高三复习课思维型科学探究教学策略初探

摘 要：高三复习课中通过大量情境化试题的讲练来提升学生应试能力的教学效果往往不佳。本文在“思维型科学探究理论”的基础上，探索建构高三复习课思维型科学探究的教学策略，变“知识梳理”为“激疑解惑”、变“习题演练”为“问题解决”、变“拓展变式”为“创新应用”，并以“玻意耳定律的复习”一节为例，详细阐述如何运用思维型科学探究教学策略达到全面培养学科核心素养、切实提升学生解决实际问题能力的目的。

关键词： 复习课；思维型科学探究；教学策略；核心素养

随着近年来新课程、新高考改革的推进，“情境”已成为教学和考试评价的重要载体。《中国高考评价体系说明》明确指出“情境正是实现这种‘价值引领、素养导向、能力为重、知识为基’的综合考查的载体。”［1］为应对这一变化，部分教师在高三复习课中试图通过大量情境化试题的讲练来提升学生的应试能力，但往往效果不佳。究其原因，学生面对题目中的情境时，只能借助文字和图片进行想象，缺乏亲身体验和深入的思考，无法准确获取信息、建立模型。情境化试题的题海战术背离了情境教学培养核心素养的根本宗旨，注定无法成功。那么应该如何提升双新背景下高三复习课的教学效果呢？本文在“思维型科学探究理论”的基础上，探索建构高三复习课思维型科学探究的教学策略，并以其在“玻意耳定律的复习”中的应用为例进行探讨。

1 高三复习课思维型科学探究教学策略的建构

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》指出：“发展学生的科学思维能力是重要的教学目标之一。”［2］胡卫平教授提出的思维型科学探究教学理论认为：“科学探究应以科学的思维方式将提出问题、作出假设、制订计划、收集证据、处理信息、得出结论、交流反思等环节连接起来，”［3］从而使思维活动能贯穿探究过程，达到全面培养核心素养的目标。可见，高三复习课必须要改变以“知识梳理、习题演练及拓展变式”为主的传统教学模式，转向以情境为载体、以思维为核心的教学模式。运用科学探究的教学方式，全面落实学科核心素养的培养，切实提升学生解决实际问题的能力，以有效突破高三复习课的教学困境。笔者依据这一思路建构的高三复习课的思维型科学探究教学策略框架如下（如图1所示）。

精选对复习内容具有逻辑意义的情境材料，以激发学生的疑惑，并在解决疑惑的探究过程中澄清模糊认知、形成正确物理观念，即“激疑解惑”策略；呈现原始物理问题，以引导学生展开探究，使之在模型的建立、规律的选用以及解决思路的形成过程中提升解决实际问题

的能力，即“问题解决”策略；从实际应用的角度出发，引导学生打破思维定式，进行创新探究活动，在活动中培养创新能力，即“创新应用”策略。

下面以一节高三复习课为例具体说明该策略的应用。

2 高三复习课思维型科学探究教学策略的实践应用

2.1 变“知识梳理”为“激疑解惑”

常规复习课通常先机械地引导学生回顾知识点，然后通过习题来让学生对知识点进行运用巩固。这种方式容易使复习陷入生搬硬套、凌乱易忘的尴尬境地。认知教育心理学家奥苏贝尔认为“有意义学习的外部条件是学习材料必须具有逻辑意义，即材料本身与人类学习能力范围的有关观念可以建立非人为和实质性的联系。”［4］情境学习理论也认为“知识源于情境、变化于情境；情境蕴含着认知，折射着体验。”［5］因此，复习课应精选对学生复习具有逻辑意义的情境材料，借此激起学生的疑惑，引发认知冲突，来驱动学生主动探究，使学生在活跃的思维体验中澄清模糊认知，形成正确的物理观念。

【教学片段一】

课堂引入环节：教师展示实验室新引进的“玻意耳定律演示仪”（如图2所示），介绍演示仪的使用方法（如图3所示）让学生观察，并请他们谈谈自己有什么意外发现。

使用说明

打开放气阀，将活塞拉到一定的刻度线，让气室内有一定体积的空气，关闭放气阀，轻轻地推动活塞到某一刻度线，使空气体积缩小，读出压力表读数。用同样的方式取三段对应体积不同的刻度线，分别记录对应的压力表读数。通过公式p1V1＝p2V2＝p3V3＝C，可验证：一定质量的气体在温度不变时，它的压强与体积成反比。

学生1：仪器刻度附近有“压力表”三个字，难道所测量的读数是压力吗？

学生2：不是，因为仪器上显示的单位是“MPa”，是压强的单位，测量的应该是内部气体的压强。

教师将演示仪的阀门打开，使内部气体与外界气体连通，内部气体压强与大气压相等，此时仪器读数为零，显然仪器读数并非内部气体的压强。学生陷入了强烈的疑惑中。沉默片刻后，教师让学生分组开展实验进行探究，根据使用说明书的内容进行操作并记录数据，得到的数据如表1所示。

教师：数据满足玻意耳定律吗？怎样证明你的观点？

学生1：很显然，刻度与压力表读数的乘积并不满足p1V1＝p2V2＝C（V＝SL，S不变）。

学生2：我们组利用实验得到的数据作出图像（如图4所示），发现该图像与气体等温变化的p-1V图像（如图5所示）并不相符。

教师：非常好，请大家再观察一下说明书，想一想这里的压力表读数究竟代表什么？

学生恍然大悟：压力表读数表示的是仪器内部气体压强与外界大气压的压强差。

教师：大家能给生产厂家提提改进建议吗？

学生1：可以将“压力表”改写成“压强差表”，并在说明书中加以说明。

学生2：可以将“压力表”改写成“压强”，并将所有刻度上的数值都加上“0.1 MPa”。

设计意图与反思：本环节利用实验室“玻意耳定律演示仪”有缺陷这一真实情境激发了三个疑惑点：①标示的物理量“压力”与压强单位“MPa”不匹配；

②大气压为0.1 MPa，这与“连通大气后没有读数”的现象相矛盾；③实验数据不符合玻意耳定律的公式。这些疑惑引发了学生强烈的认知冲突，让学生通过质疑分析、推理论证，灵活调用所学知识完成探究过程。“解惑”的过程培养了学生推理论证、质疑反思的思维能力，使学生加深了对玻意耳定律及实验的理解，有利于学生形成正确的物理观念。

2.2 变“习题演练”为“问题解决”

传统高三复习课以“例题讲解、类题练习与题型方法归纳”为主，虽能巩固知识、熟化方法，但过度强调题型、解题套路及二级结论的运用。这容易使学生的思维僵化，一旦遇到与习题套路不同的实际问题学生往往会束手无策。杨振宁曾强调，对物理的研究“要站在问题开始的地方，面对原始的问题，而不是淹没在文献的海洋里。”物理复习课同样不能陷入题海中，而应将身边鲜活的物理现象和过程真实呈现出来，尽可能让学生面对原始化的物理问题来展开探究，使之亲历模型的建构、规律的选用以及解决思路的形成过程，亲身体验知识与方法的运用。这样才能真正提升学生分析与解决问题的科学思维能力。

【教学片段二】

应用规律解决问题环节：教师先展示一个有点瘪的足球，并向学生提出问题，如何运用玻意耳定律来判断该足球气密性的好坏？

学生思考片刻后，教师提示：“足球的气密性不好会怎样？内部气体质量如何变化？”引导学生将实际问题（气密性好坏）转化成物理问题（气体质量如何变化）。

学生1：玻意耳定律的条件是“气体质量不变，温度不变”，足球漏气，气体的质量就变了，还怎么运用玻意耳定律呢？

学生2：可以将漏出去的气体和内部剩余的气体视为整体，这样就满足条件了，充气的过程也类似。

教师：很好，这里有一个便捷款带表打气筒（如图6所示，可以间接得到被测气体的压强）和球针，请利用这些器材和条件来设计探究方案。

小组合作讨论后，学生展示的方案如下。

方案一：查到足球的容积为V1、打气筒的单次最大出气量为V2，大气压为p0。

方案二：打气筒通过球针与足球相接，测得足球的初始气压为p1。

方案三：用打气筒以最大出气量向足球内部打气n次后，测出足球的实际气压为p2。

方案四：根据玻意耳定律，将原内部气体与充入的气体视为整体，可得p1V1＋np0V2＝p2′V1，代入数据算出打气后足球气压的理论值p′2。

方案五：若实际值p2明显小于p2′，则说明足球气密性不佳，反之则气密性良好。

教师指导学生进行实验探究，最终得出结论。

设计意图与反思：以往教学经验表明，学生经过大量的习题训练后，只会机械地关注玻意耳定律的公式书写以及气态参量的确定，而将玻意耳定律的适用条件忘得一干二净。通过本环节的教学，学生不仅能重新审视玻意耳定律适用的条件，而且对整体思想有了更深刻的体会。应用规律进行验证探究，解决实际问题的过程，不仅极大激发了学生学习物理的激情、调动了学生的积极性，还促使学生在问题的启发和引导下，主动参与学习过程。这比单纯的习题演练效果更佳。

2.3 变“拓展变式”为“创新应用”

对例题的背景、条件或问题进行变换，延伸拓展出诸多变式问题，让学生在变式训练中发展灵活应变的能力，是高三复习课中常见且有一定效果的教学方式，但其弊端也很明显，如拓展变换的问题通常局限于教师的经验范畴，所训练的也只是低阶思维能力。程力、李勇在《基于高考评价体系的物理科考试内容改革实施路径》中提出：“物理科考试内容改革要坚持关键能力的考查，包括理解能力、推理论证能力、模型建构能力、实验探究能力、创新能力5种关键能力。”［6］其中的创新能力是根据物理教学实际和时代发展要求提出的新的能力。如何在高三复习中落实这一能力的培养呢？笔者认为，应该打破思维定式，从实际应用的角度出发，尽可能为学生提供发散创造的空间，激发学生的探究欲，而聚焦到问题解决时，又需要培养学生利用聚合思维进行判断和选择。教师在此过程中应提供必要的反馈，并适时对过程和成果作出评价，为学生的创新探究活动提供助力。

【教学片段三】

创新应用环节：引导学生回顾课堂引入环节的无关的证明

情境，“玻意耳定律演示仪”原本的功能只是验证玻意耳定律，功能很少，可以引导学生改进创新一下，实现其他更多功能。

教师：仪器上有刻度，就意味着它可以进行测量。同学们

觉得这个仪器可以测量出其他的什么物理量吗？具体应该怎么操作？

学生：可以测量气体的压强。具体操作（如图7所示）：①排尽演示仪内部的

气体；②用软管将演示仪的气嘴和其他容器口相连，固定演示仪的手柄；③打开演示仪的阀门，根据演示仪的“压力表”的读数即可计算出待测气体的压强。

教师：说得很好。演示仪玻璃管中也有刻度，能否利用

它来测量其他仪器的容积呢？

学生：不能，只能测量玻璃管中气体的长度（算出体积）。

教师：如果不是直接测量，而是通过某些物理关系来计算呢？能否间接测量其他容器的容积？

学生：将演示仪与待测容器连通，以全部气体为研究对象，则利用玻意耳定律p1（V1＋Vx）＝p2（V2＋Vx），可以求出待测容器的容积。

教师：同学们给这个装置取个新名字吧。

学生：容器容积测量仪。

教师：如果每次都得计算，这个“容器容积测量仪”用起来不太方便吧？

学生：由p1（V1＋Vx）＝p2（V2＋Vx）可知，如果初态的压强都为p0，每次操作时V1和V2都调为规定数值，则p2和Vx是一一对应的，所以只需要找到一系列已知容积的容器，按照上述的操作，“压力表”指针指到哪，就在相应的刻度线标上容积值即可。

教师：其实这种方法以前也用过，大家想起来了吗？

学生：是的，在电表改装的时候。

设计意图与反思：应用所学知识进行创新探究活动对学生的要求很高，也是最能培养学生创造性思维和创新能力的过程，需要学生摆脱“被动地使用仪器”的行为习惯，主动地创造条件来实现自己的目的。同时，教师也必须充分准备，包括教学预设和生成的应对、实验探究条件的创设、鼓励与引导等。在开放的氛围下，师生、生生通过良性互动、平等交流，往往能迸发出令人惊喜的思维火花，使学生的创新能力得以充分发展。［7］

3 总结与反思

在新课程、新高考改革的大背景下，高三复习课必须转变为为学科素养和关键能力的提高而服务，在课堂教学策略上有所变化。经过教学实践的检验，思维型科学探究教学策略具有一定效果，但也有值得探讨的问题，比如情境材料的选择、问题链和教学台阶的设计等，仍需要进一步深入研究。

参考文献

［1］教育部考试中心.中国高考评价体系说明［M］.北京：人民教育出版社，2019：35-37．

［2］中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版 2020年修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020：50-52．

［3］胡卫平，郭习佩，季鑫，等.思维型科学探究教学的理论建构［J］.课程·教材·教法，2021，41（6）：123-129.

［4］莫雷.教育心理学［M］.北京：教育科学出版社，2007：53-54．

［5］张振新，吴庆麟.情境学习理论研究综述［J］.心理科学，2005（1）：125-127．

［6］程力，李勇.基于高考评价体系的物理科考试内容改革实施路径［J］.中国考试，2019（12）：38-44.

［7］周浩，罗俊平.基于实验探究发展科学思维能力的策略研究［J］.中学物理，2023，41（9）：33-36．