核心素养高中物理教学设计与方法：培养学生科学探究兴趣

2023-08-16 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）激发浓厚的探究兴趣是科学探究的起点学生围绕科学性的问题展开探究活动是“科学探究”的重要特征之一。物理课堂教学中的“科学探究”也离不开实验。可以说，尝试与实验是科学决策的前提，也是科学探究的重要内容，更是科学探究进行总结与分析的基础。

（一）激发浓厚的探究兴趣是科学探究的起点

学生围绕科学性的问题展开探究活动是“科学探究”的重要特征之一。但并非所有的科学问题都会引起学生的关注，并保持浓厚的探究兴趣。那么，怎样才能有效地激发学生的探究欲望呢？

1.创设新颖有趣的问题情境

创设新颖有趣的问题情境，有利于吸引学生的注意力，使科学探究的课题更能激发学生自主探索的欲望。例如，在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”一节的教学中，利用多媒体课件展示了奥斯曼土耳其帝国军队在木板上涂大量的牛油以减小其对舰艇的滑动摩擦力，借夜色掩护将80艘舰艇通过陆地绕过对方的海上封锁线到达目的地的故事情境。这样，便大大激发了学生探究该问题的兴趣，使随后的课程究开展得更加顺利。可见，创设学生乐于探究的情境十分重要。

2.展示学生熟悉的物理现象

让学生从熟悉的问题入手有利于培养他们对身边小事物的兴趣以及发现问题的能力。例如在“大气压”一节的教学中，可以让学生观察桌面上的塑料挂衣钩并思考为什么将它按在桌面时从正面拔下十分不容易。这样做不仅有利于启迪学生的思维，而且还能让学生真真切切地感受到身边的大气压。

3.提出具备选择性和开放性的探究课题

学生是由不同的个体组成的，他们的生活环境、人生经历、个性等均有差异，因而他们对问题的探究角度和侧重点也有所不同。要激发所有学生的探究欲望就要求教师提出的探究课题有选择性和开放性，尽量让不同小组的学生有自主选择的机会和权利。这样，不同的学生才能结合各自的专长和兴趣做适合自己的探究课题。有时甚至可以允许学生针对某一课题自主提出自己想要探究的问题。

（二）良好的实验技能是“科学探究”的基础

物理学是一门以实验为基础的自然科学。物理学的许多理论和定律都是人们通过实验总结出来的。物理课堂教学中的“科学探究”也离不开实验。学生的猜想和假设一般都需要通过实验进行验证。那么如何才能突出实验在“科学探究”中的基础地位，培养学生良好的实验技能呢？

1.引导学生掌握基本的实验方法和实验技能

实验方法包括理想模型法、控制变量法等。实验技能主要指实验仪器的基本操作技能，如实验仪器的操作、测量仪器的读数、误差的分析、数据处理等。学生只有掌握好基本的实验方法和实验技能，才能进行规范化的探究，圆满、高效地完成探究任务。例如在“自由落体”一节的探究教学中，有的学生提出应用打点计时器和纸带来分析重锤下落的运动规律。而在接下来的实验中，如果他们对打点计时器的使用、实验过程中的误差控制、纸带数据的处理方法等不是十分清楚，那么就可能得不出正确的结论，有时甚至还可能得出截然相反的结论。

2.让实验渗透到“科学探究”的全过程

实验在“科学探究”中绝不只是一个环节，它应该有机地渗透“科学探究”的全过程，即使在猜想、假设等阶段都应让学生动手尝试，做到边实验、边思考、边讨论。可以说，尝试与实验是科学决策的前提，也是科学探究的重要内容，更是科学探究进行总结与分析的基础。学生创新的想法有时只是飘浮不定的一闪念，它需要通过动手实验进行证实和强化。有时还是在使用实验器材时，学生富有个性的想法才会喷涌而出。例如在“电磁感应”一节的探究教学中，一开始就可以给学生提供大量的实验器材，如不同量程的电流表、电压表、条形磁铁、蹄形磁铁、线圈、导线、滑动变阻器、开关、电磁铁、电池、打点计时器、电动机、学生电源等，并允许学生边实验，边探究。有的可以用电压表来探测电磁感应时产生的感应电动势，有的可以通过两个条形磁铁同向合并、反向合并来改变闭合回路的磁通量变化率以深入探究影响感应电流大小的因素，还有的可以尝试通过连接打点计时器和用手转动电动机等方式获得感应电流。通过尝试与实验，比较容易让学生突破思维障碍，产生创新火花。因此，贯彻以实验为基础的思想，突出“做中学”的科学教育理念，不仅有利于激发学生的探究兴趣，也有利于点燃学生创新的火花。

3.正视实验小组间存在的差异

分小组进行实验探究是“科学探究”中不可或缺的环节。教学实践中经常会遇到一种现象，那就是面对同样的探究课题，有的实验小组早早就探究完毕，而另一些实验小组却迟迟不见进展。那么，怎样处理实验小组间存在的差异呢？首先，应合理地建立实验小组，尽量做到“组间同质，组内异质”，即让各小组间保持相当的水平，而小组内各成员优势互补；其次，应明确小组内各成员的职责，让组内成员互相交流、协作和分享；再次，在学生进行小组实验时教师也应积极介入，教师通过巡视、倾听、观察及时了解各小组的开展情况，发现实验中存在的问题，对相对落后的小组多加点拨和指导，鼓励不同的小组进行交流与合作。

（三）应用教育技术是提高“科学探究”教学效益的重要手段

应用教育技术优化物理科学探究课程教学，意味着教育技术不再是一种技术手段，而是学习方式的一种根本变革。教育技术在学生自主学习、主动探究、合作交流等方面有明显的优势，学生将从传统的接受式学习转变为主动学习，有助于形成一种将书本知识与社会信息相结合、教师传授与自我探索相结合的观念和模式。

教育技术为学生在学科教学中的探究学习提供了技术工具和环境氛围。如借助Flash软件，制作“连通器、船闸”课件让学生探索连通器的特点、原理、应用以及船闸的工作过程，制作“汽油机、柴油机”课件让学生通过动态的模拟实验探索汽油机、柴油机的工作过程和原理等。学生在探索中学习，在尝试中获得成功的体验，对所学内容就有更深层次的理解。应用计算机整合教学，有助于学生对物理概念之间规律的理解和物理图景的动态分析。又如物体密度的测量、阿基米德实验、杠杆平衡条件的探究等，学生可以利用课件自己设计实验，通过人机交互对话框调整参数，探究不同参数状态下的实验情况并获得相关的实时数据。网络虚拟实验环境还可以提供一些学生在现实中无法体验的情境，可以为学生就一些需要进行实验而缺少实验条件和实验环境的探究学习提供帮助。诸如“仿真物理实验室”等平台，为学生提供自我动手、探索问题的模拟实验环境。学生面对问题时，可以借助它们做模拟实验来发现、总结一些规律。另外，教师还可利用计算机提供的网络平台，让学生以“论坛”的形式向同学和老师寻求帮助和进行其他交流活动。这种做法有利于师生、学生间的沟通，让师生都能及时了解学习过程中存在的问题，从而提高课堂效率。

总之，利用教育技术可以做到创设物理探究情境、模拟物理探究实验、查询探究信息、处理探究实验数据、提供交流探究论坛等。

（四）探究习惯的养成是“科学探究”的重要内容

在“科学探究”中，教师必须重视对学生进行探究习惯的养成教育。探究过程中需要学生学会合作、学会交流，这些合作与交流的实践和经验，可以帮助学生学习按照一定规则开展讨论，学会正确地与他人交流；学会向别人表达自己的想法，倾听别人的想法；正视批评并审视自己，以获得更正确的认识；学会相互接纳、赞赏、分享、帮助等。此外，探究过程中还需要学生养成自信、能正确面对失败、能独立思考、勇于创新等良好的研究习惯，学会有效收集和利用信息、有效使用数学技能等。这些探究习惯和学习方式的形成并非一蹴而就，要靠长久的培养才能得到。因此，我们应将良好的探究习惯的养成作为一个重要的探究目标并渗透在每一次探究教学中。

另外，探究习惯的养成还包括科学精神和科学态度的培养。科学精神的核心是“求真”，即实事求是和追求真理。其具体表现为遇事需持有客观的依据、理性的怀疑、多元的思考、平等的讨论、实际的检验、宽容的激励。科学态度主要指好奇心、尊重实证、批判的思考、灵活性、对变化世界敏感的态度。科学精神与科学态度的培养必须渗透在具体探究过程中。教师要通过有意识的点拨，促进学生反思与感悟。尤其是在交流和讨论环节，应注意留出足够的时间让不同学生的思想交流，让各种不同的观点交锋，通过对比、反思、质疑、评论、争论等方式，让学生在实际情境中潜移默化地接受科学精神和科学态度的熏陶，从而养成良好的探究习惯。尽管科学态度和科学精神是正确的探究教学活动的必然结果，但老师有意识的点拨、引导一定会加速这一过程。

当然，在“科学探究”中，教师必须注意对学生的要求，不能操之过急，一定要循序渐进、统筹安排。为了使探究活动进行得充分和深入，可以在不同学习阶段突出重点，进行有针对性的训练，即在一个探究活动中只涉及部分探究能力目标。

（五）情绪能力的培养是“科学探究”教学中不可忽视的关注点

研究表明，情绪能力决定了人的一生是否成功和愉快。而智力与机遇造就人成功的领域和成就。情绪能力包括能正确地估价自己、能控制自己的情感、能激励自己、能了解别人的情感、善于处理人际关系。情绪能力的高低直接决定人们对事物不同的心态。积极乐观的心态往往是将人们不断推向成功的动力。为了培养良好的情绪能力，在“科学探究”中，教师首先要善于创设难易适度的探究课题，让学生在压力适度的环境下积极探究。如果问题过难，超过学生的能力，学生的情绪很快就会陷入低谷。而反复多次的探究失败必然致使学生对自己产生错误的评估，受挫感增强，自我效能低。如果问题过易，学生就会觉得不值得去探究。其次，要及时关注学生的情绪变化，适时调节他们的情绪，这样才能有效提高学生的情绪管理能力。再次，要让学生的情绪有宣泄的机会。让学生在探究的各个环节记录自己的情绪变化，交流时不要忘记谈一谈探究时的情绪状态。此外，有意识地介绍一些控制情绪的方法也是必要的。总之，“科学探究”教学中不能仅仅关注学生认知能力的提高，学生情绪能力的培养也是不可忽视的。

（六）把握教学节奏是提高“科学探究”效益的关键

与讲授法相比，“科学探究”教学模式显然要花更多的时间，但这并不意味着教师在提高教学效益方面无所作为。教师若能合理把握课堂教学节奏，把更多的时间花在启迪思维、培养学生能力和素质上面，减少无意义的停滞和课堂混乱，就可以切实有效地提高“科学探究”课堂教学效益。那么在“科学探究”课堂教学中应如何合理地把握课堂教学节奏呢？

1.问题的提出要快

“科学探究”时问题的提出要简洁明快、直奔主题，切忌做过多的不必要的纠缠。迅速提出核心问题，要求问题引入的切入点一定要小，问题的指向性明确，问题的难度适宜，切合学生的最近发展区。

2.问题的猜想与思索要缓

猜想与假设环节是培养学生思维能力的关键。这个环节一定要留充足的时间让学生思索。可以借鉴“头脑风暴法”，让学生经历“脑力激荡”。问题的猜想环节要注意以下原则：①延迟判断即提出设想阶段，只专心提出设想而不进行评价。②欢迎不同的想法，鼓励各抒己见。③尽量让学生表达猜想的根据。④鼓励学生去改进同伴的猜想。

3.问题的解决要稳

问题的解决并非一蹴而就，不同学生的解决方案也可能不同。但是无论采用哪种解决方案，都应该让学生知道做什么、怎么做，还要明了为什么这样做，做的时候要注意什么。在这些问题没弄明白前最好不要急于动手。特别是在总结探究结论时，应实事求是，不要牵强附会、弄虚作假。

4.问题的深入与升华要有度

课堂时间毕竟有限，因此不可能在课堂上将所有的问题都探究清楚。对有些问题可作适当引导，留待以后在教学中逐步推进，但有些问题必须在课后由学生自己进行深入探究。

核心素养高中物理教学设计与方法：培养学生科学探究兴趣

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