韩志强

摘 要： 科学探究是物理学科核心素养之一，它既是学生要学习和掌握的一种探究能力，同时也是学生学习科学知识、发展科学思维、形成科学态度的手段和途径.学生参与科学探究的有效性直接决定着学生学习物理的有效性，也影响着学生核心素养形成的程度.要让学生真正有效地参与到探究实验中，需要教师对教材中的实验进行创新性设计.

关键词： 科学探究;核心素养;初中物理

“物理观念”“科学思维”“科学探究”与“科学态度与责任”是构成物理学科核心素养的四个方面，其中“科学探究”与其它三个方面有所不同，它既是学生要学习和掌握的一种探究能力，同时也是学生学习科学知识、发展科学思维、形成科学态度的手段和途径[1].可见科学探究在物理教学中有着举足轻重的地位，学生参与科学探究的深入程度直接决定着学生学习物理的成效，也影响着学生核心素养形成的程度.

在日常的教学中教师往往会有这样的体会，学生普遍对教材中或教学中的探究实验缺乏兴趣，很难真正参与到科学探究中去.究其原因主要有以下两个方面，一是很多探究实验缺乏趣味性和情境性，所设计的问题缺乏挑战性，学生不用探究就已经猜到了答案，很难使学生产生进一步探究的欲望.二是上课老师过于注重实验结果和实验结论，去繁就简，只保留与结论相关的因素，而舍弃学生真正感兴趣的问题，牵着学生的鼻子进行探究.学生不感兴趣、缺乏主动参与的探究活动充其量只是形式上的探究活动，本质上仍属于灌输式的知识教学，而不是以学生为主体的面向核心素养的教学.

真正的探究活动应具备以下几个要素，学生的主动参与、发现问题与解决问题、带着问题去思考、活动、学习[1]，应具有好奇心和想象力，能大胆尝试、积极寻求有效的问题解决方法等主要特征[2].下面结合几个教学实例来具体探讨如何让科学探究真正发生.

1 巧设创新情境、激发探究兴趣

在人教版初中物理第九章第1节“探究压力的作用效果与什么因素有关”这一实验中，教材提供的情境设计是通过观察小桌腿或桌面在不同压力作用下陷入沙子的程度来判断压力的作用效果，如图1所示.这一情境设计其实不必探究学生就已知道结果：桌脚肯定比桌面易陷入沙子，且压力越大桌脚陷得越深，已经知道结果的探究就很难再激起学生进一步探究的兴趣，即使学生按部就班地完成了实验过程，学生也只是用实验又验证了一次生活经验而已，而无法从实验现象自觉转换成物理思维.本实验需要给学生传递的核心概念是，物体单位面积上受到的压力将决定压力产生的效果，并期望学生通过探究亲自发现这一核心概念，要达到这一目的，首先需要学生无法轻易猜到实验结果以使学生产生探究动机，二是实验结果与学生的猜想产生冲突，以使学生主动思考现象背后的原因，如此才能让学生真正发展探究能力和物理思维能力.

1.1 创新实验设计

请同学们把钉床钉尖朝下水平放在一张绷紧的A4纸上，往钉床上放置重物， 猜一猜并测量多大的压力才能把A4纸刺破，如图2所示，并根据实验现象和测量结果作出科学解释.

1.2 设计解析

第一，学生对钉床是否能轻而易举把纸刺破会产生强烈的好奇心，能有效驱动学生的探究欲望.第二，学生即使认为钉床难刺破A4纸，但学生一定猜不出到底多大的压力才能把纸刺破，必须通过实验才能知道具体的结果，从而使学生产生进一步探究的动力.第三，实验结果跟学生的猜想产生很大的冲突时，会有效促进学生进行科学思维：总压力很大，钉尖很尖，为什么没有轻易把纸刺破呢？第四，易于引导学生得出核心物理概念：单个钉尖上承担的压力很小，所以不易把纸刺破，也就是说，单位面积（每个钉尖）上的压力将决定压力产生的效果.

2 任务驱动，激发学生探究动机

第十一章第3节“探究影响动能大小的因素”实验，如图3所示，让小球从斜坡上滚下撞击放在平面上的木块，用小球推动木块的距离来反映小球动能的大小.本实验设计的最大问题在于教师设置好了实验步骤，让学生验证性地观察实验现象，而实验结果不必探究就已知道，小球的质量越大、速度越快，木块被撞得就越远.整个过程学生不必动脑筋，既无实验兴趣，也无科学思维，实则学生并没有进行任何的探究活动，只是形式性的经历了一次探究步骤罢了.

2.1 创新实验设计

给你一部小车，你如何让这部小车产生动能？你如何让它产生比较大的动能？你又如何来检验该小车具有的动能是大是小呢？你可以借助图4中的器材完成你的实验.

2.2 设计解析

第一、提出一连串的具有挑战性的问题，以任务驱动激发学生探究动机.第二、学生不得不自己设计实验方案解决自己的猜想，促使学生必须进行科学思维才能解决问题.第三、本实验设计指向的是探究过程而不仅仅是实验结论，有利于“科学思维”“科学探究”与“科学态度与责任”等物理学科核心素养的养成.

3 面向真实问题，发掘探究价值

人教版第八章第3节在“探究影响摩擦力的因素”实验中，如图5所示，对于影响摩擦力大小的因素学生不难猜到压力大小和接触面的粗糙程度这两个因素，在教学实践中教师们也往往是探究完这两个要素就结束了实验.对于实验结果学生也觉得毫无意外，理所当然.但当教师问学生“接触面的大小会影响摩擦力吗？”“滑动速度会影响摩擦力吗？”的问题时，学生会认为答案是肯定的，或者不敢肯定，其实这才是真正需要探究的问题.

3.1 创新实验设计

提出问题：除压力大小和接触面的粗糙程度外，接触面积的大小和滑动速度会影响摩擦力的大小吗？请设计实验检验你的猜想.

3.2 设计解析

第一、让学生通过探究亲身体验实验结果与猜想之间产生的冲突，使学生更好地认识到科学探究是验证猜想并得出科学结论的必要过程，看似正确的常识必须经过科学探究才能得出正确的结论.第二、实验结果与猜想产生了冲突，会进一步激发学生的好奇心，会促使学生进一步探究和思考结论背后的奥妙.第三、有利于学生更准确地掌握影响滑动摩擦力的因素.

3.3 创新实验设计

生活经验告诉我们，物体的质量越大其重量也越大，物体受到的重力与其质量成正比吗？请通过实验进行验证，如果成正比请找出正比例常数.

等质量的不同物质受到的重力一样吗？不同的物质种类其重力与质量的比例常数相同吗？请通过实验进行探究.

3.4 设计解析

只有提出的问题能够引起学生的思考，与学生的常识认知产生冲突，才是促使学生进行科学探究的真正问题.

教学实践证明，实验设计的新颖性、挑战性和思维性是促进学生积极参与科学探究活动的有效策略.

上文中通过一些案例并加以簡释来说明这些实验设计的策略和意图，期望能给读者带来一定的启发和应用价值.教材或教学中，探究活动往往是为得出结论而设置，从而实验设计过于直白和简单，教师在教学过程中，应摒弃重结论轻过程的思想倾向，采取有效的策略让学生真正参与到科学探究活中，发挥探究活动应有的价值，以更好地促进学生物理学科核心素养的有效形成和有效发展.

参考文献：

[1]彭前程.谈对“学生发展核心素养及物理学科核心素养”的理解[J].中学物理教学参考，2017，46（10）：2-3.

[2]核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养[J].中国教育学刊，2016（10）：3.