突出探究本質，注重探究能力

探究性學習是一種在好奇心驅使下的、以問題為導向的、學生有高度智力投入且內容和形式都十分豐富的學習活動。美國國家科學教育標準指出，科學教育中的科學探究指的是學生們用以獲取知識、領悟科學的思維觀念、領悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動；探究需要明確假設，需要運用批判性思維和邏輯思維，需要考慮可能的其他解釋1。那么中考中命制的探究性試題，能夠使學生在問題的導向下投入高度的智力，同時使學生真正的運用批判性思維和邏輯思維，達到具有真實探究的行為，以至達到體現(xiàn)科學探究本質，這是命制出區(qū)別形式上的被貼上“探究”標簽的科學探究性試題的關鍵，以下是2006年中考物理探究性試題命制過程中以此為基礎出現(xiàn)的創(chuàng)新視角，并對物理課程教學以新的啟示。

1從反映科學研究本質角度命制探究性試題。

科學的發(fā)展極大地依賴于觀察、實驗證據(jù)、理性辯論和懷疑2。那么科學研究的過程中所具有的懷疑、批判精神和思維應該是科學家們基本的科學素養(yǎng)，同時也是科學研究本質的重要方面，那么我們探究性試題如何體現(xiàn)科學研究的本質所表現(xiàn)的懷疑批判思維呢？這樣對我們的探究式教學又有什么啟示呢？

例1（2006山東濟寧）在做研究杠桿平衡的條件實驗時，小紅根據(jù)如圖1所示的實驗現(xiàn)象得出的杠桿平衡條件是：“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”。為了說明這一結論并不正確，請你在圖2所示的杠杠上畫出需要對杠杠施加的力的示意圖和這個力的力臂。

答案：如圖3。

評分標準力的示意圖符合要求給2分（只要畫的力的可以使杠桿平衡且不與杠杠垂直，即可）；力臂畫得正確給2分。

分析與啟示我們的學生在平時的探究過程中，習慣于使用證實的思維和方法來求證一個結論的正確性，對于一個科學理論即使得到千萬次的驗證，都不能被最終證實，但是一次反證就足以證明它為假，因此對于培養(yǎng)學生的證偽思想是非常必要的。探究不只是包括證實，更應該包括證偽，通過不斷地猜想和反駁，采取批評的態(tài)度和觀點來看待表面的物理現(xiàn)象，以設計實驗深入對事物現(xiàn)象本質的認識和理解。這樣的證偽思維無疑是學生將來進行工作和研究所必需的一種重要的探究能力。這樣的考題使我們的科學教師重新審視和質疑以前的采用“猜想——證實”的實驗教學。無庸置疑，“猜想——反駁”對我們在進行探究性教學培養(yǎng)學生探究能力的課堂教學中具有良好的教育功能，同時它可能更接近科學探究的本質。

2從日常生活生產(chǎn)應用物理知識的角度來命制探究性試題，考查學生科學探究思維，突顯科學探究特征。

探究性試題的設計離不開主要的物理知識，但是如何在考查主要知識的過程中，考查學生的探究能力，避免簡單地重復物理定律內容和重復課本上的探究實驗來命制形式上探究性試題，這就必須要通過在新異的情景中應用主要物理知識來考查探究能力，并能通過這樣的試題反映出學生真正的探究思維，具有類似真實情景的探究行為。

例2（2006年某地）小明在研究浮力大小跟物體排開液體體積關系實驗時，將一個掛在彈簧測力計下的金屬圓柱體緩慢地浸入水中（水足夠深），在接觸容器底之前，分別記下圓柱體下面所處的深度h、彈簧測力計相應的示數(shù)F，實驗數(shù)據(jù)如下表：

（1）由實驗數(shù)據(jù)可知， 金屬塊重_____N，完全浸沒時受到的浮力是_____N。

（2）表中第1次到第３次實驗數(shù)據(jù)，說明了浸在液體中的物體受到的浮力大小與物體排開液體體積__________(填“有關”或“無關”)。

分析表中第４次和第５次實驗數(shù)據(jù)，說明了浸沒在液體中的物體受到的浮力大小與深度_____(填“有關”或“無關”)。

(3)圖4中能正確反映F和h關系的圖像是____________。

答案：（1）6.75，2.5（2）有關，無關(3) C。

例3（2006江蘇鎮(zhèn)江）據(jù)報道，某市圖書館白天停水，由于管理人員的疏忽，水龍頭處于打開狀態(tài)，排水口被塞子堵住，夜里水通了，水池里的水很快溢出，漫延至圖書館各處，造成很大的損失。小明同學是學校圖書館的義務管理員，看了這則報道后，動手自制“自動拔塞器”。該裝置能夠在類似情況下，自動撥開塞子排水。小明首先在水池某處做記號，作為警戒線；然后將塞子堵住排水口，打開水龍頭放水至警戒線，用彈簧測力計向上拉塞子，當彈簧測力計的示數(shù)為5N時，塞子被拔出；接著把水池中的水放掉，選擇合適的空心密閉塑料瓶，調節(jié)塑料瓶與塞子間繩子的長度，向水池中重新放水，使得當水漲至警戒線時，塑料瓶就能把塞子拔出，如圖5所示。已知塑料瓶的質量為30g，總體積為750mL，g取10N／kg，問塑料瓶排開水的體積為多大時就能將塞子拔出？

分析和啟示阿基米德原理的理解和運用應該是浮力教學的重點內容，如何在探究性試題中考察學生理解和運用阿基米德原理，同時也能考查學生的探究能力呢？

例2的本意是想考查學生分析數(shù)據(jù)以及推理能力，但這個過程是學生在學習阿基米德原理時已經(jīng)熟悉的實驗操作過程，對這個過程的考察無非就是調動學生的記憶；同時阿基米德原理已經(jīng)直接告訴浮力大小與排開液體體積有關，而與浸沒的深度無關，學生靠回憶阿基米德原理的內容就能解決這個問題，甚至不需要閱讀題干部分，所以例2不能考查學生分析數(shù)據(jù)的能力以及推理能力，所以這樣形式上的探究性試題就會失去考查學生探究能力的作用。

例3是通過一個具體的情景，同時這個情景本身就有一定的現(xiàn)實意義，在這個題目中，需要學生靈活運用阿基米德原理來通過科學的計算決定塑料瓶的位置，充分顯示出學生用科學知識去做科學決策的能力。其次，此題將阿基米德原理與現(xiàn)實問題結合，考查了學生在探究過程中設計和實施物理實驗的能力。通過新的物理情景考查學生解決現(xiàn)實問題能力的形式充分發(fā)揮著科學探究的魅力，它引導我們在平時的教學中，應該給學生探究的機會，讓學生通過探究的方式來得到阿基米德原理，以提高學生解決問題的能力。

3以非常規(guī)性物理實驗為素材命制探究性試題，考查學生科學猜想和邏輯推理能力，滲透情感態(tài)度價值觀。

物理非常規(guī)實驗，主要是自制的物理教具，這些自制物理教具的一個重要的類型就是探究性物理教具，這樣的探究資源是非常豐富的，可以為我們命制探究性試題提供廣泛的素材。與此同時，可以啟發(fā)我們從探究性教學的角度來思考如何發(fā)揮這些探究資源的探究教育功能，以及如何體現(xiàn)探究的本質，注重培養(yǎng)學生探究能力。

例4（2006無錫）如圖6，為探究能量轉化，小明將小鐵塊綁在橡皮筋中部，并讓橡皮筋穿入鐵罐、兩端分別固定在罐蓋和罐底上。實驗裝置做好后讓它從不太陡的斜面上滾下，發(fā)現(xiàn)橡皮筋被鐵塊卷緊了，接著鐵罐居然能從斜面底部自動滾上去!以下有關能量轉化的判斷，正確的是()

A．鐵罐在斜面上從最高處滾到最低處，主要是重力勢能轉化為動能。

B．鐵罐在斜面上從最高處滾到最低處，主要是彈性勢能轉化為動能

C．鐵罐在斜面上從最低處滾到最高處，主要是動能轉化為重力勢能

D．鐵罐在斜面上從最低處滾到最高處，主要是彈性勢能轉化為重力勢能

答案：D。

分析和啟示在考試中使用這些非常規(guī)物理實驗命制考題，無疑會給學生新穎好奇的感覺。如果從教學的角度來思考，這樣的一個自制的非常規(guī)物理實驗，在我們平時的教學中應該是難得的探究教學資源，我們可以把鐵罐蓋住，使它里面的設計的橡皮筋看不到，不準學生打開，使其成為一個“黑匣子”，這個鐵罐從表面上看沒有什么奇特，但是它能在向下滾后，自動的向回滾，這樣的一個出乎意料的現(xiàn)象無疑會激發(fā)學生的探究熱情。同時，這樣的科學迷團一旦通過探究的方式被學生解開，對學生來說其激勵作用是巨大的，同時還可以讓學生質疑一些偽科學，培養(yǎng)他們的科學精神和科學態(tài)度，給學生埋下科學的種子，在探究過程中培養(yǎng)良好的情感、科學的態(tài)度和價值觀。

對探究式教學具有導向作用的探究性中考物理試題，應該體現(xiàn)探究本質，讓學生解答問題的過程具有探究行為，達到真正考查學生探究能力。只有這樣，才能引導我們一線的物理教師真正設計出體現(xiàn)探究本質的科學探究式教學活動。

(欄目編輯陳潔)