一、科学探究能力 “科学探究能力是指以科学思维为核心、包含若干关键要素的问题解决过程。这个过程 包括：提出物理问题，形成猜想与假设，设计探究活动，获取和处理信息，基于证据得出 结论并作出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思等要素，并依据问题 情境的不同而具有一定的灵活性”北京师范大学物理学郭玉英教授这样给科学探究能力定义。 《义务教育物理课程标准(2011)》在课程理念中提出“注重采用探究式教学方法，让学 生经历探究过程，学习科学探究方法，培养其创新精神和实践能力”。 由此可见，科学探究能力注重的是“实验和实践”。但传统的初中物理实验教学受困于教 学时间和学生能力的问题，一般都是趋向于形式化，尤其在应试教育的当前物理教学，基 本上的流程就是：老师演示、学生模仿、老师总结实验结论。甚至还有以讲实验代替学生 实验的现象，这些物理实验教学方式很难培养学生的科学探究能力。 如何才能有效利用物理实验教学来培养学生的科学探究能力呢？ 二、初中学生在科学探究能力上存在的问题 1.初中学生还没有建立物理观念。 主要体现在提出问题环节，不能发现或者提出合理的物理问题，生活中的前概念或者习惯 让学生无法发现问题。比如引入摩擦力的大小时，让学生体验了两个活动(如图1)，然后让 学生思考能不能发现什么物理问题，普遍学生说不出来。 他们不会从机械运动和力关系方面进行思考，或者说没有物理观念，只能根据自己的直觉、 经验来思考。 2.初中学生科学思维能力较弱 科学思维能力是运用物理知识和办法解决物理问题的必备能力。初中学生局限于他们 的成长特点，无法进行严谨和科学的推理以及设计。 比如在设计“探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的环节，通过前面的引导和分析， 学生已经知道了摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程有关，至于如何科学地设计探 究实验还是无法独立完成。 3.初中学生获取和处理信息能力较弱由于学生对实验的目的理解不深，经常只是机械的模仿教师所演示的操作过程，至于 要从实验过程获得哪些有用的信息并记录下来，更不知道用什么方法去处理这些信息，导 致实验教学目的无法达成。 比如本实验过程中要求学生一边水平匀速直线拉动木块运动，同时还要记录弹簧测力 计的示数，往往学生做出来只是尽力的完成匀速拉动过程而没有记录数据，再重复实验时 认真读数，往往又忽略匀速直线运动这一要素。最后即使勉强把老师所给表格的数据填好， 等老师来讲怎样进行数据处理。 三、通过物理实验教学培养学生科学探究能力的策略 1. 充分激发并保持学生进行科学探究的兴趣 兴趣是最好的老师，只有当学生对所探究的问题有了探究的兴趣，才能激发出学生进 行科学探究的欲望。 在引入“探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关“实验时，设计了一个小游戏，我准备了 一个装满水的啤酒瓶，放在一盆肥皂液中，请学生来试，看谁能用一只手把酒瓶捞出来， 并给奖励。学生纷纷上来试，气氛很好，学生的兴趣也很浓厚，最后提出一个问题：为什 么这个瓶子很难捞出来？ 但是从实践中来看，学生此时所产生的兴趣不足以维持他们进行接下来要做的实验，如果 马上就进入实验环节，学生的兴趣也会很快消失，于是我再设计了一个全体学生都能自己 体验的小活动。先让学生把手按在课桌面上，用力下压，向前推动手掌，让学生体验到摩 擦力的存在(摩擦力的概念前面已经学到)，再观察手上的肌肉形状变化情况，从力能使物体 形状发生改变上，进一步认识摩擦力的存在。然后用同样方法再让学生增大压力，再次感 觉和观察，最后给学生桌面上滴一滴洗洁精，再用同学的感受一下。此时有学生已经猜想 到摩擦力的大小应该跟压力大小和接触面的粗糙程有关系，再利用小组讨论的方式让每个 学生都形成共识。 最后再拿出我事先准备好的小纸条，演示一个小实验，如图2所示，用夹在书中的纸条 慢慢拉动书在桌面上移动，再逐渐把书增加，试一试可以拉动几本书而纸条不断，同样在 玻璃板上试一次。设计这个实验的目的一方面是更进一步让学生确认确实压力大小和接触 面的粗糙程度会影响摩擦力的大小，同时也隐藏着为接下来引导学生设计实验做铺垫。 以上的引入设计从学生生活入手，再逐渐把学生的注意力引向本次实验教学的目的， 层层深入，目标渐渐清晰，降低了学生思考难度，激发并保持学生进行科学探究的兴趣。 2.通过合理设计，也降低学生实验操作的难度 学生进行实验探究的目的是通过实验来学习物理，经历探究过程，思维过程，培养科 学探究能力，然后在探究过程中构建物理观念，由此而提升物理学科核心素养。 初中学生的设计和动手探究能力都有限，所以在进行实验探究时，重点是给学生渗透 科学思想、方法，培养科学探究能力。因此在实验教学中以下几个方面需要注意。第一：要充分重视实验设计环节 通过小组讨论、老师的合理引导让学生认识到为什么要进行这个探究实验？应该怎样 才能完成探究活动？需要在探究活动中获得哪些信息等等。 在本次实验中学生很快讨论完并告诉我：这个实验需要探究摩擦力和压力大小、接触 面的粗糙程度是否有关。然后我设计一系列的问题： 问题1：怎样测量摩擦力？(前面已经学过，目的是强化) 问题2：摩擦力既跟压力大小有关，也跟接触面的粗糙程度有关，要怎样探究才科学合 理？ 问题3：怎样改变压力大小？要做几次？为什么？ 问题4：怎样改变接触面的粗糙程度？要做几次？为什么？ 问题5：实验中要观察什么现象？要记录什么数据？怎么记录？ 问题6：最后怎样分析数据才能得出结论？ 只有当学生全部消化这些问题之后，才算是对这个实验有了真正的理解，才能达成培 养科学探究能力 的目的。 第二：合理设计教学，降低实验操作的难度 本次实验中最大难度是拉木块运动时要做到匀速直线，对于学生来讲很难做到，往往等木 块静止时读数。根据学校的器材，我把实验器材稍做改动(如图3)，改过之后，稍容易操作， 实验效果好了很多。 其次我把实验利用任务卡的让学生完成，未完成一项任务后，再领取下一项的任务卡。 任务一：合理猜想滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，并给出理由。 任务二：设计一个探究滑动摩擦力大小实验方案。 任务三：选择器材。 任务四：探究滑动摩擦力的大小跟压力大小的关系。 任务五：探究滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系。 任务六：分析处理所记录的数据。 任务七：总结归纳。通过这种方式，分解了整个实验探究过程，从学生角度看，完成一项任务就能体验到 成功乐趣，也照顾到了学生之间的差异，同时也激发他们进一步探究的意识，让他们能更 积极主动的参与到探究过程中。 第三：不要过分强调考试的考点 我们传统的实验方法如图4中甲，但外出听课经常可以看到老师们会拿出图4中乙，甚 至丙的实验方法，很明显就是把考试的考点强硬的加进来，表面上看起来可能学生懂了， 实际上效果还是要打个大问号。教材经过那么多次修改，为什么传统的实验方法仍然保留 ？自然有其中的道理。比如在图4乙中，想要弄明白为什么要采用这种方法要用到：二力平 衡的知识、相对运动的知识、作用力与反作用力的知识，丙图中还要用到定滑轮的知识， 不仅这些知识还没有学过，即使学过要应用这些知识解决这个问题，一节课的时间都不够。 对于初中学生，要想能保持他们科学探究的兴趣，必须基于他们的能力来设计和进行 实验，引导学生自己发现、提出、探究解决问题，强调学生的亲身体验过程，真研究。虽 然传统实验方法可能误差较大，但简单、直观、易操作，容易激励学生参与到这个探究活 动中来，只有这样才能把学生的科学探究能力培养落到实处。 3.给学生充足的探究实验时间 对于初中学生，从猜想与假设到最后的评估与交流各个环节都要留给学生充足的思考、 活动时间，否则没有经过思想的探究都是肤浅的。学生被老师牵着走马观花，逐渐失去兴 趣，也失去了物理探究实验应有的功能。如果能保证学生充分经历实验、体会到本实验的 科学思想方法，那么他们的物理观念会在实验探究过程形成，科学探究能力素养才会慢慢 提升。 4.尊重学生的个体差异，注重过程评价 物理实验教学的目的是通过参与，让学生体会物理规律的是如何通过实验研究，如何 收集、处理信息。从而学会在生活中去发现、处理问题的方法和能力，使自己的核心素养 建构起来。不同的学生，通过实验探究体验，达到了物理观念、科学思维能力的提升、科 学探究能力的提高，实验教学的目的也就达到了。 四、结束语 科学探究能力培养虽然不局限于物理实验教学，但物理实验教学是培养学生科学探究 能力最主要的阵地。作为老师首先要理解物理实验教学的功能，它并不是因为考试占的分 数多才重要；其次老师也要深入研究每个物理实验的原理和本质，设计出更能激发和保持 学生探究兴趣、培养学生科学探究能力的教学方案。有了以上的认识，物理实验教学才能 实现从考点教学转移到科学探究能力培养，落实物理学科核心素养的培养上来。