班級物理實驗競賽與科學探究素養

陳耀輝

【摘要】培養學生的核心素養是21世紀教育發展的必然趨勢。如何培養學生的核心素養是當代教育工作者迫切需要解決的問題。在全國各地都進行著不同的嘗試，新中考的內容與方式在嘗試與改進，班級物理實驗競賽也是一種嘗試，究竟哪一種嘗試更有效果呢？這就需要教育工作者不斷地去總結、創新。

【關鍵詞】科學探究素養;班級物理實驗競賽;問題;證據;解釋;交流

自2016年開始，廣州市初中物理中考最后一道實驗題具有如下的特點：①內容是全新的，是課本上沒有提及到的知識點;②要求學生運用科學的研究方法（如，控制變量法、實驗驗證法、實驗歸納法等）去解決遇到的問題;③要求學生以實驗報告的形式呈現答案;④整個過程要體現科學探究素養的思想。例如，2018年中考第24題：小明把兩端開口的細玻璃管插入水中，發現管內的液面上升（如圖27）。他查資料得知：管內外液面高度差與水溫、管的內徑有關。小明想利用這支細玻璃管探究管內外液面高度差與水溫的定量關系，請你幫他設計實驗方案。

（1）實驗器材：細玻璃管、________________________。

（2）實驗步驟（可畫圖或文字表述）。

（3）設計記錄數據的表格。

站在出題者的角度看，其目的在于考查學生的科學探究素養，也就是要求學生通過科學探究、探索和了解自然，獲得科學知識。但從考查反饋的結果看，10分的題目得分率只有3.3分，說明大部分學生還沒有形成科學的探究素養，用科學的研究方法去研究問題。如何在平常的教學中培養學生的科學探究素養呢？筆者認為，開展班級物理實驗競賽是培養學生科學探究素養的“靈丹妙藥”。

科學探究素養是指提出科學問題，形成猜想和假設，獲取和處理信息，基于證據得出結論并做出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。科學探究素養是科學學科的核心素養，可以概括為：問題、證據、解釋、交流四大要素。那么，開展班級物理實驗競賽能否起到培養學生科學探究素養的作用呢？下面就這個問題展開討論。

一、問題

問題是指具有科學探究意識，能在學習和日常生活中發現問題，提出合理的猜想與假設。在學習和日常生活中讓學生發現問題并做出合理的猜測和假設，單靠學生個人的生活經歷是很難的。這時，教育工作者應當為學生創設生活的情景，讓學生發現問題并做出合理的猜測。在“放大鏡點火”比賽（班級物理實驗競賽）中，筆者首先給學生創設這樣一個場景：一天小明到野外采集昆蟲標本，到了中午感覺肚子有點餓了，想生火來烤個紅薯吃。但一摸口袋發現沒有火柴和打火機等生火工具，只有幾個用來觀察昆蟲用的放大鏡和幾張用來制作昆蟲標本的不同顏色的紙。小明該如何利用放大鏡和紙快速地把火生起來呢？有了這樣的場景學生就會提出這樣的問題：①什么樣的放大鏡可以快速點火;②什么顏色的紙最容易著火;③什么時候的太陽光最容易把紙點燃。接著，我們就可以針對這些問題要求學生做出合理的猜想與假設。

二、證據

證據是指具有設計探究方案和獲取證據的能力，能正確實施探究方案，使用各種科技手段和方法收集信息。在“放大鏡點火比賽”中，如何讓學生用科學的研究方法去設計實驗方案，并實施實驗方案，收集數據呢？由于內容是課本上沒有的知識點，那么，學生一定要靠自己，運用控制變量法去選擇所需放大鏡、什么顏色的紙、什么時候的太陽。其次，在實施實驗方案時如何正確操作、如何正確地記錄時間都要求學生正確地實施。由此可見，這樣的活動對培養學生的科學探究素養是很有幫助的。

三、解釋

解釋是指具有分析論證的能力，會使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋探究結果和變化趨勢，并基于證據得出合理的結論。由于“放大鏡點火比賽”是競賽活動，學生在家里可以事先進行各種嘗試，設法找到在最短時間內能把紙點燃的方法。在這種情況下，有些學生可能找來市面上能買到的各種直徑的放大鏡、各種顏色的紙，并找到太陽光的合適時機。因此，在學生當中有些結果是符合生活實際的。當然，實際條件限制了學生的操作，但并不妨礙學生基于證據得出合理結論的推斷。美國和英國的學生科學探究模式與我國的學生科學探究模式不同，他們的教師一般只要求探究過程的落實，而結果顯得并不是那么的重要。

四、交流

交流是指具有交流與合作的意愿與能力，能準確表述、評估和反思探究過程與結果。在“放大鏡點火比賽”結束后，筆者專門騰出一節課讓學生對探究結果進行交流。首先，是學生之間的交流，要求說說這次活動的收獲。其次，讓點火速度快的學生上臺進行經驗介紹。最后，讓點火速度慢的學生上臺講一下速度慢的原因。根據他們的經驗，筆者作了最后的總結：要想快速地把紙點燃，①放大鏡必須選擇市面上能買到的直徑最大的，而且放大鏡的凸度越大越好;②紙的顏色要選擇黑色;③選擇中午13點-14點最猛烈的太陽光。學生們一致肯定這樣的結論，說明活動收到了令人滿意的效果。

有人會問：“那么，課本的探究實驗能起到同樣的效果嗎？”筆者認為，課本的探究實驗能幫助學生掌握科學的研究方法和培養學生的實踐能力，但由于教學的需要，課本上的探究實驗，學生完全可以通過看書找到問題、證據、解釋和交流的答案。而通過競賽所設計的問題是全新的，學生必須像科學家那樣真實地去探究未知領域的知識，從探究中獲得新知，能切實地培養學生的創新意識，符合中考最后一道題目的要求，符合科學探究素養的要求，值得推廣和嘗試。從2019-2020年初三（4）的學生中考成績的進步可以充分肯定上述結論的正確性。（見附表）

參考文獻：

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責任編輯? 林百達