基于科學思維導向的探究實驗教學例談

汪書峰

隨著新課改的深入推進，以生為本的理念已成為當前教育共識。教學目標已經從知識傳授為本，轉換到為學生發展、在物理內容學習過程中所形成的物理核心素養的培養上來。科學思維方法屬于核心素養的重要部分。在教學設計中需要重點關注，下面從類比推理角度，來談談科學思維在實驗教學中應用。

一、當前物理探究實驗教學的誤區

在當前實驗教學中，尤其是探究性實驗教學常見的做法是，老師為節約時間，往往會把實驗探究的條件直接拋出，然后帶領學生按照教材預先設置的實驗方案，先演示，后分組，進行“探究和論證”，順利得出結論，最后通過做題，對實驗結論進行鞏固，加深理解，目標達成和教學反饋良好。整個過程水到渠成，順理成章，課堂氛圍熱鬧有序，并且很有成就感。筆者認為，探究性實驗教學中，除了要關注對實驗內容、過程和結論的探究外，更需借助科學思維方法，重視實驗前對各探究因素深入、細致的導入和剖析，以情景親歷法讓學生感受“當時如何是想到這個因素”為落腳點，讓每個學生的思維火花得到閃現碰撞，以掌握科學思維方法，切實提高學生的物理學科核心素養，以增加學生的可持續學習能力。

二、類比推理在實驗前探究因素導入的實踐

下面，筆者將以“導體的電阻”探究實驗教學為例，談談科學思維中類比推理思想在實驗教學前探究因素導入中的應用策略。

導體的電阻，屬于電路內容的基礎章節。電阻的決定式是這節課要探究的目標，公式簡潔，結論簡單。通過公式看到，電阻的決定因素受導體長短、粗細、材料的影響。可能是老師對該內容太熟悉的緣故，實驗前很容易忽視對探究因素導入的分析。通常會按照教材設置的實驗，直接拋出長短、粗細和材料影響因素，讓學生進行觀察。例如，常見做法是直接給出三個影響因素，讓學生觀察。在通過定性判斷之后，利用控制變量法，開始分組進行定量實驗，得出數據，通過列表，數據處理等方法，得出結果。

此方法的弊端是不符合認知規律，作為沒有知識儲備的學生來說，他怎么一開始就能想到，影響電阻的主要因素是：長短、粗細和材料呢？整個實驗過程充其量就是老師意圖的重現，僅僅鍛煉了學生的實驗操作能力而已，下次碰到類似問題，依然不知道如何去解決。

“如何想到選這幾個影響因素進行探究，甚至比找出這幾個影響因素間的關系還重要。”筆者認為，以上忽視實驗前探究因素導入環節的教學細節，更應該引起我們的重視。實驗前，對電阻影響因素導入時，應該花一定的時間，引導學生運用科學思維中的類比推理思想進行知識的遷移。

導體對電流有阻礙作用，公路塞車對汽車車流也有阻礙作用，這兩者是否有類似之處？可以設想，本來是三車道的高速公路，如果有車發生事故，阻塞兩車道，跟阻塞一車道時，車流受阻程度哪個厲害？學生肯定會說，剩下能通行的車道越少，阻礙越厲害，剩下能通行的車道越多，阻礙越小。這里是否與導體面積影響因素相似？

另外，相隔不遠處，發生多起事故，跟只發生一起事故相比，車流受阻程度哪個厲害？學生會直觀回答，事故發生多，堵塞的車道長，塞車越厲害，事故發生少，堵塞的車道短，車流阻礙越小。這里是否與導體的長度影響因素類似？

最后，若比兩條同長同寬的高速公路，路況不同，對車流的阻礙作用也不相同。路況越差，坑坑洼洼，阻礙程度越大。路況越好，阻礙程度越小。這里是否與導體的材料影響因素相同？

三、類比推理在實驗前探究因素導入后的思考和拓展

物理學科的特點決定了，必須重視科學思維方法的訓練。通過前面的課堂實踐可知，在實驗前探究條件引入的剖析上，看似耽擱了時間，甚至可能與直接給出公式，通過刷題來掌握該內容的模式相比，也沒有太大優勢，但功夫在詩外，這個探究的過程讓學生感受到了物理學習探索的樂趣，對學生的可持續學習能力的卻大有好處。

筆者認為，老師也應該保持一顆童心，在課堂教學活動中努力讓自己思維稚化，經常跟學生一起去想問題，當時的物理學發展到這個階段后，碰到了哪些問題？（后面的教學內容自然是沒有的），那碰到的這個問題或實驗現象，如果當時是你，又該有何種途徑解決？需不需要引入新的物理參量？或是新的表述？如果要表述？又該如何表述？是否還需要對表述進行修正等等。

責任編輯徐國堅