初中物理科学探究需要关注的几个统整

浙江省嘉兴经开区教研中心(314005) 王 雄

科学探究不仅是物理课程教与学的方式,也是物理课程的内容，一般而言，科学探究主要有：提出问题、建立假设、设计验证方案、收集事实证据、检验假设、交流与评价等环节。这样的环节设计有利于师生对科学探究的初步认识与把握。但随着探究深入，其缺点也显而易见，师生们会认为提出问题只是科学探究的第一个环节，随着探究的第一个环节结束，提出问题也就结束了。而事实上，问题应贯穿于科学探究始终。正因为这样的错误认知，导致了科学探究功能单一化、过程琐碎化、结果浅层化，科学探究的丰富内涵很难得到充分发挥。为此，笔者结合自己的教学实践，从统整角度看探究，提出初中物理科学探究需要坚持以下几个始终。

1 目标贯穿于科学探究的始终

科学探究需要目标的引领。探究是一种有目的的行为，也是一种“无规矩不成方圆”的过程，因此，探究设计是一种目标导向的系列活动。依据义务教育物理课程标准，科学探究的总目标是让学生逐步形成正确价值观念、必备品格和关键能力。

在探究中，我们需要把目标贯穿于科学探究的始终，并把总目标分解并落实在各个环节。提出问题环节的目标除了提出一个或几个科学问题外，更重要的是唤醒学生的好奇心与求知欲；假设环节的目标是结合自己的已知经验，大胆提出自己的猜想；设计实验环节的目标是控制相关变量，寻求方案总体设计；进行实验环节的目标是把想法付诸于实践；分析与评价环节的目标是对比相关证据，修正自己的设想；交流与合作环节的目标是能够通过协商，求同存异，实现共同性目标……由此可见，在探究过程中，我们需要有目标意识，把握科学探究的核心目标，丰富过程目标，落实分层目标，让目标贯穿于科学探究的始终。

2 情境贯穿于科学探究的始终

科学探究需要不断创设情境。建构主义者认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境下，通过意义建构的方式获得的。因此，在探究中，力求使情境贯穿于接近学生所处的真实环境中是我们所追求的。

科学探究的情境贯穿主要经历“情境化”“去情境化”“再情境化”三个阶段。主要帮助学生形成探究的感性认识，从感性认识到理性认识的飞跃，在思维中把握具体化的抽象认知。例如在探究“浮力大小的相关因素”时，首先通过“死海不死”、手压矿泉水瓶、弹簧测力计在空气及水中分别测物体重力的系列生活情境，为浮力探究假设打下认知基础。再通过量筒、溢杯、弹簧测力计等实验器材对探究进行建模，从情境中剥离科学过程，研究浮力大小与排开液体多少的关系，使学生获得抽象知识及探究能力。再通过密度计、轮船排水量、潜艇等生活情境的再创设，在知识运用中培养学生解决问题的能力。

3 问题贯穿于科学探究的始终

科学探究需要不断创设问题。科学探究需要发现与提出问题，探究过程中可能会产生新问题，探究的过程是问题解决的过程，也是产生新问题的过程，一个探究的结束可能引发另一个新探究问题的开始。所以，问题贯穿于科学探究的始终。

例如在“静电”的科学探究中，在探究开始时，学生结合生活经验，提出了什么是静电、怎么检验物体是否带有静电、摩擦后物体为什么能带电、脱毛衣时为什么会产生火花与“噼啪”声等问题。在探究过程中，针对电荷间的相互作用，学生又产生了许多新的问题：正电荷和负电荷是怎么规定的，两个带静电物体的相互作用有什么规律……在探究结束后，产生了更深层次的问题：两个物体摩擦可以起电，我这双手摩擦可以起电吗？如果可以起电，哪一只手带正电呢？在探究学习中，问题串联着整个过程，通过问题或任务驱动学生的真实学习。

4 证据贯穿于科学探究的始终

科学探究需要事实和证据。问题提出的前提是有一定的生活证据，根据部分证据才能做出猜测和假设，实验过程就是通过证据来证实或证伪自己的假设，评价的过程即是合理使用证据进行分析的过程。因此，证据贯穿于科学探究的始终。

在科学探究中，证据一般有：事实证据、数据证据、数据与理论分析双重证据等；其主要作用是基于事实证据选择感知素材、基于数据证据接近内容本质、基于双重证据走出理解误区。例如在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”中，首先用大小不同的力紧压在桌面上并滑动，体验手受到的阻碍情境，再在桌面上铺上毛巾，做同样的实验，体验手所受到的阻碍情况，通过自己的感受证据来为科学猜想打好基础。其次，通过弹簧测力计的多次数据证据，初步得出滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度及压力大小有关，而且接触面越粗糙，压力越大，滑动摩擦力大。再通过数据证据及理性分析双重证据，得出滑动摩擦力大小与接触面的面积大小无关。当然，探究的证据还有多种，例如探究后从增大与减少摩擦力的角度观察自行车结构与运动，把所学的证据用于实践，形成证据体验。在这个过程中，培养了学生“有理有据”的意识，深化了学生“正确使用证据”的方法，提高了学生科学论证的能力。

5 解释贯穿于科学探究的始终

科学探究需要各种解释。在假设环节需要运用原理来对自己的假设做出解释。在分析和整理资料和事实证据后也需要提炼出解释，评价后常常需要通过反复实验来证实现象与解释是否一致。面对新问题，需要用新解释去分析。因此，解释贯穿着科学探究的始终。

有人认为，科学解释是科学探究的核心，贯穿于整个科学探究过程中，甚至可以说:科学探究活动是围绕科学解释而进行的。但解释能力培养并不容易，因为它涉及思维显性化及学习进阶的过程。国外研究者提出的CER框架:论断(Claim)—证据(Evidence)—推理(Reasoning)是科学解释能力显性化的经典框架。我国学者在对CER框架批判性继承的基础上建构了PTDR框架:待解释现象/预测—理论—资料—推理。在此框架的指导下，可以较好的提升学生科学解释能力。例如在“平面镜成像”探究中，笔者借鉴PTDR框架，形成了图1所示工作单。通过PTDR框架的运用，有效提升学生的“科学解释”能力。在这个过程中，学生的科学解释能力有“路”可寻。

图1 “平面镜成像”工作单

6 方法贯穿于科学探究的始终

科学探究需要灵活运用各种科学方法。物理探究的过程是知识的形成过程，更是科学方法凝练的过程。物理探究过程中常用方法有放大法、控制变量法、比较法、转换法、等效替代法、建模法、类比法、图像法等。同时，这些方法也有内隐性，贯穿在科学探究的整个过程。

俄国巴甫洛夫认为：“重要的是科学方法，认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值要大”，由此可见认识科学方法的重要性。一个实验过程中，往往是多种科学方法的整合。例如在研究“电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关”中，我们运用了控制变量法研究Q、I、R、t之间的关系；通过转换法把导体产生的热量转换为煤油液面上升的高度；同时，把烧瓶与玻璃管相当于温度计用到了放大法；实验结果的得出用到了归纳法。在探究中，我们要学会不同科学方法的综合运用与分析。

7 协商贯穿于科学探究的始终

科学探究需要不断的协商，协商过程即是交流讨论的过程。协商发生在对假设的提出与验证中，发生在探究过程的研究方法、思想观点、反复验证、经验分享等相互交流中，发生在学习成果的评价中，协商贯穿在科学探究的始终。

协商有“自我协商”与“相互协商”两种，自我协商是指自己和自己争辩；相互协商则指学习小组内部相互之间的辩论。科学探究的协商路径一般是：①面对一个问题，自我协商，积极思考，形成初认识；②结合问题共同探讨，相互协商，启发新思路；③学生纠正认知，自我协商，思维再提升。例如在“电磁感应”探究中，针对“怎样才能产生感应电流”这一核心问题，结合已有实验器材，自我协商，思考实验的可能性设计；再通过学生之间相互协商，把探究过程归纳为导线在磁场中静止、导线在磁场中运动、导线静止而磁体运动三种情况。再通过小组小协商，全班大协商的合作探究，得出产生感应电流的三种条件。在科学探究的协商过程中，交流是基础，倾听是关键，思考是核心。

8 评价贯穿于科学探究的始终

科学探究需要不断的评价。你所提出的问题是否是科学的、可探究的问题，是否是有价值的问题，支持猜想、假设的根据是否充分，科学探究过程中实验操作是否规范，探究方法选择是否合理，证据是否确凿，得出的结论是否合理等，评价贯穿于探究的始终。

初中物理探究尤其重视过程评价，要求“把学生在活动、实验、制作、探究等方面的表现纳入评价范围”，具体可从对实验方法的科学性评价、实验方案的可行性评价、实验器材的选择性评价、实验过程的安全性评价、实验结论的普遍性评价等入手。例如在“伏安法测电阻”的探究中，我们需要对不计电源内阻的理想法、多个变量的控制变量法、实验数据图像法等科学方法使用进行科学性评价；对电流表内接与外接两种方案的影响进行可行性评价；对实验过程中滑动变阻器阻值大小的选择进行选择性评价；对实验连接时开关断开，滑动变阻器移到阻值最大处等操作进行安全性评价；对实验结果多次测量进行普遍性评价。