摘 要：科学探究是物理学科核心素养的重要维度之一，科学探究素养的习得有助于学生发现问题、解决问题和学以致用能力的培养，进而促进学生物理核心素养的养成和发展，掌握终身发展和应对社会挑战必备的基本知识和技能。本文分析现行探究式教学中存在的问题，并结合笔者的教学实践从探究素材的选择、探究过程的实施、探究方法的运用三个角度思考如何基于探究教学达成物理核心素养的培养。

关键词：物理核心素养；探究教学；探究素材；探究过程；探究方法

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）10-0005-5

物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的重要组成部分。物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成[1]。

建构主义认为：学习者在一定的情境下，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得知识。建构主义学习理论认为“情境”“协作”“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。即“情境”必须有利于学生对所学内容的意义建构，“协作”对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构有重要作用，学习小组成员之间必须通过“会话”商讨如何完成规定的学习任务的计划。探究教学正是在这一学习理论的支撑下应运而生的[2]，在指向物理学科核心素养的课程背景下，探究教学的研究与实施显得尤为重要。

“科学探究”是指提出科学问题、形成猜想和假设、设计实验和制定方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。“科学探究”主要包括问题、证据、解释、交流与合作等要素[1]。这一点与探究性教学是高度吻合的，探究性教学模式是指在教学过程中，要求学生在教师的指导下，通过以“自主、探究、合作”为特征的学习方式对当前教学内容中的主要知识点进行自主学习、深入探究并进行小组合作交流，从而较好地达到课程标准中关于认知目标与情感目标要求的一种教学模式[3]。在以核心素养为指向的新一轮课程改革中，探究性教学不再是很多老师眼中的费时、费力、出不了成绩的作秀课，而是实现学生物理观念的建立、科学思维的培养、科学探究的经历、科学态度与责任体验的重要方式和手段。新的课程标准中设置了9个探究性实验（占总数的40%）是对上述问题最好的说明。

1 现行探究式教学中存在的问题

探究教学从提出至今已经多年，其自身的优势已被广大一线教师认可，由于其教学理念新颖、教学手段多样、课堂开放性大、学生参与度高等特点，在各种公开课和示范课中被广泛采用。纵观一些探究课例，我们不难发現由于一些老师对探究教学理念的理解不深刻、对学生学情的研究不充分、对教学资料的利用不全面、对课堂教学的把控不够好等原因，探究教学的实施过程中存在一些常见的问题。

1.1 探究内容（素材）的选择缺少吸引力

在课堂教学中教师最重要的任务是唤醒学生的好奇心，激发学生的学习动力。一个具有吸引力的探究内容能一下子抓住学生的注意力，点燃学生的探究欲望，因此探究素材的优劣直接影响着整节课的教学效果。我们发现很多探究教学课例在设计的时候，纯粹是为了刻意设置探究环节而进行探究，只是在传统素材的呈现方式、传统问题的提问方式方面做了些许改变，没有很好地选择探究的素材，无法激发学生的探究欲望，导致学生在课堂中被迫“探究”。如笔者在观摩“探究力的合成”的教学中，发现执教老师在教学中说道：“请同学们探究下力的合成是否遵循平行四边形法则？”这一设计无非是把“验证”二字换成了“探究”二字，削弱了学生规律探究的神秘感和成就感；亦或教师选择的探究内容（素材）过于简单，学生一看就知道探究的结论，因此学生探究的积极性不高，失去了探究的意义。如在该节课的教学中，老师又说道：“接下来我们探究下，在两个分力夹角不变的情况下，若分力增大合力如何变化呢？”笔者以为这一探究设计的意义不大，因为学生头脑中会立即呈现出两个力同向，分力增大，合力必定增大的物理情景，削弱了探究的神秘感。

1.2 探究过程的实施缺少自主性

我们在公开课中经常看到很多老师在教学实施中经常会有“锦囊妙计”“教你一招”等类似的环节，这些环节的设计看似巧妙地在“危难时刻”救学生于“水火”，实则体现了执教者探究设计的不彻底，想让学生跟着自己的设计意图走，为了教学的顺畅对探究结论的得出有明显的教师加工代劳的痕迹，这样的探究往往掩盖了学生存在的问题，学生也体验不到探究过程中的成就感和喜悦感，这样的探究教学探究不够彻底，学生个性得不到充分发展，养成学生“不良”的科学素养，对学生造成负面的影响。有些探究性课在设计的时候执教者想面面俱到，想让学生一节课把所有问题都探究完毕。而这些要在40分钟内完成是不可能的，所以整个探究过程都是教师演示探究过程，这样的课堂看似热闹，实则学生浅尝辄止没有深入探究，没有自己体验探究过程，学生只是一个看客，因此记忆不深、理解不透、应用不实，挫伤了学生的积极性。探究性教学之所以能培养学生的核心素养，其内核在于探究过程中学生面对探究困难，经历团队协作、冷静分析、利用资源、摸索解决的过程，学生在这样的经历中既培养了发现问题、解决问题的能力，也培养了交流、评估、反思的能力，因此在探究过程中我们应该给学生一些指导解惑，但不是越俎代庖。

1.3 探究结论的应用缺少生活性

物理学是一门源于生活的学科，物理学科的教学应该“源于生活、用于生活、学以致用”。探究教学要求学生在老师的指导和帮助下完成既定的探究问题，得出相应的探究结论。如果我们的探究教学仅仅局限于此，就失去了物理生活化的意味，学生辛辛苦苦探究而出的物理规律仅仅只是冷冰冰的物理知识，很难激发学生持久的学习欲望。如果在探究习得物理规律之后能把物理规律具体地应用到我们的生活中，会极大地激发学生的学习欲望，激发学生的探究欲望。如“质谱仪”的教学中，在探究完带电粒子在磁场中的运动规律之后，把质谱仪发明的历史故事（基于带电粒子在磁场中的运动规律）展现给学生，让学生体会到物理是有用的，物理就在身边。在探究教学中适当地加入一些生活现象和问题的解决，能保持学生学习的持久力。亦或让学生利用探究过程中习得的探究方法去解决一个新的探究问题，由“授鱼”向“授渔”转变，让学生体会到探究方法的普适性，让学生真正的学以致用，提升学生的科学态度和责任。

2 指向核心素养的探究教学的实践

基于核心素养的新课程改革要求学生具有探究意识，能在学习和日常生活中发现问题、提出合理猜想与假设；具有设计探究方案和获取证据的能力，能正确地实施探究方案，使用科技手段和方法收集信息；具有分析论证的能力，会使用不同方法和手段分析、处理信息，描述、解释探究结果和变化趋势；具有交流与合作的意愿与能力，能准确表述、评估和反思探究过程与结果[1]。因此，在指向核心素养的探究教学中应该做到：

2.1 探究素材（内容）的选择要具有探究性

探究教学首要的是选题，一个好的选题能马上调动学生的积极性，让学生乐于探究着解决问题。从哪些方面可以考虑选题呢？

选题角度1：日常生活中的物理情景。这是学生熟悉的，学生也有一些前概念的储备，有话可说，有事可干。如在“测定电源电动势和内阻”的教学中，笔者基于探究教学进行设计，借助网上的一段视频（如图1），让学生评论上述视频中的现象是否有可能实现，有效地激发了学生的学习热情。

选题角度2：争论中开始探究。学生对某个知识产生争论说明这是学生学习上的难点，同时对于问题的结论也是学生急于想知道的，教师应以此为契机让学生参与进来，讨论起来，探究一下。如在执教“带电粒子在磁场中运动”时，笔者为了解决分析带电粒子在匀强磁场中运动时是否需要考虑重力这一话题，组织学生进行理论探究。

教学片断：

师：请同学们根据已学的知识进行小组讨论，分析电子在匀强磁场中会做什么运动，并给出你们的理由。

预设有下面几种可能的回答：

同学1：当带电粒子的运动速度与磁感应强度平行时，带电粒子在匀强磁场中做匀速直线运动，理由是不受洛伦兹力。

同学2：当带电粒子的运动速度与磁感应强度平行时，带电粒子在匀强磁场中做平抛运动，理由是虽不受洛伦兹力，但是受重力。

同学3：当带电粒子的运动速度与磁感应强度平行时，开始不受洛伦兹力，但是受重力，做平抛运动，后来速度并不与磁场平行，又受到洛伦兹力，所以运动很复杂。

同学4：当带电粒子的运动速度与磁感应强度垂直时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，理由只受洛伦兹力。

同学5：当带电粒子的运动速度与磁感应强度垂直时，带电粒子在匀强磁场中受洛伦兹力和重力。做复杂的曲线运动。

同学6：当带电粒子的运动速度与磁感应强度既不垂直又不平行时，带电粒子在匀强磁场中做复杂的曲线运动。

师：对于这一情景，同学们给出了上述几种观点，不难发现，其实争论的焦点在于是否要考虑电子的重力。（基于篇幅考慮探究过程予以省略）[6]。

选题角度3：教材中典型的器件。器件教学过程中重演知识的发生过程，将教学过程转变为学生的“亚研究”和“再创造”的过程，使他们在获得物理知识的同时，启迪心智，培育品格，很好地展现“教学重演律”。传统的器件教学模式重在器件的应用，其教学模式往往是：这是什么—能干什么—如何实现上述功能，这样的教学使得学生缺少情感的收获，物理器件往往是基于某个现实需求。如果能对器件进行设计探究，采用探究教学模式：现实需求—提出设计方案—实验测试判断—分析总结改进—修改完善拓展，这样很好地体现了科学探究的思想，从“教教科书”转变为“用教科书”，在探究过程中真正的学以致用，让学生实现知识与情感的双收获。

2.2 探究过程要符合认知规律

学生的学习是循序渐进的，学生知识的构建是前后呼应的，学生素质的发展应是更进一步的。因此，在进行探究教学设计时，我们应该考虑两个问题：（1）本节教学内容学生的知识起点在哪里？（2）本教学内容学生的认知储备如何？这两个问题直接影响探究教学设计的主体框架和教学内核，进而影响学生对本节探究教学内容的掌握和获取知识能力的提升。

根据物理学科的特点，将理论探究与实验探究结合；根据思维发展要求，遵循先特殊后一般、先定性后定量的有序过程；根据教学理论要求，将学生自主建构和教师提供合适的情景、问题和学习资源相结合；使知识的逻辑顺序、认知的发展顺序与教学情景、问题和学生的学习活动的安排顺序有机协调。让学生在昨天的基础上来学习今天的内容，进而降低学生的学习难度，学会求知方法，促进全面发展，让学生的探究过程符合学生的认知规律。如在执教“力的合成”的探究教学中，笔者基于认知顺序的思考，即学生已经会解决共线的两个力的合成，学生对规律的得出应该遵循先定性后定量、先实际后理想的过程，设计了如下的探究过程。

教学片断：

思考1：请同学们思考，合力的大小会和分力的哪些因素有关呢？

学生回答：略。

思考2：在研究多变量物理问题时，通常采用什么实验方法？

学生回答：略。

学生活动实验探究（利用图2的实验装置）。

探究1：控制两分力大小不变，改变分力夹角，观察合力的大小变化。

收获1：两分力大小不变，夹角减小，则合力增加。

探究2：控制两分力夹角不变，改变分力大小，观察合力的大小变化。

收获2：两分力夹角不变，分力减小，则合力减小。

思考3：若两分力的大小与夹角同时变化，则合力大小如何变化？

探究3：利用力的图示法探究合力与分力的关系。

师：为了方便实验记录请大家按照如图所示的方式固定橡皮筋（教师演示）。为了提高实验的精度，建议大家不要把橡皮筋拉的太长。画力的图示用直尺。为了研究具有普遍性，第一组同学两分力的夹角控制在锐角，第二组同学控制在直角，第三组同学控制在钝角[6]。

2.3 探究过程要提出明确的探究任务

笔者在探究教学的实践中发现，由于学生的想法较多，一节课的探究时间又较短，因此在探究教学设计时应该给学生以明确的探究任务，进而加快探究进程，提升探究效果。如笔者在执教“法拉第电磁感应定律”的探究教学时，每个探究环节均以任务的形式出现，明确探究内容和目的，教学进程流程、探究效果较好。具体设计如下：

教学片断：

任务4：半定量研究感应电动势的决定因素（如图3）。

要求：①设计实验方案；②按方案实验，并记录实验现象；③对实验现象分析讨论，归纳实验结论（填入表1）；④每组由两位同学合作进行实验演示并讲解。

说明：由于多用电表电压档内阻较大，故可认为电压档的示数即为感应电动势的大小。

2.4 探究方法要让学生学以致用

探究教学之所以被很多教育家所推崇，不仅仅是因为这样的教学有助于学生对知识的理解和掌握，更重要的是在探究过程中让学生习得探究的方法，培养学生解决问题的能力，让学生真正的学以致用。如在学完“测定电源电动势和内阻”时，笔者尝试执教“探究水果电池的电动势和内阻”的探究教学，使得学生学以致用，利用已有知识解决新的问题。具体片断如下：

引入：上节课我们学习了“测定电源电动势和内阻”，今天我们探究柠檬电池的电动势和内阻。现在请同学们开始实验，如果实验顺利请记录数据，并加以处理，给出结论。若实验不顺利请记录实验中的现象和困难。（学生探究，教师巡视指导，如图4、图5）

教学设计主线：

问题引出：按照教材测量干电池的方法来测量柠檬电池的电动势和内阻，改变滑动变阻器，灵敏电流表基本没有反应，读数很困难，这是为什么呢？

问题分析：为什么会出现这个问题呢？说明了什么？

问题解决：用灵敏电流表和电阻箱串联，即用电阻箱间接地测量电压，只要记录电阻箱的阻值和电流即可。

3 对核心素养视域下探究教学的思考与展望

笔者在教学实践中发现自己在探究教学的实施中遇到了很多的困难。在核心素养视域下一线教师应该做好怎样的准备来实践探究教学是我们每个一线教师应该思考的问题。

1.勤于做好探究素材的积累，积极开展探究教学。随着互联网技术的日益发展，我们获得教学资源的方式越来越多，如电影、电视、新闻、视频等都可以成为我们探究素材的来源。平时做好素材的积累和分类工作，有助于探究教学的实施。

2.勤于研究新的课程标准，落实探究教学的教学目标。“核心素养”不只是对“三维目标”的简單整合，因此不能完全用“三维目标”理念下的教学目标来指导教学，不能“穿新鞋，走老路”。正如浙江省物理教研员梁旭老师所认为的：“核心素养相当于一个已经完工的大厦，我们常用外形、结构、装修风格等来描述房子本身。教学目标相当于建造房子每天具体的工作安排，虽然在房子建造完成后没有留下痕迹，但却是造房子不可缺少的。”因此，指向核心素养的教学目标如何确定值得我们研究。

3.善于使用现代教育技术，助推探究教学的实施。传统的物理课堂由于教学仪器、教学时间、教学内容的限制，教师无法很完整地把物理知识、物理规律的形成过程清晰地呈现在课堂上，因此，教师对教学内容会有所取舍，留下的更多是知识的传授，忽视了学生探究能力的培养。借助现代教育技术自身的优势，高效地获取实验数据、快速地处理实验数据、精准地获得实验结论能提升探究教学的效率，让学生经历完整的探究过程，提升学生的物理核心素养[4]。

4.善于使用现代教育技术，提供更多的佐证资源。由于学生的储备知识有限，很多问题无法解释和解决，网络技术给学生提供了很大的自学空间的资源，学生可以通过文献查阅的方式获得相关知识和知识佐证来分析解决问题，这一过程培养了学生的自我学习能力，也满足了学生经历探究而获得的成就感[5]。

5.善于使用现代教育技术，创设学生交流平台。传统的教学由于受到地域和时间的限制，学生之间的探究成果的交流和分享只能放在课堂里或者学校里，这势必限制学生的探究深度。随着移动端交互平台的发展，学生可以利用微信、微博等交互软件实现更加自由的交流，有助于提升探究教学的效度[7]。

核心素养视域下的物理教学大幕已经拉开，在这个舞台上可以包容多样的教学手段和教学方法，以期达成物理教学的“物理概念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四维目标。适时地开展探究教学对帮助学生形成适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力是有很大帮助的。

参考文献：

[1]普通高中课程标准修订组. 普通高中课程标准（征求意见稿）[S].2016-9.

[2]韩庆凯.建构主义学习理论在高中新课程中的指导意义[J].中学课程辅导：教学研究， 2013， 7（15）：91-91.

[3]邱雯.新课程背景下高中物理探究式教学的研究[D].西安：陕西师范大学硕士学位论文，2014.

[4]金鹏.现代教育技术背景下的高中物理课堂变革的实践与思考[J].物理教学，2017（9）：32-36.

[5]齐国元.合理利用传感器技术 培养物理核心素养[J].物理教学，2017（9）：37-38.

[6]齐国元.顺应学生认知规律 提升物理课堂实效[J].

[7]梁恒.例析QQ群在物理课堂中的应用[J].浙江考试，2017（5）：24-27.