注重探究過程設(shè)計 提高科學(xué)探究素養(yǎng)

[摘 要]科學(xué)探究素養(yǎng)是物理學(xué)科素養(yǎng)之一，如何在初中物理教學(xué)中提升學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)值得廣大物理教師深入思考。在具體教學(xué)中，要提升學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)，教師應(yīng)注意：（1）設(shè)計層層遞進(jìn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗設(shè)計;（2）引導(dǎo)學(xué)生探討實驗方案，提升學(xué)生的思維品質(zhì)，激發(fā)學(xué)生深層學(xué)習(xí)。文章結(jié)合教學(xué)實踐并以探究平面鏡成像規(guī)律為例進(jìn)行分析探討。

[關(guān)鍵詞]初中物理;科學(xué)探究;實驗設(shè)計;教學(xué)建議

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）32-0047-03

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，又是主要教學(xué)方式。將科學(xué)探究列入“課程內(nèi)容”，旨在讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行研究時類似的探究過程，以便學(xué)生主動獲取物理知識，領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，發(fā)展科學(xué)探究能力，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神[1]。

然而，在實際教學(xué)中，科學(xué)探究的效率往往大打折扣，大部分“科學(xué)探究”是淺探究、偽探究，甚至不探究。即便是在公開教學(xué)活動中，有的科學(xué)探究，表面上看熱熱鬧鬧，實際上缺乏深刻的思維過程，大多數(shù)活動處于“走過場”狀態(tài)，不能引燃學(xué)生思維的“火花”。久而久之，有相當(dāng)部分教師認(rèn)為，科學(xué)探究沒有必要，因為有的課需要花費大量的時間在科學(xué)探究上，還不如直接告訴學(xué)生要探究的結(jié)論，再把節(jié)約的時間用來做題，這樣也能記住結(jié)論并用結(jié)論解題。這種“灌輸式”教學(xué)嚴(yán)重阻礙了學(xué)生思維的發(fā)展，加重了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，使學(xué)生深陷題海，從而讓學(xué)生失去了學(xué)習(xí)物理的興趣，不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

在課程改革已經(jīng)進(jìn)入深水區(qū)的今天，為什么教師的教學(xué)方式難以轉(zhuǎn)變？筆者認(rèn)為，一方面是這部分教師仍然沒有轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，存在根深蒂固的應(yīng)試教育思想;另一方面是他們沒有理解探究式教學(xué)的實質(zhì)，認(rèn)為探究的目標(biāo)是指向最終結(jié)論的獲得，導(dǎo)致物理觀念很難在學(xué)生心里扎根，使得核心素養(yǎng)的提升成為一句空話。實際上，無論是物理概念的形成、物理規(guī)律的揭示、思維品質(zhì)的提升，還是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培育，都離不開真實有效的探究活動[2]。一個好的探究過程的設(shè)計，實際上就是學(xué)生思維發(fā)展的過程，就是在實際情境中綜合運用知識、技能解決問題關(guān)鍵能力的提升過程。一個好的探究過程的設(shè)計，能從深處激發(fā)學(xué)生深層學(xué)習(xí)的熱情，引發(fā)學(xué)生積極學(xué)習(xí)的內(nèi)在情感，進(jìn)而形成深層體驗的課堂。

下面，筆者以蘇科版初中物理八年級上冊第三章第四節(jié)《平面鏡》中探究平面鏡成像規(guī)律這一探究活動為例，談?wù)勅绾蝺?yōu)化科學(xué)探究過程的設(shè)計，促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)的提升。

一、教學(xué)準(zhǔn)備

實驗器材：兩支大小相同的蠟燭、平面鏡、透明玻璃板、茶色玻璃板、泡沫盒子（蓋子上用刀劃上一條縫，將平面鏡插入，便于豎直放置）。

分組器材：學(xué)生用平面鏡成像實驗套裝。

二、教學(xué)過程

任務(wù)1.找像

教師：老師這里有一瓶礦泉水，我們現(xiàn)在研究它的像，如圖1所示。請同學(xué)們仔細(xì)觀察，它的像在哪里呢？

學(xué)生猜想：鏡子后面/鏡子上面/鏡子前面……

教師：請一位同學(xué)走上講臺，指出像的位置。

學(xué)生1：走到臺前，對著鏡子仔細(xì)研究了一會兒，指出像在平面鏡后面，可是前面的同學(xué)在他所指的位置看不到他所說的像。

教師（引導(dǎo)）：那么怎樣才能在相應(yīng)的位置看到像呢？

學(xué)生（積極思考）：將鏡子換成透明的玻璃，就能看見鏡子后的像了。

教師（順勢拿出透明玻璃板）：老師這里恰好準(zhǔn)備了一塊和鏡子一樣大的玻璃板，同學(xué)們通過它能找到這支蠟燭的像的位置嗎？

學(xué)生活動：學(xué)生再次指向玻璃后面，前面的同學(xué)能在該學(xué)生手指的位置看到像，但是成像變暗了。

教師：怎樣使成像更亮一些呢？

學(xué)生（爭相回答）：照亮鏡子/關(guān)燈/拉上窗簾/將物體換成發(fā)光的蠟燭……

教師按照學(xué)生的建議一一嘗試，發(fā)現(xiàn)將礦泉水瓶換成蠟燭后成像更清晰。

教師（引導(dǎo)）：在日常生活中有沒有見過一種物體，既能像玻璃板那樣透光，又能像平面鏡那樣成像清晰呢？

學(xué)生（積極思考）：將玻璃鍍膜/換用深色玻璃板。

教師：老師這里就有一塊茶色玻璃板，如圖2。請同學(xué)們再觀察鏡中的像，發(fā)現(xiàn)成像確實清晰了很多。

設(shè)計說明：這里筆者沒有直接告訴學(xué)生像在玻璃板后面，也沒有直接告訴學(xué)生用茶色玻璃板和蠟燭做實驗。而是從日常用的平面鏡開始，層層引導(dǎo)學(xué)生分析，最終確定用蠟燭和茶色玻璃板進(jìn)行實驗，可以增強(qiáng)實驗效果。為什么用茶色玻璃板代替平面鏡？這中間涉及許多物理知識，教師若能恰當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生一步步分析，就可以有效提升學(xué)生的思維品質(zhì)，實際上就是提升思維能力和解決問題的能力。

任務(wù)2.比大小

教師：我們已經(jīng)掌握了確定像的位置的方法，那么如何比較像和物的大小呢？是把物體拿到鏡子的后面，還是把像移到鏡子的前面呢？

學(xué)生（小聲討論）：都不可以。把物移到鏡子后面，像就消失了;另外，像也不可能移到鏡子的前面。

教師（引導(dǎo)）：那么，誰有辦法將物和像放在一起比較呢？

學(xué)生（思考后回答）：找一個一模一樣的蠟燭作為“替身”，拿到鏡子后面和像比較大小。

教師：非常好！這里用到了哪種物理方法呢？為了得到像和物的大小的普遍規(guī)律，應(yīng)該怎么做？

學(xué)生（討論）回答：蠟燭放在鏡前不同位置，多次實驗，比較像和物的大小。

學(xué)生分組實驗，教師巡視指導(dǎo)，約2分鐘后總結(jié)：無論物體離平面鏡是遠(yuǎn)，還是近，像和物始終重合，即像和物的大小始終相等。

設(shè)計說明：這一環(huán)節(jié)，筆者仍然沒有將比較像和物大小的方法直接告訴學(xué)生，而是層層引導(dǎo)學(xué)生分析，讓學(xué)生自主設(shè)計。這個設(shè)計過程的引導(dǎo)，讓學(xué)生由表及里、由淺入深地思考問題、優(yōu)化方案、解決問題，使學(xué)生的思維能力在解決問題的過程中獲得提升。

任務(wù)3.測距離

教師：蠟燭和像到平面鏡的距離遠(yuǎn)、近有什么關(guān)系呢？如何通過實驗來比較，需要什么器材？要進(jìn)行幾次實驗？

學(xué)生（思考）回答：在平面鏡下墊一張白紙，分別測量像和物到玻璃板的距離，改變蠟燭的位置，再次測量，做三次以上的實驗。

學(xué)生完成實驗后，教師拿學(xué)生實驗用的白紙進(jìn)行投影展示。

教師：除了距離相等，你還有什么別的發(fā)現(xiàn)？

學(xué)生（思考）：像和物的連線和平面鏡垂直，即像和物關(guān)于平面鏡對稱。

教師：剛才的實驗中平面鏡都是豎直放置的，如果將平面鏡傾斜放置，其成像還具有這樣的特點嗎？

實驗演示：將玻璃板傾斜，像在空中，讓一個學(xué)生到講臺上來找像的位置。

教師：看來同學(xué)們對找到像的位置已經(jīng)很熟練了，那怎么跟豎直放置一樣，將像和物的位置記錄下來，比較像和物到平面鏡的距離呢？

學(xué)生思考討論，教師引導(dǎo)設(shè)計出解決方案：將玻璃板傾斜放置，硬紙板上斜切一條縫，目的是便于在縫中插入玻璃板。兩支蠟燭和硬紙板上裝有磁鐵，這樣蠟燭就被吸引貼在白紙板上，如圖3所示。找到像的位置后，將硬紙板抽出，貼在黑板上，非常直觀地看出像和物關(guān)于平面鏡對稱，如圖4所示。改變平面鏡傾斜的角度，多做幾次實驗就可以得出：玻璃板和水平面不垂直時，像和物仍然關(guān)于平面鏡對稱。

設(shè)計說明：教材安排的探究實驗往往都是學(xué)生看到的事實，與科學(xué)真相是一致的，所以去偽存真、由表及里的思維過程時常被教師忽視。教材只做了平面鏡豎直放置的實驗，并沒有涉及其他放置方向，就得出“像和物的連線關(guān)于平面鏡對稱”是片面的。因此，教師需要引導(dǎo)學(xué)生更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厮伎肌＝虒W(xué)中通過創(chuàng)新實驗，不僅增加了可視性，且操作方便，另外還能結(jié)合具體的現(xiàn)象分析，引導(dǎo)學(xué)生的思維向著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆较虬l(fā)展。

任務(wù)4.探虛實

教師：平面鏡所成的像是虛像還是實像？如何驗證？

學(xué)生：拿一張白紙放在像的位置，觀察光屏上是否出現(xiàn)像。

最后師生共同總結(jié)平面鏡成像特點，并在PPT上展示。

設(shè)計說明：這一環(huán)節(jié)看似簡單，實則起到了溫故而知新的作用，在這里筆者同樣沒有告訴學(xué)生如何做，而是引導(dǎo)他們思考如何做。其實像的虛實問題是初中學(xué)生剛學(xué)完小孔成像的再一次接觸，學(xué)生具備如何分辨虛像和實像的基本知識，讓他們自己想辦法遠(yuǎn)比直接告訴他們?nèi)绾巫龈芴嵘麄兊乃季S能力。

科學(xué)探究不僅是得出結(jié)論，更重要的是經(jīng)歷探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和知識運用能力。縱觀整個探究過程，筆者設(shè)計了層層遞進(jìn)的問題引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計探究方案，使每一步知識的由來、形成水到渠成。在實際教學(xué)中，教師要注重科學(xué)探究，重視探究過程的設(shè)計，依托真實有效的生活化情境，遵循學(xué)生思維發(fā)展的特點，優(yōu)化探究設(shè)計，讓學(xué)生在觀察猜想、推理論證、質(zhì)疑想象、反思評估等探索發(fā)現(xiàn)中，構(gòu)建物理知識，習(xí)得科學(xué)方法，發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)，啟發(fā)創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，把課程標(biāo)準(zhǔn)對核心素養(yǎng)要求轉(zhuǎn)化為課堂行動邏輯和點點滴滴的實踐行為。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2]? 楊勇誠. 初中物理教學(xué)中提高科學(xué)探究實效性的五項建議[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2020，49（9）：1-4.

[3]? 高婷，徐勇.基于問題驅(qū)動的電學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計[J].物理教師，2020，41（11）：46-49.

[4]? 徐勇.看清情境 把握題型[J].物理教學(xué)探討，2009（14）：6-8.

（責(zé)任編輯 易志毅）