基于發展學科核心素養的物理探究教學研究
——以歐姆定律實驗教學為例

劉煖

（吉林師范大學,吉林 四平 136000）

一、探究教學對學生學科核心素養培養的作用

物理核心素養是指學生在接受物理教育的過程中逐漸形成的，適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有學科特性的一種品質[1]。物理核心素養主要由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個要素構成。發展核心素養，有利于學生在面對理論知識時，在頭腦中快速的提取知識要點并應用所學知識解決實際問題，有利于提高學生的科學探究能力，并滲透STS（科學、技術、社會）教育，形成嚴謹認真、實事求是的科學態度。

探究教學是指學生在教師的啟發下進行學習，即教師設定一定的情境，提出明確問題，學生通過提出假設、制定計劃、進行實驗、得出結論、反思與交流等活動，主動獲取知識、豐富自己原有的認知結構、發展能力、培養其熱愛科學的情感與敢于創新的態度和正確的價值觀所用的方法[2]。中學物理探究式教學是在理論指導下，結合中學物理課程標準，將科學的探究過程引入到教學環節，能適應中學生的心理素質和認知觀念以實現培養目標的教學活動方式。探究式教學強調學生學習的主動性，轉變學習方式，將書本上的知識轉化成學生頭腦中的真知，將學習過程變成學生主動探索和創新的過程。實施探究式教學，有利于在教學過程中突出學生的主體地位，促進學生全面發展，使之成為適應時代發展的素質型人才。

二、提升學科核心素養的物理探究教學分析

（一）探究教學策略

1.設置情景，進行討論，提出物理觀念。探究式教學強調學生對知識的主動探究和主動發現，著重培養學生的科學探究能力與科學品質[3]。進行探究教學的第一步就是設置情景引入新課，調動學生學習主動性。俗話說：“萬事開頭難”，生動形象的引課是一堂好課的必要條件，有一個好的開端，教學自然事半功倍。在中學物理教學中，常用的幾種引課的方式有：利用實驗導入新課；復習舊知識引入；通過生活情境引入；提出問題引入等，對應于不同的教學內容，要采取恰當的引課方式。實施探究式教學，就是要教師巧妙地設置問題情境，正所謂“學起于思，思源于疑”，在學習過程中問題難以避免，學生解決問題的過程就是將物理知識深化的過程。在這一過程中，教師是一個引導者的身份，通過提出一系列啟發性問題，學生在教師的引導下利用頭腦中已有的知識結構回答，從而提出物理觀念，明確學習的重點，同時學生在討論中也能清楚知道自己在學習過程中所遇到的難點，使學習更具有目標性。

2.大膽猜想，設計實驗，激活科學思維。實驗法是指學生在教師的指導下，使用一定的儀器，按照設計好的方案操作并觀察實驗現象的變化，加以分析從而獲取新知識的方法[4]。物理探究教學過程中，實驗法是必不可少的教學方式，通過實驗法，有利于學生把一些直接經驗同書本知識結合起來，豐富其知識結構，同時，又能培養他們的探索能力、動手能力和科學思維，是實施探究教學發展學生的核心素養不可或缺的條件。在前一過程中，學生在討論的基礎上提出物理觀念，為驗證這一觀念，教師可引導學生大膽猜想，給學生充分的自由，自己設計實驗步驟進行驗證，通過這一環節，可有效激發學生的科學思維，激起學生積極思考。由于實驗設計以學生為主，不再是傳統課堂“老師講，學生聽”的被動狀態，學生學習的能動性普遍提高，更加積極地參與到學習的過程中，在學生提出實驗方案的同時，教師通過指導每組學生，也能清楚的認知到學生頭腦中的知識結構體系以及在學習過程中存在的誤區并及時更正，有利于后續教學過程的開展。

3.分組合作，綜合分析，深入科學探究。學生設計好可行的實驗方案后，在教師的引導下以小組的形式進行實驗，由于實驗有安全隱患，教師一定要注意學生對儀器的規范使用，注意學生的安全問題。通過分組共同實驗能很好地加強學生的合作意識，使其在合作中學會傾聽與討論、表達與交流意見并提高組織能力。實驗結束后，通過記錄下來的實驗數據，小組內交流與討論有效信息，深入探究，從而得出結論。在這一環節中，學生為了完成共同的任務，在小組內按照明確的責任分工合作學習，不僅能鍛煉學生的實際操作能力和科學探究能力、提高學生分析數據合理性和有效性的能力，還能培養學生的合作和團隊精神、調動學生學習的積極性，從而達到共同進步的目的。

4.總結歸納，強化理解，樹立科學態度。學生通過討論得出的結論可能并不完善，這就需要教師及時總結，適時歸納運用物理學術語描述物理觀念。由于探究式教學一般用于新課講授，是學生新知識獲取的主要途徑，在這一環節，教師要注意規范使用物理學術語，避免用白話講述物理觀念。為強化學生對本節探究學習的理解，教師可列舉幾道相關習題或介紹有關物理學家的資料以及在當年得出這一觀念所面對的困難情形，讓學生學習物理學家身上堅持不懈的科學精神和科學態度，并在之后的學習中善于提出問題并積極去探索答案，拓展思維嘗試用多種方法解決問題，靈活運用知識，學會批判地思考問題，進而發展其物理核心素養，成為全面發展的新時代人才。

（二）探究教學案例與反思

為明確物理探究教學對發展學生核心素養的作用，本文以歐姆定律為例按照前述的探究教學過程展開探究。歐姆定律是電學中的基本定律，也是進一步學習電學知識和分析電路的基礎。在學習本節課之前，學生已經掌握了電流、電壓、電阻的概念，頭腦中已有一定的知識儲備，課程的安排符合由易到難、由簡到繁的系統性原則。歐姆定律又是一個實驗規律，在教學過程中，學生可通過自己設計、動手操作等環節積極參與到學習中，經歷科學探究過程獲取新知解決問題，同時能培養學生的合作精神與分析能力。

1.案例描述。（1）設置情景，進行討論。教師利用多媒體課件展示如圖所示電路圖并提問：怎樣才能使小燈泡的亮度發生變化？學生根據教師提出的問題在小組內展開討論，進行交流，給出的答案可能有：①改變電源電壓②改變電阻的阻值③在電路中增加電阻等。緊接著教師提問：燈泡亮度變化源于哪個物理量的變化呢？有哪些因素能影響這一物理量的變化呢？學生根據老師提出的問題結合面前給出的實驗器材，在教師的指導下進行實驗驗證，觀察實驗現象并回答問題。在這一環節中，教師通過設置一定的情景，提出一系列問題，引導學生在教學過程中自己探索問題的答案，有效地培養了學生的思維能力。

（2）猜想實驗，激活思維。接下來教師鼓勵學生大膽猜測：究竟有哪些因素會使電流發生變化呢？學生猜想：可能有電壓和電阻兩個因素能改變電流。為驗證猜想，學生通過討論集思廣益，以小組的形式給出實驗方案?？紤]到有兩個影響因素，可采取控制變量法，逐個分析各因素對所研究物理量有何影響。在明確研究方法后，教師通過提問了解各小組的設計方案，對于不足之處加以指正，最后總結出可行的實驗方案：本實驗需要分兩次來進行，第一次，保持電路中電壓不變，改變電阻的阻值，探究電阻與電流的關系；第二次，保持電路中電阻不變，改變電源電壓，探究電壓與電流的關系。

在這一環節，不僅能培養學生的科學探究能力，使學生經歷類似于科學家研究的過程，調動學習積極性，還能檢驗之前學習掌握情況，與此同時，還能培養學生之間的合作精神，在討論過程中激活思維，共同進步[5]。

（3）合作分析，科學探究?；趲熒餐接懙贸龅目尚蟹桨福瑢W生以小組為單位進行實驗，教師在一旁加以指導，檢查學生的儀器使用是否正確，本實驗是電學實驗，尤其要注意用電安全問題，對于有問題的小組及時輔導指正。實驗結束，學生通過分析記錄的實驗數據驗證電流與電阻、電壓的關系，得出一個共同的規律：當電壓保持不變時，電流與電阻成反比；當電阻保持不變時，電流與電壓成正比。對于學生得出的結論教師應給予肯定，總結這就是本節課所學的重點內容——歐姆定律。本環節中，學生在教師的引導下動手操作，有效培養了科學探究能力和操作能力，同時也突出了“學生為主體，教師為主導”的教學理念。

（4）鞏固強化，培養態度。學生掌握定義之后，教師可簡要介紹歐姆這位偉大的物理學家，并引導學生根據定義探究公式。經歷方才的實驗和分析過程，有助于學生體會到探究學習的樂趣，學習科學家身上堅持不懈敢于創新的科學精神。在課堂的最后，教師引導學生回顧本節課所學內容，利用兩到三個例題強化學生對歐姆定律的理解與運用，思考歐姆定律在生活中的應用。在解決問題時，教師應規范學生的解題步驟，注意變形公式的應用。

2.案例反思。本節課設計整體突出了學生的主體地位，教師在教學過程中以“引導者”身份，提出一系列問題讓學生主動思考，激發了學生學習的主動性，在驗證過程采用直觀的實驗法，既加深了學生對所學內容的印象又能鍛煉學生的動手操作能力。通過本節探究式教學，有助于學生真正理解物理觀念和科學本質，有效促進了學生的科學思維、科學探究能力、合作精神以及科學態度與責任等核心素養的發展。

三、結論

本文重點探究了實施物理探究式教學對發展學生核心素養的作用，分析通識情境下實施探究教學的探究過程，并利用歐姆定律這一教學案例對探究式教學對發展核心素養的作用加以驗證?？傊?，基于發展核心素養的物理探究式教學具有重要意義。它不僅能優化物理課堂，提升物理教學效率，改變傳統的教學方式，也有效促進了學生物理核心素養的發展，可為學生的終身物理素質發展奠定堅實的基礎。