拓展情境類探究題的分析與教學(xué)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(diǎn)與命題意圖。進(jìn)而從點(diǎn)線面體視角，努力幫助學(xué)生體驗(yàn)真情境、經(jīng)歷真探究，以構(gòu)建學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc科學(xué)探究思維體系。從實(shí)操訓(xùn)練、突出主線、單元整合、專題實(shí)驗(yàn)、情境化探究等五個方面提出教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞：情境類探究;分析;教學(xué)啟示

實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)是物理課標(biāo)規(guī)定的重要內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。如何在平時的教學(xué)中，真正意義上培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，如何在紙筆測試中有效考查學(xué)生的科學(xué)探究能力，是科學(xué)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(yīng)類似于PISA測試中的試題，它們基于生活、社會、環(huán)境、科學(xué)活動中的真實(shí)情境，設(shè)置綜合度極高的開放性或半開放性問題，讓學(xué)生在解答問題的過程中實(shí)現(xiàn)對學(xué)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(xué)生的綜合、分析、科學(xué)探究等多方面能力，但在實(shí)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(dǎo)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(xué)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(shí)驗(yàn)，拓展情境，或是生成新的問題，進(jìn)行設(shè)問，考查學(xué)生的科學(xué)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(xué)生。拓展情境類探究題特別有利于落實(shí)德智體美勞全面發(fā)展，特別有利于實(shí)現(xiàn)對學(xué)生進(jìn)行基于情境、問題導(dǎo)向、深度思維的考查，特別有利于設(shè)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(nèi)容源于教材，其命題設(shè)計卻高于教材。題目用兩節(jié)干電池、兩個開關(guān)、一個電壓表、一只阻值為20 Ω的定值電阻R0，導(dǎo)線若干，測量未知電阻Rx的阻值，提供電路實(shí)物圖。（1）用筆畫線代替導(dǎo)線將電壓表接在R0兩端。（2）正確連接電路，閉合開關(guān)S1和S。問電壓表的讀數(shù)。該題以測量未知電阻實(shí)驗(yàn)為背景情境，先是讓學(xué)生連接電路、進(jìn)行電壓表讀數(shù)，考查電學(xué)實(shí)驗(yàn)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(dá)到預(yù)期的測試效果，進(jìn)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(guān)控制，設(shè)置多情境變換，由單一電阻變換到兩電阻串聯(lián)的電路轉(zhuǎn)換。要求學(xué)生自主建構(gòu)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(shè)計原理計算出正確的結(jié)果。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的電路的分析能力、電學(xué)規(guī)律的綜合運(yùn)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(shè)計并在方框內(nèi)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(jìn)行開放性設(shè)置。對學(xué)生在電學(xué)科學(xué)探究中涉及到的基本技能、電學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?gòu)、電路的分析與設(shè)計，綜合應(yīng)用等多方面能力，提出了更高的要求。讓學(xué)生經(jīng)歷新的物理情境，真正意義上區(qū)分出不同科學(xué)探究能力層次的學(xué)生。學(xué)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(xué)中，要讓學(xué)生在物理科學(xué)探究方面能夠有一個思維的飛躍，實(shí)現(xiàn)由物理情境的直觀感知，到科學(xué)探究模型的建構(gòu)，再到探究思維的應(yīng)用，達(dá)成問題的解決。在初中的整個教學(xué)階段，要對學(xué)生的科學(xué)探究能力的培養(yǎng)做出精細(xì)化的設(shè)計，從點(diǎn)線面體搭建學(xué)生的物理科學(xué)探究的思維體系。

1? 實(shí)操訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)技能規(guī)范化

在平時的教學(xué)中，要把儀器的規(guī)范操作、實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確應(yīng)用、探究思維要素的建立等一系列的基本點(diǎn)落實(shí)到位。實(shí)驗(yàn)儀器的規(guī)范操作，直接影響學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。生活中如何準(zhǔn)確地進(jìn)行各種測量;面對新器械、新設(shè)備，能否通過儀器說明書的學(xué)習(xí)，明確規(guī)范的操作流程后，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。任何儀器的學(xué)習(xí)使用，對于初學(xué)者來說，都是一個真情境，因此貴在抓好起始。首先要讓學(xué)生在思想意識上重視起來。要讓學(xué)生意識到，我們做得是科學(xué)實(shí)驗(yàn)，貴在規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)。經(jīng)歷得是科學(xué)探究，科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)探究意在探索事實(shí)真相。引導(dǎo)學(xué)生比較“做實(shí)驗(yàn)”與“玩玩具”，在目的、操作、意義上的不同。讓學(xué)生意識到做實(shí)驗(yàn)是有目的、必須規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)操作的、要通過推理形成結(jié)論的。在第一次的長度測量時，就要引導(dǎo)學(xué)生比較與小學(xué)所學(xué)長度測量的不同。如果要進(jìn)行精準(zhǔn)測量，應(yīng)該怎樣規(guī)范操作才能實(shí)現(xiàn)呢？在學(xué)習(xí)天平使用時，要培養(yǎng)學(xué)生意識到，精密儀器使用時，務(wù)必要先明確如何正確使用再操作。新課教學(xué)過程，要由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會速度、密度、電阻等物理量常規(guī)測量的實(shí)驗(yàn)原理、根據(jù)目的設(shè)計探究方案、根據(jù)需要選擇器材、確定方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等基本流程。這是科學(xué)探究體系建成的基本元件與核心要素。就像電學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心要素，電路的設(shè)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(xué)實(shí)驗(yàn)的始終。還要強(qiáng)調(diào)的是，要讓學(xué)生在每一次的實(shí)驗(yàn)過程中，都要規(guī)范操作，及時反思，反復(fù)訓(xùn)練，逐步形成規(guī)范操作的習(xí)慣。在課堂教學(xué)反思時，不僅要引導(dǎo)學(xué)生反思探究成果與收獲，還要引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)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(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)探究兩條主線。關(guān)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論，實(shí)驗(yàn)評估與論證等，實(shí)驗(yàn)過程科學(xué)規(guī)范的基本環(huán)節(jié)。對于一些探究性不強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，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(yīng)該從實(shí)驗(yàn)角度作出精細(xì)化設(shè)計，要讓學(xué)生固化科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本流程，形成科學(xué)探究的邏輯思維。關(guān)于科學(xué)探究，讓學(xué)生體驗(yàn)提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集證據(jù)、分析論證、交流與合作、評估等科學(xué)探究基本過程。各類教材的設(shè)置，更多的是探究性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，教學(xué)的時候要充分利用好。以滬科版教材為例，要深刻領(lǐng)悟教材對科學(xué)探究環(huán)節(jié)的依次進(jìn)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(shè)環(huán)節(jié)，速度測量突出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)環(huán)節(jié)。在這些環(huán)節(jié)的教學(xué)中，要將科學(xué)探究的基本環(huán)節(jié)與基本流程精準(zhǔn)落實(shí)到位。每一次探究環(huán)節(jié)的呈現(xiàn)，對學(xué)生來說都是一個真情境，一定要利用好。探究物質(zhì)吸熱多少與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究，就引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程，務(wù)必突出對學(xué)生科學(xué)探究的思維邏輯完整過程的建構(gòu)，同時還要注意兩條線互相交織，齊頭并進(jìn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與探究的有機(jī)融合，幫助學(xué)生由點(diǎn)到面，逐步深入地建構(gòu)科學(xué)探究的邏輯思維過程。

3? 單元整合，模塊實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ突?/p>

物理的各個模塊都存在著共性特點(diǎn)，因此單元整合構(gòu)建力、熱、光、電等模塊的基本實(shí)驗(yàn)操作的知識體系，特別有利于各個模塊實(shí)驗(yàn)探究模型的建構(gòu)。整合模塊關(guān)鍵在求同存異，搭建模塊實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｔ陔妼W(xué)模塊的八個實(shí)驗(yàn)中，基本實(shí)驗(yàn)技能達(dá)成的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn) ;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(shí)驗(yàn);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(shí)驗(yàn);測量電阻、電功率的兩個測定性實(shí)驗(yàn)，涵蓋基本實(shí)驗(yàn)的全部類型。電路連接、基本儀器的使用、電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本流程貫穿所有實(shí)驗(yàn)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(gòu)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本模型，區(qū)分不同類型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃O(shè)計方案與數(shù)據(jù)的處理方式等，不斷內(nèi)化學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能與科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。

4? 實(shí)驗(yàn)專題，探究思維立體化

專題實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生綜合應(yīng)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(shí)驗(yàn)與探究的重難點(diǎn)，能讓學(xué)生在潛移默化中走上科研道路。專題突破重在選題定標(biāo)，內(nèi)化實(shí)驗(yàn)與探究的核心素養(yǎng)，專題的確定就成為了關(guān)鍵。一是要選擇高頻考點(diǎn)，圍繞同一專題進(jìn)行多角度設(shè)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(diǎn)，突出主題關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)、終點(diǎn)與交叉點(diǎn)）等;三是突出高階的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，避繁就簡提煉共性，比如：實(shí)驗(yàn)設(shè)計、符號表達(dá)式類、綜合度較高的探究等進(jìn)行設(shè)置。通過這些專題的設(shè)置與教學(xué)，有利于提高學(xué)生探究問題、解決問題的能力。通過不同實(shí)驗(yàn)的碰撞與融合，提高實(shí)驗(yàn)的識別度，內(nèi)化實(shí)驗(yàn)的高階素養(yǎng)的達(dá)成，實(shí)現(xiàn)“書讀百遍其義自見”的功效。

5? 問題導(dǎo)向，實(shí)驗(yàn)探究情境化

針對有價值的問題，進(jìn)行科學(xué)探究，形成建設(shè)性的結(jié)論，并得以應(yīng)用，這才是科學(xué)探究教學(xué)的最終目標(biāo)。因此，在科學(xué)探究課堂的教學(xué)中，要植根于真的問題情境，力求拓展提升，實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究能力的達(dá)成與升華。情境素材最好取自學(xué)生學(xué)習(xí)生活的實(shí)際，增強(qiáng)情境創(chuàng)設(shè)的真實(shí)性、典型性和適切性。努力挖掘與德智體美勞有關(guān)的實(shí)驗(yàn)情境素材，設(shè)置材料密度、種子密度的測量等。將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科技前沿知識和最新技術(shù)成果有機(jī)融合，比如以應(yīng)用場景中的智能化設(shè)計為背景探究串并聯(lián)電路的特點(diǎn)。特別是在物理學(xué)習(xí)的中后期，設(shè)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(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生仿真經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程，體驗(yàn)真正意義上的科學(xué)探究，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)探究能力的質(zhì)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(yàn)真實(shí)意義的科學(xué)探究過程，搭建學(xué)生立體化的科學(xué)探究思維體系，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，讓學(xué)生適應(yīng)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(xué)生面對較為復(fù)雜的問題時，調(diào)動高階思維解決問題的過程中，像學(xué)術(shù)研究一樣進(jìn)行有意義、有目的的探究，并能把獲得的知識和經(jīng)驗(yàn)有效遷移應(yīng)用到解決實(shí)際生活問題中去。

科學(xué)探究教學(xué)，務(wù)必以秉持為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)為宗旨，從點(diǎn)線面體的角度進(jìn)行知識架構(gòu)。以幫助學(xué)生從科學(xué)探究的角度認(rèn)識自然、理解自然，建構(gòu)關(guān)于科學(xué)探究的圖景，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程體驗(yàn)科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣增強(qiáng)創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力。以認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，關(guān)注科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境（STSE）與學(xué)科的發(fā)展，形成科學(xué)態(tài)度、科學(xué)世界觀和正確價值觀為目標(biāo)?？茖W(xué)探究教學(xué)，將會擁有一個高階的視角，將學(xué)生引入更高的境界，借真情境做真探究。