注重探究過程設計 提高科學探究素養(yǎng)

[摘 要]科學探究素養(yǎng)是物理學科素養(yǎng)之一，如何在初中物理教學中提升學生的科學探究素養(yǎng)值得廣大物理教師深入思考。在具體教學中，要提升學生科學探究素養(yǎng)，教師應注意：（1）設計層層遞進的問題，引導學生進行實驗設計;（2）引導學生探討實驗方案，提升學生的思維品質，激發(fā)學生深層學習。文章結合教學實踐并以探究平面鏡成像規(guī)律為例進行分析探討。

[關鍵詞]初中物理;科學探究;實驗設計;教學建議

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）32-0047-03

《義務教育物理課程標準》指出，科學探究既是學生的學習內容，又是主要教學方式。將科學探究列入“課程內容”，旨在讓學生經歷與科學工作者進行研究時類似的探究過程，以便學生主動獲取物理知識，領悟科學探究方法，發(fā)展科學探究能力，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度和勇于創(chuàng)新的科學精神[1]。

然而，在實際教學中，科學探究的效率往往大打折扣，大部分“科學探究”是淺探究、偽探究，甚至不探究。即便是在公開教學活動中，有的科學探究，表面上看熱熱鬧鬧，實際上缺乏深刻的思維過程，大多數活動處于“走過場”狀態(tài)，不能引燃學生思維的“火花”。久而久之，有相當部分教師認為，科學探究沒有必要，因為有的課需要花費大量的時間在科學探究上，還不如直接告訴學生要探究的結論，再把節(jié)約的時間用來做題，這樣也能記住結論并用結論解題。這種“灌輸式”教學嚴重阻礙了學生思維的發(fā)展，加重了學生的學習負擔，使學生深陷題海，從而讓學生失去了學習物理的興趣，不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

在課程改革已經進入深水區(qū)的今天，為什么教師的教學方式難以轉變？筆者認為，一方面是這部分教師仍然沒有轉變教學觀念，存在根深蒂固的應試教育思想;另一方面是他們沒有理解探究式教學的實質，認為探究的目標是指向最終結論的獲得，導致物理觀念很難在學生心里扎根，使得核心素養(yǎng)的提升成為一句空話。實際上，無論是物理概念的形成、物理規(guī)律的揭示、思維品質的提升，還是科學態(tài)度與責任的培育，都離不開真實有效的探究活動[2]。一個好的探究過程的設計，實際上就是學生思維發(fā)展的過程，就是在實際情境中綜合運用知識、技能解決問題關鍵能力的提升過程。一個好的探究過程的設計，能從深處激發(fā)學生深層學習的熱情，引發(fā)學生積極學習的內在情感，進而形成深層體驗的課堂。

下面，筆者以蘇科版初中物理八年級上冊第三章第四節(jié)《平面鏡》中探究平面鏡成像規(guī)律這一探究活動為例，談談如何優(yōu)化科學探究過程的設計，促進學生思維品質的提升。

一、教學準備

實驗器材：兩支大小相同的蠟燭、平面鏡、透明玻璃板、茶色玻璃板、泡沫盒子（蓋子上用刀劃上一條縫，將平面鏡插入，便于豎直放置）。

分組器材：學生用平面鏡成像實驗套裝。

二、教學過程

任務1.找像

教師：老師這里有一瓶礦泉水，我們現在研究它的像，如圖1所示。請同學們仔細觀察，它的像在哪里呢？

學生猜想：鏡子后面/鏡子上面/鏡子前面……

教師：請一位同學走上講臺，指出像的位置。

學生1：走到臺前，對著鏡子仔細研究了一會兒，指出像在平面鏡后面，可是前面的同學在他所指的位置看不到他所說的像。

教師（引導）：那么怎樣才能在相應的位置看到像呢？

學生（積極思考）：將鏡子換成透明的玻璃，就能看見鏡子后的像了。

教師（順勢拿出透明玻璃板）：老師這里恰好準備了一塊和鏡子一樣大的玻璃板，同學們通過它能找到這支蠟燭的像的位置嗎？

學生活動：學生再次指向玻璃后面，前面的同學能在該學生手指的位置看到像，但是成像變暗了。

教師：怎樣使成像更亮一些呢？

學生（爭相回答）：照亮鏡子/關燈/拉上窗簾/將物體換成發(fā)光的蠟燭……

教師按照學生的建議一一嘗試，發(fā)現將礦泉水瓶換成蠟燭后成像更清晰。

教師（引導）：在日常生活中有沒有見過一種物體，既能像玻璃板那樣透光，又能像平面鏡那樣成像清晰呢？

學生（積極思考）：將玻璃鍍膜/換用深色玻璃板。

教師：老師這里就有一塊茶色玻璃板，如圖2。請同學們再觀察鏡中的像，發(fā)現成像確實清晰了很多。

設計說明：這里筆者沒有直接告訴學生像在玻璃板后面，也沒有直接告訴學生用茶色玻璃板和蠟燭做實驗。而是從日常用的平面鏡開始，層層引導學生分析，最終確定用蠟燭和茶色玻璃板進行實驗，可以增強實驗效果。為什么用茶色玻璃板代替平面鏡？這中間涉及許多物理知識，教師若能恰當引導學生一步步分析，就可以有效提升學生的思維品質，實際上就是提升思維能力和解決問題的能力。

任務2.比大小

教師：我們已經掌握了確定像的位置的方法，那么如何比較像和物的大小呢？是把物體拿到鏡子的后面，還是把像移到鏡子的前面呢？

學生（小聲討論）：都不可以。把物移到鏡子后面，像就消失了;另外，像也不可能移到鏡子的前面。

教師（引導）：那么，誰有辦法將物和像放在一起比較呢？

學生（思考后回答）：找一個一模一樣的蠟燭作為“替身”，拿到鏡子后面和像比較大小。

教師：非常好！這里用到了哪種物理方法呢？為了得到像和物的大小的普遍規(guī)律，應該怎么做？

學生（討論）回答：蠟燭放在鏡前不同位置，多次實驗，比較像和物的大小。

學生分組實驗，教師巡視指導，約2分鐘后總結：無論物體離平面鏡是遠，還是近，像和物始終重合，即像和物的大小始終相等。

設計說明：這一環(huán)節(jié)，筆者仍然沒有將比較像和物大小的方法直接告訴學生，而是層層引導學生分析，讓學生自主設計。這個設計過程的引導，讓學生由表及里、由淺入深地思考問題、優(yōu)化方案、解決問題，使學生的思維能力在解決問題的過程中獲得提升。

任務3.測距離

教師：蠟燭和像到平面鏡的距離遠、近有什么關系呢？如何通過實驗來比較，需要什么器材？要進行幾次實驗？

學生（思考）回答：在平面鏡下墊一張白紙，分別測量像和物到玻璃板的距離，改變蠟燭的位置，再次測量，做三次以上的實驗。

學生完成實驗后，教師拿學生實驗用的白紙進行投影展示。

教師：除了距離相等，你還有什么別的發(fā)現？

學生（思考）：像和物的連線和平面鏡垂直，即像和物關于平面鏡對稱。

教師：剛才的實驗中平面鏡都是豎直放置的，如果將平面鏡傾斜放置，其成像還具有這樣的特點嗎？

實驗演示：將玻璃板傾斜，像在空中，讓一個學生到講臺上來找像的位置。

教師：看來同學們對找到像的位置已經很熟練了，那怎么跟豎直放置一樣，將像和物的位置記錄下來，比較像和物到平面鏡的距離呢？

學生思考討論，教師引導設計出解決方案：將玻璃板傾斜放置，硬紙板上斜切一條縫，目的是便于在縫中插入玻璃板。兩支蠟燭和硬紙板上裝有磁鐵，這樣蠟燭就被吸引貼在白紙板上，如圖3所示。找到像的位置后，將硬紙板抽出，貼在黑板上，非常直觀地看出像和物關于平面鏡對稱，如圖4所示。改變平面鏡傾斜的角度，多做幾次實驗就可以得出：玻璃板和水平面不垂直時，像和物仍然關于平面鏡對稱。

設計說明：教材安排的探究實驗往往都是學生看到的事實，與科學真相是一致的，所以去偽存真、由表及里的思維過程時常被教師忽視。教材只做了平面鏡豎直放置的實驗，并沒有涉及其他放置方向，就得出“像和物的連線關于平面鏡對稱”是片面的。因此，教師需要引導學生更加嚴謹地思考。教學中通過創(chuàng)新實驗，不僅增加了可視性，且操作方便，另外還能結合具體的現象分析，引導學生的思維向著嚴謹的方向發(fā)展。

任務4.探虛實

教師：平面鏡所成的像是虛像還是實像？如何驗證？

學生：拿一張白紙放在像的位置，觀察光屏上是否出現像。

最后師生共同總結平面鏡成像特點，并在PPT上展示。

設計說明：這一環(huán)節(jié)看似簡單，實則起到了溫故而知新的作用，在這里筆者同樣沒有告訴學生如何做，而是引導他們思考如何做。其實像的虛實問題是初中學生剛學完小孔成像的再一次接觸，學生具備如何分辨虛像和實像的基本知識，讓他們自己想辦法遠比直接告訴他們如何做更能提升他們的思維能力。

科學探究不僅是得出結論，更重要的是經歷探究的過程，培養(yǎng)學生的思維能力和知識運用能力?？v觀整個探究過程，筆者設計了層層遞進的問題引導學生設計探究方案，使每一步知識的由來、形成水到渠成。在實際教學中，教師要注重科學探究，重視探究過程的設計，依托真實有效的生活化情境，遵循學生思維發(fā)展的特點，優(yōu)化探究設計，讓學生在觀察猜想、推理論證、質疑想象、反思評估等探索發(fā)現中，構建物理知識，習得科學方法，發(fā)展科學素養(yǎng)，啟發(fā)創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，把課程標準對核心素養(yǎng)要求轉化為課堂行動邏輯和點點滴滴的實踐行為。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2]? 楊勇誠. 初中物理教學中提高科學探究實效性的五項建議[J].中學物理教學參考，2020，49（9）：1-4.

[3]? 高婷，徐勇.基于問題驅動的電學復習教學設計[J].物理教師，2020，41（11）：46-49.

[4]? 徐勇.看清情境 把握題型[J].物理教學探討，2009（14）：6-8.

（責任編輯 易志毅）