淺談物理科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)

羅興瑩

[摘要]學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展和提高，是物理教育的目標(biāo)，是物理教學(xué)設(shè)計(jì)的核心。科學(xué)探究素養(yǎng)是物理學(xué)科素養(yǎng)的重要組成部分。文章以“加速度”為例，從巧設(shè)探究實(shí)驗(yàn)、加強(qiáng)師生互動(dòng)、加強(qiáng)生生交流、改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)四個(gè)方面談?wù)剬W(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)探究;物理教學(xué);培養(yǎng)

[中圖分類號(hào)]G633.7

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)]1674-6058（2020）14-0038-02

核心素養(yǎng)是學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科知識(shí)與人的價(jià)值的綜合體現(xiàn)，物理教學(xué)注重培養(yǎng)與提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的重要舉措。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)部分構(gòu)成。區(qū)別于過去提出的三維目標(biāo)，物理學(xué)科核心素養(yǎng)尤其強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究。本文以人教版物理必修1“加速度”的教學(xué)為例，談?wù)勗谖锢斫虒W(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的物理科學(xué)探究素養(yǎng)。

一、巧設(shè)探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

科學(xué)探究是人們探索了解自然、獲得知識(shí)的主要方法，而物理恰恰是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，人們的許多物理知識(shí)都是通過觀察和實(shí)驗(yàn)得來的。為此，要培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)探究是必不可少的。教師在日常教學(xué)中，應(yīng)以實(shí)驗(yàn)探究為重點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。可以利用多媒體、現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材或自制教具精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，把學(xué)生吸引到課堂中來，使學(xué)生在收獲知識(shí)的同時(shí)體驗(yàn)探究的快樂。

例如，在“加速度”教學(xué)中，學(xué)生對(duì)物體運(yùn)動(dòng)是快還是慢印象很深，但對(duì)速度變化快慢感性認(rèn)識(shí)比較弱，為此，筆者自制如下教具讓學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)。把內(nèi)徑略大于玻璃珠直徑的塑料水管的一側(cè)面削掉（恰能把玻璃珠壓進(jìn)管里），然后截成等長(zhǎng)的若干節(jié)，并用圓形薄片封堵筒的兩端，制成完全相同的“圓柱”筒，如圖1所示。讓學(xué)生2人一組（每人發(fā)一個(gè)“圓柱”筒）開展探究。實(shí)驗(yàn)前討論：1.如何操作，讓兩管中的玻璃珠同時(shí)從頂端由靜止開始滑下，一先一后地落到底端？2.如何判斷哪一顆玻璃珠落到底端時(shí)的速度更大？3.關(guān)于玻璃珠的運(yùn)動(dòng)，除了運(yùn)動(dòng)快慢不同，你覺得還有什么不同呢？學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)容易發(fā)現(xiàn)，傾角大的“網(wǎng)柱”筒里，玻璃珠滑落用時(shí)比較短，但要判斷落到底端時(shí)誰的速度更大？大部分學(xué)生都說根據(jù)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該是傾角大時(shí)玻璃珠滑得快，但說服力不強(qiáng)。那些對(duì)物理比較感興趣，對(duì)現(xiàn)象比較敏感的學(xué)生，會(huì)發(fā)現(xiàn)：滑到底端時(shí)，若玻璃珠速度大，則玻璃珠與底部撞擊的聲音比較大，甚至能把圓形薄片撞脫。最后通過交流，匯報(bào)大家的實(shí)驗(yàn)感受。教學(xué)中，通過這樣的探究，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、合作能力和創(chuàng)新意識(shí)。

又如，在探究加速度定義式時(shí)，可以讓學(xué)生到戶外做實(shí)驗(yàn)：四人一隊(duì)，兩人一組，一組開電動(dòng)自行車，另一組開汽車，進(jìn)行電動(dòng)自行車與汽車的比賽。在車輛上，把電子時(shí)鐘靠近車輛速度表，并固定好（以便拍視頻時(shí)兩表能同時(shí)在屏幕上出現(xiàn)），一輛車上一人開車，另一人用手機(jī)錄像。類比運(yùn)動(dòng)快慢變化的三種情況采集視頻，在課堂上利用視頻，進(jìn)行比較研究，讓學(xué)生進(jìn)一步了解速度變化快慢比較也有三種方法，在計(jì)算中得出加速度的定義式。

再如，在探究如何測(cè)量加速度時(shí)，可以利用氣墊導(dǎo)軌定量測(cè)量加速度，學(xué)生對(duì)氣墊導(dǎo)軌（如圖2）、光電門等中學(xué)課堂中很少看到的器材產(chǎn)生了興趣，拓寬知識(shí)視野。

設(shè)計(jì)意圖：傳統(tǒng)的課堂，一上課就直接進(jìn)入概念的學(xué)習(xí)，卻忽略了這些抽象的物理概念是學(xué)生在日常生活中很少提及的。而通過趣味實(shí)驗(yàn)引入，到戶外實(shí)驗(yàn)探究，再用實(shí)驗(yàn)儀器驗(yàn)證，三個(gè)實(shí)驗(yàn)探究層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，不僅讓學(xué)生對(duì)加速度概念從感性認(rèn)識(shí)自然地上升到理性的深刻理解，還提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

二、加強(qiáng)師生互動(dòng)，培養(yǎng)探究興趣

明確探究方法是實(shí)驗(yàn)探究的重要一步，而在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師直接提供探究方法，學(xué)生機(jī)械接受并復(fù)制教師的步驟，這樣不利于學(xué)生物理科學(xué)探究素養(yǎng)的提高。課堂應(yīng)體現(xiàn)以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體。學(xué)生不應(yīng)只是被動(dòng)地接受知識(shí)，而應(yīng)該主動(dòng)地探索獲取知識(shí)的方法。因此在教學(xué)中應(yīng)盡量避免“滿堂灌”，教師和學(xué)生可通過問題進(jìn)行互動(dòng)和交流，明確探究方法。

例如，以“加速度”教學(xué)為例，在前面的戶外實(shí)驗(yàn)探究之前，由于學(xué)生已經(jīng)知道比較運(yùn)動(dòng)快慢有三種方法，教師不必急著去談實(shí)驗(yàn)方法，而是針對(duì)前面利用網(wǎng)柱觀察玻璃珠速度變化快慢的實(shí)驗(yàn)，提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考。

教師（提出問題）：這個(gè)實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)是沒能定量地測(cè)出玻璃珠的速度及速度變化量。要測(cè)速度及速度的變化量，需要什么器材呢？怎么做？

學(xué)生：秒表、速度表。

教師：（展示電動(dòng)自行車和小汽車圖片）要進(jìn)行電動(dòng)自行車與小汽車的比賽，先討論“比較物體速度變化快慢有哪幾種方法”。

學(xué)生（類比運(yùn)動(dòng)快慢比較）：有三種方法，時(shí)間相同，比較速度變化量;速度變化相同，比較時(shí)間;時(shí)間不同，速度變化也不同，比較單位時(shí)間的速度變化，用公式表示為△ν/△t。

由于實(shí)驗(yàn)要記錄數(shù)據(jù)，教師還可引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格。

教師：我們需要知道哪些物理量？

學(xué)生：速度變化量、時(shí)間。

教師：需要測(cè)量、記錄哪些數(shù)據(jù)？

學(xué)生：需要測(cè)量初速度、末速度、時(shí)間，還需要計(jì)算速度變化量和速度變化時(shí)間的比值。

設(shè)計(jì)意圖：“授人以魚，不如授人以漁”，通過師生互動(dòng)活躍課堂氣氛，以問題引領(lǐng)學(xué)生思考，把本是教師說的話讓學(xué)生說出來，在輕松的課堂氛圍中，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣。

三、加強(qiáng)生生交流，提高探究能力

探究能力的培養(yǎng)不僅能提高學(xué)生的操作、動(dòng)手和計(jì)算能力，還能讓學(xué)生學(xué)會(huì)獲取和處理信息，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思。教師在備課時(shí)，應(yīng)對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行預(yù)設(shè)，設(shè)置與現(xiàn)實(shí)相關(guān)的物理情境，以激起學(xué)生的共鳴和探究興趣，用啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生分組合作討論學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生的合作探究能力。