拓展情境類探究題的分析與教學啟示

黃首仁

摘? ?要：通過對近年中考情境探究題的分析，把握題型特點與命題意圖。進而從點線面體視角，努力幫助學生體驗真情境、經(jīng)歷真探究，以構建學生的物理實驗能力與科學探究思維體系。從實操訓練、突出主線、單元整合、專題實驗、情境化探究等五個方面提出教學建議。

關鍵詞：情境類探究;分析;教學啟示

實驗探究教學是物理課標規(guī)定的重要內容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。如何在平時的教學中，真正意義上培養(yǎng)學生的科學探究能力，如何在紙筆測試中有效考查學生的科學探究能力，是科學科教師在命題過程中不斷探索的一個問題。較為理想的題目類型應類似于PISA測試中的試題，它們基于生活、社會、環(huán)境、科學活動中的真實情境，設置綜合度極高的開放性或半開放性問題，讓學生在解答問題的過程中實現(xiàn)對學生多方面能力的測試考察。這類題型固然特別有利于考查學生的綜合、分析、科學探究等多方面能力，但在實際的命題活動中，往往易受命題環(huán)境、評卷要求、輿論評價等條件的限制，導致其很少出現(xiàn)在往年中考的試卷中。而在近些年物理中考中，拓展情境類探究題，逐漸成為考查科學探究能力的主打題型。所謂拓展情境類探究題，就是基于原有的實驗，拓展情境，或是生成新的問題，進行設問，考查學生的科學探究的高階思維能力的試題，以區(qū)分不同探究能力層次的學生。拓展情境類探究題特別有利于落實德智體美勞全面發(fā)展，特別有利于實現(xiàn)對學生進行基于情境、問題導向、深度思維的考查，特別有利于設置探究性、開放性、綜合性的問題。

2021年福建中考的29題，該題內容源于教材，其命題設計卻高于教材。題目用兩節(jié)干電池、兩個開關、一個電壓表、一只阻值為20 Ω的定值電阻R0，導線若干，測量未知電阻Rx的阻值，提供電路實物圖。（1）用筆畫線代替導線將電壓表接在R0兩端。（2）正確連接電路，閉合開關S1和S。問電壓表的讀數(shù)。該題以測量未知電阻實驗為背景情境，先是讓學生連接電路、進行電壓表讀數(shù)，考查電學實驗的基本技能。這一情境對于初中畢業(yè)生已經(jīng)不再是真情境了，因此命題者為了能夠達到預期的測試效果，進行情境拓展。（3）斷開S1，閉合S，電壓表示數(shù)為1.4 V，求Rx的值。這就要求考生通過電路圖中的開關控制，設置多情境變換，由單一電阻變換到兩電阻串聯(lián)的電路轉換。要求學生自主建構未知電阻的測量模型，不僅要能夠正確識別電路，還有明確兩次電路電壓表的測量對象的變化，根據(jù)設計原理計算出正確的結果。進而實現(xiàn)對學生的電路的分析能力、電學規(guī)律的綜合運用、測未知電阻多種方法的識別與遷移能力等高階能力的測試考查。最后再創(chuàng)新情境。（4）若沒有電壓表，只有一個電流表，其余元件不變，設計并在方框內畫出測量Rx，阻值的電路圖（要求電路連接后不能再拆接）。只提供電流表，不增加器材，畫出測量未知電阻的電路圖，進行開放性設置。對學生在電學科學探究中涉及到的基本技能、電學實驗模型的建構、電路的分析與設計，綜合應用等多方面能力，提出了更高的要求。讓學生經(jīng)歷新的物理情境，真正意義上區(qū)分出不同科學探究能力層次的學生。學生要解答這類題目，不僅要具備直感的顯意識，還要拓展到靈感的潛意識。

在初中物理教學中，要讓學生在物理科學探究方面能夠有一個思維的飛躍，實現(xiàn)由物理情境的直觀感知，到科學探究模型的建構，再到探究思維的應用，達成問題的解決。在初中的整個教學階段，要對學生的科學探究能力的培養(yǎng)做出精細化的設計，從點線面體搭建學生的物理科學探究的思維體系。

1? 實操訓練，實驗技能規(guī)范化

在平時的教學中，要把儀器的規(guī)范操作、實驗方法的準確應用、探究思維要素的建立等一系列的基本點落實到位。實驗儀器的規(guī)范操作，直接影響學生的實驗素養(yǎng)。生活中如何準確地進行各種測量;面對新器械、新設備，能否通過儀器說明書的學習，明確規(guī)范的操作流程后，再進行實驗。任何儀器的學習使用，對于初學者來說，都是一個真情境，因此貴在抓好起始。首先要讓學生在思想意識上重視起來。要讓學生意識到，我們做得是科學實驗，貴在規(guī)范嚴謹。經(jīng)歷得是科學探究，科學實驗與科學探究意在探索事實真相。引導學生比較“做實驗”與“玩玩具”，在目的、操作、意義上的不同。讓學生意識到做實驗是有目的、必須規(guī)范嚴謹操作的、要通過推理形成結論的。在第一次的長度測量時，就要引導學生比較與小學所學長度測量的不同。如果要進行精準測量，應該怎樣規(guī)范操作才能實現(xiàn)呢？在學習天平使用時，要培養(yǎng)學生意識到，精密儀器使用時，務必要先明確如何正確使用再操作。新課教學過程，要由淺入深地引導學生學會速度、密度、電阻等物理量常規(guī)測量的實驗原理、根據(jù)目的設計探究方案、根據(jù)需要選擇器材、確定方法進行實驗等基本流程。這是科學探究體系建成的基本元件與核心要素。就像電學實驗的核心要素，電路的設計與連接，電流表、電壓表、滑動變阻器的規(guī)范使用，肯定要貫穿整個電學實驗的始終。還要強調的是，要讓學生在每一次的實驗過程中，都要規(guī)范操作，及時反思，反復訓練，逐步形成規(guī)范操作的習慣。在課堂教學反思時，不僅要引導學生反思探究成果與收獲，還要引導學生從實驗操作的視角，反思不足。

2? 突出主線，探究能力程序化

抓好科學實驗與科學探究兩條主線。關于科學實驗，讓學生認識實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗步驟、實驗記錄、實驗分析與結論，實驗評估與論證等，實驗過程科學規(guī)范的基本環(huán)節(jié)。對于一些探究性不強的實驗，比如：測量固體密度、連接簡單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路等，應該從實驗角度作出精細化設計，要讓學生固化科學實驗的基本流程，形成科學探究的邏輯思維。關于科學探究，讓學生體驗提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗并收集證據(jù)、分析論證、交流與合作、評估等科學探究基本過程。各類教材的設置，更多的是探究性強的實驗，教學的時候要充分利用好。以滬科版教材為例，要深刻領悟教材對科學探究環(huán)節(jié)的依次進階、逐級深化的安排順序。比如在摩擦力大小影響因素的探究中，就突出猜想與假設環(huán)節(jié)，速度測量突出進行實驗與收集證據(jù)環(huán)節(jié)。在這些環(huán)節(jié)的教學中，要將科學探究的基本環(huán)節(jié)與基本流程精準落實到位。每一次探究環(huán)節(jié)的呈現(xiàn)，對學生來說都是一個真情境，一定要利用好。探究物質吸熱多少與哪些因素有關的實驗探究，就引導學生經(jīng)歷科學探究的全過程，務必突出對學生科學探究的思維邏輯完整過程的建構，同時還要注意兩條線互相交織，齊頭并進，實現(xiàn)實驗與探究的有機融合，幫助學生由點到面，逐步深入地建構科學探究的邏輯思維過程。

3? 單元整合，模塊實驗模型化

物理的各個模塊都存在著共性特點，因此單元整合構建力、熱、光、電等模塊的基本實驗操作的知識體系，特別有利于各個模塊實驗探究模型的建構。整合模塊關鍵在求同存異，搭建模塊實驗模型。在電學模塊的八個實驗中，基本實驗技能達成的實驗探究有串并聯(lián)電路連接、電流表、電壓表、滑動變阻器使用等四個實驗 ;探究基本規(guī)律的有探究串并聯(lián)電路中電流、電壓的兩個實驗;探究物理量影響因素的有電阻、電流、電熱的影響因素探究的三個實驗;測量電阻、電功率的兩個測定性實驗，涵蓋基本實驗的全部類型。電路連接、基本儀器的使用、電學實驗的基本流程貫穿所有實驗的始終，不同電表的使用，兩類的探究，兩次的測量既有共性，又各有千秋。要通過單元整合，通過求同存異，列表對比等方法，建構電學實驗的基本模型，區(qū)分不同類型實驗的實驗目的、設計方案與數(shù)據(jù)的處理方式等，不斷內化學生的科學實驗的基本技能與科學探究的核心素養(yǎng)。

4? 實驗專題，探究思維立體化

專題實驗有利于學生綜合應用知識的能力、有利于科研思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有利于突破實驗與探究的重難點，能讓學生在潛移默化中走上科研道路。專題突破重在選題定標，內化實驗與探究的核心素養(yǎng)，專題的確定就成為了關鍵。一是要選擇高頻考點，圍繞同一專題進行多角度設計，比如：密度的常規(guī)測量與拓展、未知電阻阻值測量的方法與拓展等;二是要針對思維節(jié)點，突出主題關聯(lián)實驗，比如：電路分析與電路故障判斷、吸熱多少的幾種體現(xiàn)方式、圖像信息中的比較與獲?。ㄍ怀銎瘘c、終點與交叉點）等;三是突出高階的實驗素養(yǎng)，避繁就簡提煉共性，比如：實驗設計、符號表達式類、綜合度較高的探究等進行設置。通過這些專題的設置與教學，有利于提高學生探究問題、解決問題的能力。通過不同實驗的碰撞與融合，提高實驗的識別度，內化實驗的高階素養(yǎng)的達成，實現(xiàn)“書讀百遍其義自見”的功效。

5? 問題導向，實驗探究情境化

針對有價值的問題，進行科學探究，形成建設性的結論，并得以應用，這才是科學探究教學的最終目標。因此，在科學探究課堂的教學中，要植根于真的問題情境，力求拓展提升，實現(xiàn)科學探究能力的達成與升華。情境素材最好取自學生學習生活的實際，增強情境創(chuàng)設的真實性、典型性和適切性。努力挖掘與德智體美勞有關的實驗情境素材，設置材料密度、種子密度的測量等。將傳統(tǒng)實驗教學與科技前沿知識和最新技術成果有機融合，比如以應用場景中的智能化設計為背景探究串并聯(lián)電路的特點。特別是在物理學習的中后期，設置幾次全新情境的物理探究，提出有探究意義的問題，開放物理實驗室，讓學生仿真經(jīng)歷科學探究的全過程，體驗真正意義上的科學探究，激發(fā)學生的探究欲望，實現(xiàn)學生科學探究能力的質的飛躍。比如：校門口經(jīng)過車輛平均速度的測量;有縫與無縫乒乓球彈性的探究;探究不同型號雨傘或貼膜對紫外線阻擋效果的影響等。通過新情境問題的探究，體驗真實意義的科學探究過程，搭建學生立體化的科學探究思維體系，提高學生的實踐應用能力，讓學生適應拓展情境類探究問題的解答。核心素養(yǎng)的培養(yǎng)必然是在學生面對較為復雜的問題時，調動高階思維解決問題的過程中，像學術研究一樣進行有意義、有目的的探究，并能把獲得的知識和經(jīng)驗有效遷移應用到解決實際生活問題中去。

科學探究教學，務必以秉持為學生的終身發(fā)展奠定基礎為宗旨，從點線面體的角度進行知識架構。以幫助學生從科學探究的角度認識自然、理解自然，建構關于科學探究的圖景，引導學生經(jīng)歷科學探究過程體驗科學研究方法，養(yǎng)成科學思維習慣增強創(chuàng)新意識和實踐能力。以認識科學的本質，關注科學、技術、社會、環(huán)境（STSE）與學科的發(fā)展，形成科學態(tài)度、科學世界觀和正確價值觀為目標?？茖W探究教學，將會擁有一個高階的視角，將學生引入更高的境界，借真情境做真探究。