淺談物理科學探究素養(yǎng)的培養(yǎng)

羅興瑩

[摘要]學生物理學科核心素養(yǎng)的發(fā)展和提高，是物理教育的目標，是物理教學設(shè)計的核心?？茖W探究素養(yǎng)是物理學科素養(yǎng)的重要組成部分。文章以“加速度”為例，從巧設(shè)探究實驗、加強師生互動、加強生生交流、改進教學評價四個方面談?wù)剬W生科學探究素養(yǎng)的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]科學探究;物理教學;培養(yǎng)

[中圖分類號]G633.7

[文獻標識碼] A

[文章編號]1674-6058（2020）14-0038-02

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

一、巧設(shè)探究實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

科學探究是人們探索了解自然、獲得知識的主要方法，而物理恰恰是一門以觀察、實驗為基礎(chǔ)的學科，人們的許多物理知識都是通過觀察和實驗得來的。為此，要培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)，實驗探究是必不可少的。教師在日常教學中，應(yīng)以實驗探究為重點進行教學設(shè)計?？梢岳枚嗝襟w、現(xiàn)有實驗器材或自制教具精心設(shè)計實驗，把學生吸引到課堂中來，使學生在收獲知識的同時體驗探究的快樂。

例如，在“加速度”教學中，學生對物體運動是快還是慢印象很深，但對速度變化快慢感性認識比較弱，為此，筆者自制如下教具讓學生動手體驗。把內(nèi)徑略大于玻璃珠直徑的塑料水管的一側(cè)面削掉（恰能把玻璃珠壓進管里），然后截成等長的若干節(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。讓學生2人一組（每人發(fā)一個“圓柱”筒）開展探究。實驗前討論：1.如何操作，讓兩管中的玻璃珠同時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的速度更大？3.關(guān)于玻璃珠的運動，除了運動快慢不同，你覺得還有什么不同呢？學生通過實驗容易發(fā)現(xiàn)，傾角大的“網(wǎng)柱”筒里，玻璃珠滑落用時比較短，但要判斷落到底端時誰的速度更大？大部分學生都說根據(jù)經(jīng)驗應(yīng)該是傾角大時玻璃珠滑得快，但說服力不強。那些對物理比較感興趣，對現(xiàn)象比較敏感的學生，會發(fā)現(xiàn)：滑到底端時，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，匯報大家的實驗感受。教學中，通過這樣的探究，培養(yǎng)了學生的動手能力、合作能力和創(chuàng)新意識。

又如，在探究加速度定義式時，可以讓學生到戶外做實驗：四人一隊，兩人一組，一組開電動自行車，另一組開汽車，進行電動自行車與汽車的比賽。在車輛上，把電子時鐘靠近車輛速度表，并固定好（以便拍視頻時兩表能同時在屏幕上出現(xiàn)），一輛車上一人開車，另一人用手機錄像。類比運動快慢變化的三種情況采集視頻，在課堂上利用視頻，進行比較研究，讓學生進一步了解速度變化快慢比較也有三種方法，在計算中得出加速度的定義式。

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

設(shè)計意圖：傳統(tǒng)的課堂，一上課就直接進入概念的學習，卻忽略了這些抽象的物理概念是學生在日常生活中很少提及的。而通過趣味實驗引入，到戶外實驗探究，再用實驗儀器驗證，三個實驗探究層層遞進、環(huán)環(huán)相扣，不僅讓學生對加速度概念從感性認識自然地上升到理性的深刻理解，還提高了學生的創(chuàng)新意識。

二、加強師生互動，培養(yǎng)探究興趣

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

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

教師（提出問題）：這個實驗的缺點是沒能定量地測出玻璃珠的速度及速度變化量。要測速度及速度的變化量，需要什么器材呢？怎么做？

學生：秒表、速度表。

教師：（展示電動自行車和小汽車圖片）要進行電動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”。

學生（類比運動快慢比較）：有三種方法，時間相同，比較速度變化量;速度變化相同，比較時間;時間不同，速度變化也不同，比較單位時間的速度變化，用公式表示為△ν/△t。

由于實驗要記錄數(shù)據(jù)，教師還可引導(dǎo)學生自行設(shè)計實驗表格。

教師：我們需要知道哪些物理量？

學生：速度變化量、時間。

教師：需要測量、記錄哪些數(shù)據(jù)？

學生：需要測量初速度、末速度、時間，還需要計算速度變化量和速度變化時間的比值。

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

三、加強生生交流，提高探究能力

探究能力的培養(yǎng)不僅能提高學生的操作、動手和計算能力，還能讓學生學會獲取和處理信息，對實驗結(jié)果進行總結(jié)，以及對實驗探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思。教師在備課時，應(yīng)對教學過程進行預(yù)設(shè)，設(shè)置與現(xiàn)實相關(guān)的物理情境，以激起學生的共鳴和探究興趣，用啟發(fā)式教學引導(dǎo)學生思考，讓學生分組合作討論學習，從而提高學生的合作探究能力。