浅谈物理科学探究素养的培养

罗兴莹

[摘要]学生物理学科核心素养的发展和提高，是物理教育的目标，是物理教学设计的核心。科学探究素养是物理学科素养的重要组成部分。文章以“加速度”为例，从巧设探究实验、加强师生互动、加强生生交流、改进教学评价四个方面谈谈学生科学探究素养的培养。

[关键词]科学探究;物理教学;培养

[中图分类号]G633.7

[文献标识码] A

[文章编号]1674-6058（2020）14-0038-02

核心素养是学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，学科核心素养是学科知识与人的价值的综合体现，物理教学注重培养与提升学生的学科核心素养是落实立德树人根本任务的重要举措。物理学科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部分构成。区别于过去提出的三维目标，物理学科核心素养尤其强调科学探究。本文以人教版物理必修1“加速度”的教学为例，谈谈在物理教学中如何培养学生的物理科学探究素养。

一、巧设探究实验，培养创新意识

科学探究是人们探索了解自然、获得知识的主要方法，而物理恰恰是一门以观察、实验为基础的学科，人们的许多物理知识都是通过观察和实验得来的。为此，要培养物理学科核心素养，实验探究是必不可少的。教师在日常教学中，应以实验探究为重点进行教学设计。可以利用多媒体、现有实验器材或自制教具精心设计实验，把学生吸引到课堂中来，使学生在收获知识的同时体验探究的快乐。

例如，在“加速度”教学中，学生对物体运动是快还是慢印象很深，但对速度变化快慢感性认识比较弱，为此，笔者自制如下教具让学生动手体验。把内径略大于玻璃珠直径的塑料水管的一侧面削掉（恰能把玻璃珠压进管里），然后截成等长的若干节，并用圆形薄片封堵筒的两端，制成完全相同的“圆柱”筒，如图1所示。让学生2人一组（每人发一个“圆柱”筒）开展探究。实验前讨论：1.如何操作，让两管中的玻璃珠同时从顶端由静止开始滑下，一先一后地落到底端？2.如何判断哪一颗玻璃珠落到底端时的速度更大？3.关于玻璃珠的运动，除了运动快慢不同，你觉得还有什么不同呢？学生通过实验容易发现，倾角大的“网柱”筒里，玻璃珠滑落用时比较短，但要判断落到底端时谁的速度更大？大部分学生都说根据经验应该是倾角大时玻璃珠滑得快，但说服力不强。那些对物理比较感兴趣，对现象比较敏感的学生，会发现：滑到底端时，若玻璃珠速度大，则玻璃珠与底部撞击的声音比较大，甚至能把圆形薄片撞脱。最后通过交流，汇报大家的实验感受。教学中，通过这样的探究，培养了学生的动手能力、合作能力和创新意识。

又如，在探究加速度定义式时，可以让学生到户外做实验：四人一队，两人一组，一组开电动自行车，另一组开汽车，进行电动自行车与汽车的比赛。在车辆上，把电子时钟靠近车辆速度表，并固定好（以便拍视频时两表能同時在屏幕上出现），一辆车上一人开车，另一人用手机录像。类比运动快慢变化的三种情况采集视频，在课堂上利用视频，进行比较研究，让学生进一步了解速度变化快慢比较也有三种方法，在计算中得出加速度的定义式。

再如，在探究如何测量加速度时，可以利用气垫导轨定量测量加速度，学生对气垫导轨（如图2）、光电门等中学课堂中很少看到的器材产生了兴趣，拓宽知识视野。

设计意图：传统的课堂，一上课就直接进入概念的学习，却忽略了这些抽象的物理概念是学生在日常生活中很少提及的。而通过趣味实验引入，到户外实验探究，再用实验仪器验证，三个实验探究层层递进、环环相扣，不仅让学生对加速度概念从感性认识自然地上升到理性的深刻理解，还提高了学生的创新意识。

二、加强师生互动，培养探究兴趣

明确探究方法是实验探究的重要一步，而在传统的课堂教学中，教师直接提供探究方法，学生机械接受并复制教师的步骤，这样不利于学生物理科学探究素养的提高。课堂应体现以教师为主导，以学生为主体。学生不应只是被动地接受知识，而应该主动地探索获取知识的方法。因此在教学中应尽量避免“满堂灌”，教师和学生可通过问题进行互动和交流，明确探究方法。

例如，以“加速度”教学为例，在前面的户外实验探究之前，由于学生已经知道比较运动快慢有三种方法，教师不必急着去谈实验方法，而是针对前面利用网柱观察玻璃珠速度变化快慢的实验，提出问题引导学生思考。

教师（提出问题）：这个实验的缺点是没能定量地测出玻璃珠的速度及速度变化量。要测速度及速度的变化量，需要什么器材呢？怎么做？

学生：秒表、速度表。

教师：（展示电动自行车和小汽车图片）要进行电动自行车与小汽车的比赛，先讨论“比较物体速度变化快慢有哪几种方法”。

学生（类比运动快慢比较）：有三种方法，时间相同，比较速度变化量;速度变化相同，比较时间;时间不同，速度变化也不同，比较单位时间的速度变化，用公式表示为△ν/△t。

由于实验要记录数据，教师还可引导学生自行设计实验表格。

教师：我们需要知道哪些物理量？

学生：速度变化量、时间。

教师：需要测量、记录哪些数据？

学生：需要测量初速度、末速度、时间，还需要计算速度变化量和速度变化时间的比值。

设计意图：“授人以鱼，不如授人以渔”，通过师生互动活跃课堂气氛，以问题引领学生思考，把本是教师说的话让学生说出来，在轻松的课堂氛围中，激发学生的探究欲望，培养学生的探究兴趣。

三、加强生生交流，提高探究能力

探究能力的培养不仅能提高学生的操作、动手和计算能力，还能让学生学会获取和处理信息，对实验结果进行总结，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思。教师在备课时，应对教学过程进行预设，设置与现实相关的物理情境，以激起学生的共鸣和探究兴趣，用启发式教学引导学生思考，让学生分组合作讨论学习，从而提高学生的合作探究能力。