)共同性目標(biāo)……由此可見(jiàn)，在探究過(guò)程中，我們需要有目標(biāo)意識(shí)，把握科學(xué)探究的核心目標(biāo)，豐富過(guò)程目標(biāo)，落實(shí)分層目標(biāo)，讓目標(biāo)貫穿于科學(xué)探究的始終。

2 情境貫穿于科學(xué)探究的始終

科學(xué)探究需要不斷創(chuàng)設(shè)情境。建構(gòu)主義者認(rèn)為，知識(shí)不是通過(guò)教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境下，通過(guò)意義建構(gòu)的方式獲得的。因此，在探究中，力求使情境貫穿于接近學(xué)生所處的真實(shí)環(huán)境中是我們所追求的。

科學(xué)探究的情境貫穿主要經(jīng)歷“情境化”“去情境化”“再情境化”三個(gè)階段。主要幫助學(xué)生形成探究的感性認(rèn)識(shí)，從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍，在思維中把握具體化的抽象認(rèn)知。例如在探究“浮力大小的相關(guān)因素”時(shí)，首先通過(guò)“死海不死”、手壓礦泉水瓶、彈簧測(cè)力計(jì)在空氣及水中分別測(cè)物體重力的系列生活情境，為浮力探究假設(shè)打下認(rèn)知基礎(chǔ)。再通過(guò)量筒、溢杯、彈簧測(cè)力計(jì)等實(shí)驗(yàn)器材對(duì)探究進(jìn)行建模，從情境中剝離科學(xué)過(guò)程，研究浮力大小與排開(kāi)液體多少的關(guān)系，使學(xué)生獲得抽象知識(shí)及探究能力。再通過(guò)密度計(jì)、輪船排水量、潛艇等生活情境的再創(chuàng)設(shè)，在知識(shí)運(yùn)用中培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

3 問(wèn)題貫穿于科學(xué)探究的始終

科學(xué)探究需要不斷創(chuàng)設(shè)問(wèn)題?？茖W(xué)探究需要發(fā)現(xiàn)與提出問(wèn)題，探究過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生新問(wèn)題，探究的過(guò)程是問(wèn)題解決的過(guò)程，也是產(chǎn)生新問(wèn)題的過(guò)程，一個(gè)探究的結(jié)束可能引發(fā)另一個(gè)新探究問(wèn)題的開(kāi)始。所以，問(wèn)題貫穿于科學(xué)探究的始終。

例如在“靜電”的科學(xué)探究中，在探究開(kāi)始時(shí)，學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，提出了什么是靜電、怎么檢驗(yàn)物體是否帶有靜電、摩擦后物體為什么能帶電、脫毛衣時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生火花與“噼啪”聲等問(wèn)題。在探究過(guò)程中，針對(duì)電荷間的相互作用，學(xué)生又產(chǎn)生了許多新的問(wèn)題：正電荷和負(fù)電荷是怎么規(guī)定的，兩個(gè)帶靜電物體的相互作用有什么規(guī)律……在探究結(jié)束后，產(chǎn)生了更深層次的問(wèn)題：兩個(gè)物體摩擦可以起電，我這雙手摩擦可以起電嗎？如果可以起電，哪一只手帶正電呢？在探究學(xué)習(xí)中，問(wèn)題串聯(lián)著整個(gè)過(guò)程，通過(guò)問(wèn)題或任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)。

4 證據(jù)貫穿于科學(xué)探究的始終

科學(xué)探究需要事實(shí)和證據(jù)。問(wèn)題提出的前提是有一定的生活證據(jù)，根據(jù)部分證據(jù)才能做出猜測(cè)和假設(shè)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程就是通過(guò)證據(jù)來(lái)證實(shí)或證偽自己的假設(shè)，評(píng)價(jià)的過(guò)程即是合理使用證據(jù)進(jìn)行分析的過(guò)程。因此，證據(jù)貫穿于科學(xué)探究的始終。

在科學(xué)探究中，證據(jù)一般有：事實(shí)證據(jù)、數(shù)據(jù)證據(jù)、數(shù)據(jù)與理論分析雙重證據(jù)等；其主要作用是基于事實(shí)證據(jù)選擇感知素材、基于數(shù)據(jù)證據(jù)接近內(nèi)容本質(zhì)、基于雙重證據(jù)走出理解誤區(qū)。例如在“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”中，首先用大小不同的力緊壓在桌面上并滑動(dòng)，體驗(yàn)手受到的阻礙情境，再在桌面上鋪上毛巾，做同樣的實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)手所受到的阻礙情況，通過(guò)自己的感受證據(jù)來(lái)為科學(xué)猜想打好基礎(chǔ)。其次，通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的多次數(shù)據(jù)證據(jù)，初步得出滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面的粗糙程度及壓力大小有關(guān)，而且接觸面越粗糙，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力大。再通過(guò)數(shù)據(jù)證據(jù)及理性分析雙重證據(jù)，得出滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面的面積大小無(wú)關(guān)。當(dāng)然，探究的證據(jù)還有多種，例如探究后從增大與減少摩擦力的角度觀察自行車(chē)結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)，把所學(xué)的證據(jù)用于實(shí)踐，形成證據(jù)體驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中，培養(yǎng)了學(xué)生“有理有據(jù)”的意識(shí)，深化了學(xué)生“正確使用證據(jù)”的方法，提高了學(xué)生科學(xué)論證的能力。

5 解釋貫穿于科學(xué)探究的始終

科學(xué)探究需要各種解釋。在假設(shè)環(huán)節(jié)需要運(yùn)用原理來(lái)對(duì)自己的假設(shè)做出解釋。在分析和整理資料和事實(shí)證據(jù)后也需要提煉出解釋?zhuān)u(píng)價(jià)后常常需要通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)現(xiàn)象與解釋是否一致。面對(duì)新問(wèn)題，需要用新解釋去分析。因此，解釋貫穿著科學(xué)探究的始終。

有人認(rèn)為，科學(xué)解釋是科學(xué)探究的核心，貫穿于整個(gè)科學(xué)探究過(guò)程中，甚至可以說(shuō):科學(xué)探究活動(dòng)是圍繞科學(xué)解釋而進(jìn)行的。但解釋能力培養(yǎng)并不容易，因?yàn)樗婕八季S顯性化及學(xué)習(xí)進(jìn)階的過(guò)程。國(guó)外研究者提出的CER框架:論斷(Claim)—證據(jù)(Evidence)—推理(Reasoning)是科學(xué)解釋能力顯性化的經(jīng)典框架。我國(guó)學(xué)者在對(duì)CER框架批判性繼承的基礎(chǔ)上建構(gòu)了PTDR框架:待解釋現(xiàn)象/預(yù)測(cè)—理論—資料—推理。在此框架的指導(dǎo)下，可以較好的提升學(xué)生科學(xué)解釋能力。例如在“平面鏡成像”探究中，筆者借鑒PTDR框架，形成了圖1所示工作單。通過(guò)PTDR框架的運(yùn)用，有效提升學(xué)生的“科學(xué)解釋”能力。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的科學(xué)解釋能力有“路”可尋。

圖1 “平面鏡成像”工作單

6 方法貫穿于科學(xué)探究的始終

科學(xué)探究需要靈活運(yùn)用各種科學(xué)方法。物理探究的過(guò)程是知識(shí)的形成過(guò)程，更是科學(xué)方法凝練的過(guò)程。物理探究過(guò)程中常用方法有放大法、控制變量法、比較法、轉(zhuǎn)換法、等效替代法、建模法、類(lèi)比法、圖像法等。同時(shí)，這些方法也有內(nèi)隱性，貫穿在科學(xué)探究的整個(gè)過(guò)程。

俄國(guó)巴甫洛夫認(rèn)為：“重要的是科學(xué)方法，認(rèn)識(shí)一個(gè)科學(xué)家的方法遠(yuǎn)比認(rèn)識(shí)他的成果價(jià)值要大”，由此可見(jiàn)認(rèn)識(shí)科學(xué)方法的重要性。一個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，往往是多種科學(xué)方法的整合。例如在研究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱的多少跟哪些因素有關(guān)”中，我們運(yùn)用了控制變量法研究Q、I、R、t之間的關(guān)系；通過(guò)轉(zhuǎn)換法把導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)換為煤油液面上升的高度；同時(shí)，把燒瓶與玻璃管相當(dāng)于溫度計(jì)用到了放大法；實(shí)驗(yàn)結(jié)果的得出用到了歸納法。在探究中，我們要學(xué)會(huì)不同科學(xué)方法的綜合運(yùn)用與分析。

7 協(xié)商貫穿于科學(xué)探究的始終

科學(xué)探究需要不斷的協(xié)商，協(xié)商過(guò)程即是交流討論的過(guò)程。協(xié)商發(fā)生在對(duì)假設(shè)的提出與驗(yàn)證中，發(fā)生在探究過(guò)程的研究方法、思想觀點(diǎn)、反復(fù)驗(yàn)證、經(jīng)驗(yàn)分享等相互交流中，發(fā)生在學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)中，協(xié)商貫穿在科學(xué)探究的始終。

協(xié)商有“自我協(xié)商”與“相互協(xié)商”兩種，自我協(xié)商是指自己和自己爭(zhēng)辯；相互協(xié)商則指學(xué)習(xí)小組內(nèi)部相互之間的辯論。科學(xué)探究的協(xié)商路徑一般是：①面對(duì)一個(gè)問(wèn)題，自我協(xié)商，積極思考，形成初認(rèn)識(shí)；②結(jié)合問(wèn)題共同探討，相互協(xié)商，啟發(fā)新思路；③學(xué)生糾正認(rèn)知，自我協(xié)商，思維再提升。例如在“電磁感應(yīng)”探究中，針對(duì)“怎樣才能產(chǎn)生感應(yīng)電流”這一核心問(wèn)題，結(jié)合已有實(shí)驗(yàn)器材，自我協(xié)商，思考實(shí)驗(yàn)的可能性設(shè)計(jì)；再通過(guò)學(xué)生之間相互協(xié)商，把探究過(guò)程歸納為導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中靜止、導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)線(xiàn)靜止而磁體運(yùn)動(dòng)三種情況。再通過(guò)小組小協(xié)商，全班大協(xié)商的合作探究，得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種條件。在科學(xué)探究的協(xié)商過(guò)程中，交流是基礎(chǔ)，傾聽(tīng)是關(guān)鍵，思考是核心。

8 評(píng)價(jià)貫穿于科學(xué)探究的始終

科學(xué)探究需要不斷的評(píng)價(jià)。你所提出的問(wèn)題是否是科學(xué)的、可探究的問(wèn)題，是否是有價(jià)值的問(wèn)題，支持猜想、假設(shè)的根據(jù)是否充分，科學(xué)探究過(guò)程中實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，探究方法選擇是否合理，證據(jù)是否確鑿，得出的結(jié)論是否合理等，評(píng)價(jià)貫穿于探究的始終。

初中物理探究尤其重視過(guò)程評(píng)價(jià)，要求“把學(xué)生在活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)、制作、探究等方面的表現(xiàn)納入評(píng)價(jià)范圍”，具體可從對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的科學(xué)性評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)方案的可行性評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)器材的選擇性評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性評(píng)價(jià)等入手。例如在“伏安法測(cè)電阻”的探究中，我們需要對(duì)不計(jì)電源內(nèi)阻的理想法、多個(gè)變量的控制變量法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖像法等科學(xué)方法使用進(jìn)行科學(xué)性評(píng)價(jià)；對(duì)電流表內(nèi)接與外接兩種方案的影響進(jìn)行可行性評(píng)價(jià)；對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中滑動(dòng)變阻器阻值大小的選擇進(jìn)行選擇性評(píng)價(jià)；對(duì)實(shí)驗(yàn)連接時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器移到阻值最大處等操作進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果多次測(cè)量進(jìn)行普遍性評(píng)價(jià)。