基于核心素养的物理探究学习

汪明

摘 要：课程改革引导教育教学方式变革。本文旨在引导读者理解核心素养本质，厘清探究学习内涵，结合具体教学案例进行操作，并给出了培育物理学科核心素养的培育路径。

关键词：核心素养；科学探究；教学模式

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）05-003-2

以培育学生核心素养为目标，让学生体验科学探究过程，理解科学研究方法是物理学教学的根本任务。下文以构建探究学习课堂为载体，针对性提出构建问题学习情境，提出落实物理学科核心素养的培育的具体措施和实施指南。

一、感悟物理学科核心素养

物理学科核心素养是学生在物理学习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，即由“物理观念”、“科学思维”、“实验探究”、“科学态度与责任”四部分构成。具体说来“物理观念”包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素，是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华。“科学思维”包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素，是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。“实验探究”包括问题、证据、解释、交流等要素，是基于证据得出结论并做出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。“科学态度与责任”包括科学本质、科学态度、科学伦理、STSE等要素。即是认识科学本質，理解科学·技术·社会·环境（STSE）的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感。

从以上可以看出，物理核心素养对学生个性成长与创新精神有着深切而广泛的影响。其一，科学态度与责任直接影响人们的世界观、价值观，是科学发展基本素养和科学品格。其二，实验探究和科学思维是核心素养的中心，而实验探究是形成科学方法的必备条件。认清这些物理学科本质，有助于我们理解核心素养，懂得必须通过科学探究学习才能培育出学生的核心素养。

二、认识科学探究学习

科学探究指的是科学家用来研究自然界并根据研究所获得的事实证据做出解释的各种方式；科学探究也指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。其探究模式是在学生积极参与科学探索过程中，教师试图模拟科学家解决问题的过程，使学生体会科学家如何面临疑难情境，学会搜集和加工资料，最终达到问题的解决，从而获得有真实生活情境中发现问题和解决问题的能力。

一般来说：科学探究的过程一般有以下八个要素：一是提出问题，教师可以创设问题情境，让学生从日常生活或物理学习中发现有价值的问题，并能清楚地阐述和表达所发现的问题特征。二是猜想与假设，即对问题可能的答案作出猜想与假设。三是制定计划，在教师指导下或通过小组讨论提出验证猜想或假设的活动方案。四是设计实验进行科学探究，即按照制定的计划正确地进行实验，五是收集证据，采集数据，这一过程可以独立也可他人合作，对观察和测量的结果进行记录，并会用图表等形式将收集到的证据表述出来。六是解释和结论，即对对事实或证据进行归纳、比较、分类、概括、加工和整理，判断事实肯定或否定假设，并形成正确结论。七是反思与评价，即对探究结果的可靠性进行评价。八是表达与交流，采用口头或书面的形式将探究过程和结果与他人交流和讨论。当然在在具体的探究中，探究要素可多可少，根据需要可以是全程式的探究，也可以对部分要素进行探究。

三、探究学习模式流程特征

1.创设情境，激发学习“内驱力”

前苏联教育家赞可夫说过：“教学法一旦触及到学生情绪和意志领域，触及到学生的精神的需要，这种教学法就能发挥高度有效的作用。”探究性学习教学模式要求学生去体验情境，通过观察、实验和思索，触发学生的探索意向，形成自觉的发现问题和提出问题的习惯。在开始实施阶段，教师可从学生已有的认知结构和思维水平出发，围绕一定问题，根据教材提供的材料，通过观察实验，诱导学生主动探索。激发学生学习的内驱力，使学生亲自成为“发现者”，引起学生强烈的求知欲望。

如，在“动量和冲量”一课教学中，我先精心设计一个小实验：取几颗弹丸，分发给学生看。将一颗弹丸装入玩具手枪，一手持枪，一手持纸靶，沿平行于黑板的方向击发，弹丸穿透纸靶。接着，佯装再次装弹（不让学生知道是空膛），声明数到“三”时，开枪。然后对某一区域的同学，缓缓地数出“一……二……三”，不等枪响，手枪所指的区域的同学已做出或抵挡或防御的反应。

问题与讨论：

（1）你们躲避什么？为什么为躲避？——子弹，它有杀伤力。

（2）刚才传看子弹时，为什么不躲闪？——没有速度的子弹，不具有杀伤力。

（3）空气中的气体的分子具有很大的速度（可达105m/s），它们无时不在的撞击着我们最珍贵也是最薄弱的部位——眼睛，为什么我们毫不在乎？——气体分子质量很小。

（4）手枪所指区域以外的同学，为什么没有做出防御反应？——子弹不是射向他们的。

讨论与小结（由学生自主完成）：运动的物体能够产生一定的机械效果（如弹丸穿透纸靶），这个效果的强弱取决于物体的质量和速度两个因素，且这个效果只能发生在物体运动方向上。

本实验让学生先产生兴趣，造成悬念，继而思索，使学生始终处于一种激奋状态。兴奋之余，研究课题“动量”已自然形成。而且，对动量的大小的取决因素和方向性都有了正确的指引作用。

2.课题探究，发挥小组合作作用

探究性学习，是按照课题研究活动的需要，根据学生的学习水平、智力因素、性格特点、操作能力、男女比例等混合编组或自愿编组，给每一个成员都有发表自己见解的机会。这样，小组合作形式就将“学生——教师”之间的单向反馈变为“学生——学生、教师”之间的多向反馈。学生不仅从教师那里获得知识和学习方法，而且通过与同学间讨论，让思维发生激烈碰撞和提升。

如，在“用油膜法估测分子大小”课堂教学中，先提供给学生的实验器材：浅盘、有机玻璃板、带针头的注射器、量杯、痱子粉、油酸酒精溶液，水等。然后让学生讨论为什么本实验选用油酸酒精溶液？油酸分子有何特性？

小组讨论中学生直接从抽象到概括是很难的，开始要学生从具体和简单入手，然后再通过实践进行归纳。如本课中让学生解决的问题有：如何測量一滴油酸酒精溶液的体积？如何在水面上形成边界清晰的油酸膜？如何记录油酸的边界？如何测量油酸的面积？通过小组合作、教师引导，学生设计实验、质疑解难，在探究过程中发展学生的批判性思维和发散性思维。

3.探索验证，激活科学思维

探究性学习过程中，学生是通过“做科学”来“学科学”，需要学生从情景中认识问题，提出假设，收集资料，实验验证，处理信息，解决问题，这些都得内化成学生的自身经验体系，因此探索验证是探究性学习模式中的的核心环节。

在“超重和失重”的课堂教学中，学生或查阅资料，或收集信息，或实验验证，在磅秤上测量体重时以直立姿势下蹲和以下蹲姿势直立磅秤示数的变化；用易拉罐自由落下来演示液体压强消失现象；提出在太空轨道上研制“长距离的光导纤维”，“绝对球形”的滚珠和科学设想；进而还提出宇航员在宇航飞行中应采取何种姿态……，这些不仅极大的丰富学生视野，提高学生的观察力和实践力，而且也培养了学生正确对待客观事物的严谨科学态度。

4.组织讨论，创设民主氛围

探究性学习模式，首先强调的是教师要意识到学生是学习的真正主人，要启发学生改变自己的学习方式，变“要我学”为“我要学”，从而彻底的改变学生在接受性学习中的旁观地位，人人都是参与者。其次，由于探究小组对学习材料的学习，所获得认识有高有低，有的完整，有的片面，有的甚至还有错误，此时教师有必要对学生组织讨论和评价。使学生在共享集体的思维成果的基础上达到对所学的概念有比较全面和正确的理解，所以组织讨论和评价是不可缺少的组成部分。

再次，模式特别关注学生在情感、态度和个性等方面的教育成果，而这些都是以潜在的形式表现出来的，是隐性知识，不像显性知识那样容易编码和传递，因此集体讨论和评价时，要引导学生作自我评价和小组评价；教师要耐心倾听学生的回答，多用延迟评价和积极评价。如主动协作能力、实验操作能力、信息处理能力、发现解决问题能力或思维的敏捷程度，对他人的尊重程度……，培养学生在讨论中的顿悟能力和自我否定精神，促进学生健全的人格和向上的价值观的形成。

5.鼓励创新，促进个性发展

在创设新情境过程中，要引导学生自觉做到理论联系实际，联系科技与社会，体现现代物理的新内容、新方法、新思想、新观念，可涉及当代科学技术的新成就，在不削弱物理基础知识的学习，不破坏物理教学内容的系统性情况下，敢于突破物理学的框架体系，综合其他学科的内容，用联系的观点将学习内容综合化、实践化、社会化和现代化。

如，在学完“热力学第一定律 能量守恒”以后，可让学生思考三个问题：

（1）大家都知道热空气上升，冷空气下降，因此高山顶上气温似乎比地面气温高，但实际情况并非如此，如何解释？

（2）飞机在万米高空飞行时，舱外气温往往在-500C以下，舱内由于空调的作用仍温暖如春，但此时空调的作用不是使空气升温，而是使空气降温，如何解释？

（3）有人说，煤和石油的能量也是来自于太阳，那么太阳能通过什么途径变成了煤和石油中的化学能？

以期达到“课虽终，而趣不尽，思未止”，来扩展学生的学习领域，培养学生的创新能力。

毋庸讳言，基于核心培育的物理探究学习课堂教学模式还处于探索阶段，以上所谈个人教学经验还远没有达到成熟的境界，因此，笔者撰写此文仅是起一个抛砖引玉的作用，其目的是引起教育同行的关注，并能推动此类话题的讨论，让培育核心素养的物理探究学习不断发展。

[参考文献]

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[2]袁运开，王顺义.应给中学生以什么样的科学素质[J].科学，2001，53（5）.

[3]彭前程.积极探索基于核心素养理念下的物理教学[J].中学物理，2016（03）.