创设问题情境提升初中生科学探究能力

罗东保 许林 彭朝阳 李汉全 廖良斌

[摘   要]科学探究能力是物理学科核心素养的重要内容，在初中物理教学中，教师可利用初中生好奇心强、爱动脑的特点，精心创设问题情境，调动学生的积极性，让学生完全参与到探究活动中来，经历探究过程，在解决问题的过程中提升学生的科学探究能力。

[关键词]问题情境;科学探究能力;核心素养

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）17-0049-02

一、初中时期需积极落实科学探究能力

科学探究能力是物理学科核心素养的重要内容，其中包含了提出问题，形成猜想和假设，设计探究活动，获取和处理信息，基于证据得出结论并作出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思等要素。在实际教学过程中，如何正确培养学生的科学探究能力，一直是教师津津乐道的话题。初中生，正处于生理和心理急剧发育的时期，学习能力、认知能力、逻辑思维能力等都有了较快的发展。这个时候他们开始打开物理世界的大门，课本中有丰富多彩的物理实验，也有与生活息息相关的物理现象，足以吸引学生的眼球。他们有一种新鲜感，充满期待，此时正是激发学生好奇心、培养学生学习兴趣的契机[1]，也是培养学生科学探究能力的关键期。这个时候，教师需要发挥主导作用，设计问题情境，调动学生的积极性，促进学生科学探究能力的发展。

二、实施问题情境教学的策略及案例

[案例1]《论语·子罕》中有“夫子循循然善诱人”。在初中物理教学中，由于学生的思维能力有一定的局限性，在初中阶段要培养学生的科学探究能力，并不是一蹴而就的事，需要教师一步步引导，进而慢慢提升学生的物理逻辑思维能力，让学生从最初的模仿到学会应用科学思维方法解决更多的问题。在教学中，教师应重视师生和生生间的交流互动，在分析物理现象、总结归纳物理规律的过程中，鼓励学生表达自己的感悟、倾听别人的想法，不断进行猜想、反思等活动，进而深度理解和把握知识内涵，自主构建知识体系。学生在经历分析、归纳、推理、抽象和概括等思維过程后，由表层学习达到深度学习，知识也将在学生的思维中历经“感知、理解、感悟、应用”的发展路径，进而使知识学习触及心灵，升华为生命的感悟，由此构筑物理核心素养[2]。

在学习“压强”的几个核心问题时，教师就可以运用问题诱导法。

问题1.什么是压力？

压力是学习压强前的一个重要概念，为了让学生理解压力的概念，教师可以让学生拿出一把直尺，在直尺两端垫上一本厚度基本一致的书，用手按压直尺的中央，这时学生就可观察到直尺发生了形变。再让学生拿出一支削好的铅笔，用中指抵着未削的一头，拇指抵着削好的笔尖，用同样大小的力按压，学生观察到拇指上的笔尖陷入程度比中指上未削的一头陷入的程度要大，为什么呢？学生讨论交流，得到了诸如“因为有力作用在物体上面，使物体发生了形变”的结论，这在一定程度上也培养了学生积极思考、学会对比、总结归纳的学科素养。最后由教师带着学生一起归纳：手对直尺、铅笔都有力的作用，物理学中将垂直作用在物体表面上的力叫作压力。学生经历了从生活中一般现象到特殊现象的演绎，体验了演绎推理的韵味，初步建立起科学推理的思维方法。

问题2.如何区分重力与压力？

在压力的定义中，学生之所以会混淆重力和压力，其中最主要的原因就是没能真正理解定义当中的“垂直作用”和“物体表面”。这是一个培养学生学习物理模型构建方法和运用物理模型解决实际问题的良好机会，不仅区分了物理概念，还提高了学生的科学思维能力。教师具体的实施办法有：

第一步，给学生创设一个物理情境。（1）假如一个桌面上放着一个物体，如图1，请学生画出该物体所受的重力及对桌面的压力的示意图;（2）当把这张桌子两只脚垫高，使桌面与水平面有一定角度之后，如图2，继续画出该物体所受的重力及对桌面的压力的示意图;（3）当把桌子翻起，使桌面与水平面垂直时，如图3，再画出该物体所受的重力及对桌面的压力的示意图。教师在课前可把这几副图做成学案，课上发给学生独立完成，以提高课堂教学效率。

第二步，收集证据，重点讲解，区分概念，形成初步模型构建与分析的能力。学生对压力和重力两个概念的掌握情况都可反映到这三个作图题当中，重力（G）与压力（F）的作用点、方向都可一目了然。教师要借助以上物理模型，对物体的受力情况进行深度分析，要正确作出示意图，领会其中两个力的方向和作用点是关键。

初中生，所遇到的大都是一些较为浅显的模型构建问题，而这个时间段的学生所建立起的模型往往是比较模糊的，教师需要做的是让学生尝试着去学会其中的物理思维方法，大胆建模，在相应的物理情境中运用，解决实际问题，为以后科学研究打下良好的基础。

问题3 .压力的作用效果与哪些因素有关？

教师出示课件：削好的铅笔尖比未削过的一头陷入手指要深;有了滑雪板就不会陷入雪里;医院里输液的针头，很轻易就能够刺入皮肤。教师提问：压力的作用效果究竟与哪些因素有关呢？学生猜想：压力的作用效果可能跟受力面积和压力的大小有关。教师拿出课前准备好的实验器材进行演示实验：将一块砖平放在海绵塑料泡沫上，让学生观察砖块陷入泡沫板的深度。再将第二块砖加上去，让学生观察此时砖块陷入的深度。让学生自己总结得出实验结论，加深控制变量法的探究思想。

师：老师在做实验时发现砖块太笨重了，不方便操作，同学们有没有什么改进建议？

生：可以改用四脚的小木桌或者四脚小凳。

师：小木桌和小凳都可以改变受力面积，那压力大小如何改变？

生：用砝码，把砝码加上去就增加了压力的大小。

师：为了更加准确地比较压力的作用效果，物理学中引入了压强的概念，那什么是压强呢？同学们还记得之前学过的如何比较运动的快慢吗？

生：比较单位时间内通过的路程，也就是速度。

师：模仿速度的定义，如何比较压力的作用效果？

生：比较单位面积上所受到的压力。

师：物理学中把单位面积上受到的压力叫作压强。

从压力的概念，到压强的概念，学生经历了应用模型解决实际问题的思维过程;经历了演绎推理、类比推理、科学推理、控制变量的实验操作过程。在压力的作用效果演示实验中，以科学知识为中介对实验现象提出了自己的观点，应用实验结果验证了自己的猜想，是一个简单的科学论证过程;在教师的引导下，对实验提出了新的改进措施，培养了学生的质疑能力和创新能力。

[案例2]在核心素养的引领下，我们可以为学生创设问题情境，让学生在这种情境下思考和解决问题，让学生进行合作探究，寻找可靠的證据，让学生在讨论、交流和操作的过程中形成解释和交流的能力。也就是说，课堂是解决在课下解决不了的问题的场所，在课上为学生创设一个真实情境，让学生通过合作探究，找到解决问题的途径，形成科学探究能力[3]。

在“探究物质的密度”的实验课中，为了激发学生的兴趣，教师可在课前准备好羽毛球球托，让学生测量不同体积球托（球托可以剪切）的质量和体积。学生按照天平的常规操作规范测量球托质量，当最后一次加减砝码，把最小的砝码（10 g）放在天平右盘时，依然发现分度标尺上的指针向右倾斜，这下可把学生难住了。有学生开始提出问题：“我们的天平是不是无法测出质量小于10 g的物体的质量？”这个时候，为了“挽救”快要失去实验兴趣的学生对实验探究的热情，教师指出游码和砝码有着一样的作用，让学生讨论找出解决问题的方法。在讨论中，有的学生取下了天平上的砝码，开始移动游码，天平逐渐趋于平衡。当其他小组的学生还在讨论时，教师可以请这个小组的一位同学和大家一起分享，其他学生听后恍然大悟。随后学生用“排水法”测量球托体积时，给球托拴上细线放入装有水的量筒中，球托并没有像铁块一样沉下去，而是漂在水上。

师：当物体没有完全浸没在水里时，可以读数吗？

生：不行，无法测量出整个球托的体积。

师：有没有办法使球托完全浸没在水里？

生：把它压下去。

师：用手压吗？

生：手指太粗，会造成较大的实验误差。

师：注意看实验台上，是不是还有没有用到的实验器材？

这时，细心的学生发现了实验台上还有一颗细长的针，一个同学用针将球托压下，浸没在水里，另外一个同学配合着读数，测出了球托的体积。在实验过程中，教师设计了一个障碍，引发学生一连串的思考和讨论，这也体现出了问题情境对帮助学生理解、运用相关物理知识，提高科学探究能力的重要性。在实验课上，教师应适时放手让学生动手探究，让学生在解决问题的过程中提升学生的能力。

三、结语

以上案例体现了创设问题情境对培养学生核心素养的积极作用。教师是课堂教学的发起者与引导者，在教学中要调动学生，让学生主动参与学习，利用好兴趣这个“老师”。从每一个细节做起，为学生创设教学情境，引导学生观察、思考、猜想、探究……使初中物理教学成为落实核心素养培养的重要载体。教师在教学过程中不能太过死板，照搬照抄课本，为了让学生更好地体验探究过程，培养其探究能力，可适当对探究过程进行合理创新，结果固然重要，但让学生体验探究过程，使他们获得成功的喜悦感，就能不断激发他们对知识探究的欲望，建立科学探究的思维方式，逐渐掌握科学探究的方法。经历提出问题、收集证据、解释、交流等过程，也是培养学生核心素养的重要要求。

[   参   考   文   献   ]

[1]  李光勇.从实验视角论培养学生核心素养策略[J].物理教学探讨，2017（4）：56-57.

[2]  郝福生.基于微视频教学的中学生物理核心素养培养策略[J].教育与教学研究，2017（8）：61-65.

[3]  杜放.高中物理核心素养的内涵与培养策略[J].华夏教师，2018（8）：37-38.

（责任编辑 易志毅）