創(chuàng)設(shè)問題情境提升初中生科學探究能力

羅東保 許林 彭朝陽 李漢全 廖良斌

[摘? ?要]科學探究能力是物理學科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，在初中物理教學中，教師可利用初中生好奇心強、愛動腦的特點，精心創(chuàng)設(shè)問題情境，調(diào)動學生的積極性，讓學生完全參與到探究活動中來，經(jīng)歷探究過程，在解決問題的過程中提升學生的科學探究能力。

[關(guān)鍵詞]問題情境;科學探究能力;核心素養(yǎng)

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）17-0049-02

一、初中時期需積極落實科學探究能力

科學探究能力是物理學科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，其中包含了提出問題，形成猜想和假設(shè)，設(shè)計探究活動，獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對實驗探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思等要素。在實際教學過程中，如何正確培養(yǎng)學生的科學探究能力，一直是教師津津樂道的話題。初中生，正處于生理和心理急劇發(fā)育的時期，學習能力、認知能力、邏輯思維能力等都有了較快的發(fā)展。這個時候他們開始打開物理世界的大門，課本中有豐富多彩的物理實驗，也有與生活息息相關(guān)的物理現(xiàn)象，足以吸引學生的眼球。他們有一種新鮮感，充滿期待，此時正是激發(fā)學生好奇心、培養(yǎng)學生學習興趣的契機[1]，也是培養(yǎng)學生科學探究能力的關(guān)鍵期。這個時候，教師需要發(fā)揮主導作用，設(shè)計問題情境，調(diào)動學生的積極性，促進學生科學探究能力的發(fā)展。

二、實施問題情境教學的策略及案例

[案例1]《論語·子罕》中有“夫子循循然善誘人”。在初中物理教學中，由于學生的思維能力有一定的局限性，在初中階段要培養(yǎng)學生的科學探究能力，并不是一蹴而就的事，需要教師一步步引導，進而慢慢提升學生的物理邏輯思維能力，讓學生從最初的模仿到學會應(yīng)用科學思維方法解決更多的問題。在教學中，教師應(yīng)重視師生和生生間的交流互動，在分析物理現(xiàn)象、總結(jié)歸納物理規(guī)律的過程中，鼓勵學生表達自己的感悟、傾聽別人的想法，不斷進行猜想、反思等活動，進而深度理解和把握知識內(nèi)涵，自主構(gòu)建知識體系。學生在經(jīng)歷分析、歸納、推理、抽象和概括等思維過程后，由表層學習達到深度學習，知識也將在學生的思維中歷經(jīng)“感知、理解、感悟、應(yīng)用”的發(fā)展路徑，進而使知識學習觸及心靈，升華為生命的感悟，由此構(gòu)筑物理核心素養(yǎng)[2]。

在學習“壓強”的幾個核心問題時，教師就可以運用問題誘導法。

問題1.什么是壓力？

壓力是學習壓強前的一個重要概念，為了讓學生理解壓力的概念，教師可以讓學生拿出一把直尺，在直尺兩端墊上一本厚度基本一致的書，用手按壓直尺的中央，這時學生就可觀察到直尺發(fā)生了形變。再讓學生拿出一支削好的鉛筆，用中指抵著未削的一頭，拇指抵著削好的筆尖，用同樣大小的力按壓，學生觀察到拇指上的筆尖陷入程度比中指上未削的一頭陷入的程度要大，為什么呢？學生討論交流，得到了諸如“因為有力作用在物體上面，使物體發(fā)生了形變”的結(jié)論，這在一定程度上也培養(yǎng)了學生積極思考、學會對比、總結(jié)歸納的學科素養(yǎng)。最后由教師帶著學生一起歸納：手對直尺、鉛筆都有力的作用，物理學中將垂直作用在物體表面上的力叫作壓力。學生經(jīng)歷了從生活中一般現(xiàn)象到特殊現(xiàn)象的演繹，體驗了演繹推理的韻味，初步建立起科學推理的思維方法。

問題2.如何區(qū)分重力與壓力？

在壓力的定義中，學生之所以會混淆重力和壓力，其中最主要的原因就是沒能真正理解定義當中的“垂直作用”和“物體表面”。這是一個培養(yǎng)學生學習物理模型構(gòu)建方法和運用物理模型解決實際問題的良好機會，不僅區(qū)分了物理概念，還提高了學生的科學思維能力。教師具體的實施辦法有：

第一步，給學生創(chuàng)設(shè)一個物理情境。（1）假如一個桌面上放著一個物體，如圖1，請學生畫出該物體所受的重力及對桌面的壓力的示意圖;（2）當把這張桌子兩只腳墊高，使桌面與水平面有一定角度之后，如圖2，繼續(xù)畫出該物體所受的重力及對桌面的壓力的示意圖;（3）當把桌子翻起，使桌面與水平面垂直時，如圖3，再畫出該物體所受的重力及對桌面的壓力的示意圖。教師在課前可把這幾副圖做成學案，課上發(fā)給學生獨立完成，以提高課堂教學效率。

第二步，收集證據(jù)，重點講解，區(qū)分概念，形成初步模型構(gòu)建與分析的能力。學生對壓力和重力兩個概念的掌握情況都可反映到這三個作圖題當中，重力（G）與壓力（F）的作用點、方向都可一目了然。教師要借助以上物理模型，對物體的受力情況進行深度分析，要正確作出示意圖，領(lǐng)會其中兩個力的方向和作用點是關(guān)鍵。

初中生，所遇到的大都是一些較為淺顯的模型構(gòu)建問題，而這個時間段的學生所建立起的模型往往是比較模糊的，教師需要做的是讓學生嘗試著去學會其中的物理思維方法，大膽建模，在相應(yīng)的物理情境中運用，解決實際問題，為以后科學研究打下良好的基礎(chǔ)。

問題3 .壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)？

教師出示課件：削好的鉛筆尖比未削過的一頭陷入手指要深;有了滑雪板就不會陷入雪里;醫(yī)院里輸液的針頭，很輕易就能夠刺入皮膚。教師提問：壓力的作用效果究竟與哪些因素有關(guān)呢？學生猜想：壓力的作用效果可能跟受力面積和壓力的大小有關(guān)。教師拿出課前準備好的實驗器材進行演示實驗：將一塊磚平放在海綿塑料泡沫上，讓學生觀察磚塊陷入泡沫板的深度。再將第二塊磚加上去，讓學生觀察此時磚塊陷入的深度。讓學生自己總結(jié)得出實驗結(jié)論，加深控制變量法的探究思想。

師：老師在做實驗時發(fā)現(xiàn)磚塊太笨重了，不方便操作，同學們有沒有什么改進建議？

生：可以改用四腳的小木桌或者四腳小凳。

師：小木桌和小凳都可以改變受力面積，那壓力大小如何改變？

生：用砝碼，把砝碼加上去就增加了壓力的大小。

師：為了更加準確地比較壓力的作用效果，物理學中引入了壓強的概念，那什么是壓強呢？同學們還記得之前學過的如何比較運動的快慢嗎？

生：比較單位時間內(nèi)通過的路程，也就是速度。

師：模仿速度的定義，如何比較壓力的作用效果？

生：比較單位面積上所受到的壓力。

師：物理學中把單位面積上受到的壓力叫作壓強。

從壓力的概念，到壓強的概念，學生經(jīng)歷了應(yīng)用模型解決實際問題的思維過程;經(jīng)歷了演繹推理、類比推理、科學推理、控制變量的實驗操作過程。在壓力的作用效果演示實驗中，以科學知識為中介對實驗現(xiàn)象提出了自己的觀點，應(yīng)用實驗結(jié)果驗證了自己的猜想，是一個簡單的科學論證過程;在教師的引導下，對實驗提出了新的改進措施，培養(yǎng)了學生的質(zhì)疑能力和創(chuàng)新能力。

[案例2]在核心素養(yǎng)的引領(lǐng)下，我們可以為學生創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學生在這種情境下思考和解決問題，讓學生進行合作探究，尋找可靠的證據(jù)，讓學生在討論、交流和操作的過程中形成解釋和交流的能力。也就是說，課堂是解決在課下解決不了的問題的場所，在課上為學生創(chuàng)設(shè)一個真實情境，讓學生通過合作探究，找到解決問題的途徑，形成科學探究能力[3]。

在“探究物質(zhì)的密度”的實驗課中，為了激發(fā)學生的興趣，教師可在課前準備好羽毛球球托，讓學生測量不同體積球托（球托可以剪切）的質(zhì)量和體積。學生按照天平的常規(guī)操作規(guī)范測量球托質(zhì)量，當最后一次加減砝碼，把最小的砝碼（10 g）放在天平右盤時，依然發(fā)現(xiàn)分度標尺上的指針向右傾斜，這下可把學生難住了。有學生開始提出問題：“我們的天平是不是無法測出質(zhì)量小于10 g的物體的質(zhì)量？”這個時候，為了“挽救”快要失去實驗興趣的學生對實驗探究的熱情，教師指出游碼和砝碼有著一樣的作用，讓學生討論找出解決問題的方法。在討論中，有的學生取下了天平上的砝碼，開始移動游碼，天平逐漸趨于平衡。當其他小組的學生還在討論時，教師可以請這個小組的一位同學和大家一起分享，其他學生聽后恍然大悟。隨后學生用“排水法”測量球托體積時，給球托拴上細線放入裝有水的量筒中，球托并沒有像鐵塊一樣沉下去，而是漂在水上。

師：當物體沒有完全浸沒在水里時，可以讀數(shù)嗎？

生：不行，無法測量出整個球托的體積。

師：有沒有辦法使球托完全浸沒在水里？

生：把它壓下去。

師：用手壓嗎？

生：手指太粗，會造成較大的實驗誤差。

師：注意看實驗臺上，是不是還有沒有用到的實驗器材？

這時，細心的學生發(fā)現(xiàn)了實驗臺上還有一顆細長的針，一個同學用針將球托壓下，浸沒在水里，另外一個同學配合著讀數(shù)，測出了球托的體積。在實驗過程中，教師設(shè)計了一個障礙，引發(fā)學生一連串的思考和討論，這也體現(xiàn)出了問題情境對幫助學生理解、運用相關(guān)物理知識，提高科學探究能力的重要性。在實驗課上，教師應(yīng)適時放手讓學生動手探究，讓學生在解決問題的過程中提升學生的能力。

三、結(jié)語

以上案例體現(xiàn)了創(chuàng)設(shè)問題情境對培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的積極作用。教師是課堂教學的發(fā)起者與引導者，在教學中要調(diào)動學生，讓學生主動參與學習，利用好興趣這個“老師”。從每一個細節(jié)做起，為學生創(chuàng)設(shè)教學情境，引導學生觀察、思考、猜想、探究……使初中物理教學成為落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要載體。教師在教學過程中不能太過死板，照搬照抄課本，為了讓學生更好地體驗探究過程，培養(yǎng)其探究能力，可適當對探究過程進行合理創(chuàng)新，結(jié)果固然重要，但讓學生體驗探究過程，使他們獲得成功的喜悅感，就能不斷激發(fā)他們對知識探究的欲望，建立科學探究的思維方式，逐漸掌握科學探究的方法。經(jīng)歷提出問題、收集證據(jù)、解釋、交流等過程，也是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的重要要求。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 李光勇.從實驗視角論培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)策略[J].物理教學探討，2017（4）：56-57.

[2]? 郝福生.基于微視頻教學的中學生物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)策略[J].教育與教學研究，2017（8）：61-65.

[3]? 杜放.高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)策略[J].華夏教師，2018（8）：37-38.

（責任編輯 易志毅）