班級物理實(shí)驗(yàn)競賽與科學(xué)探究素養(yǎng)

陳耀輝

【摘要】培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是21世紀(jì)教育發(fā)展的必然趨勢。如何培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是當(dāng)代教育工作者迫切需要解決的問題。在全國各地都進(jìn)行著不同的嘗試，新中考的內(nèi)容與方式在嘗試與改進(jìn)，班級物理實(shí)驗(yàn)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(jié)、創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)探究素養(yǎng);班級物理實(shí)驗(yàn)競賽;問題;證據(jù);解釋;交流

自2016年開始，廣州市初中物理中考最后一道實(shí)驗(yàn)題具有如下的特點(diǎn)：①內(nèi)容是全新的，是課本上沒有提及到的知識點(diǎn);②要求學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的研究方法（如，控制變量法、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法、實(shí)驗(yàn)歸納法等）去解決遇到的問題;③要求學(xué)生以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式呈現(xiàn)答案;④整個(gè)過程要體現(xiàn)科學(xué)探究素養(yǎng)的思想。例如，2018年中考第24題：小明把兩端開口的細(xì)玻璃管插入水中，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)的液面上升（如圖27）。他查資料得知：管內(nèi)外液面高度差與水溫、管的內(nèi)徑有關(guān)。小明想利用這支細(xì)玻璃管探究管內(nèi)外液面高度差與水溫的定量關(guān)系，請你幫他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

（1）實(shí)驗(yàn)器材：細(xì)玻璃管、________________________。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟（可畫圖或文字表述）。

（3）設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格。

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

科學(xué)探究素養(yǎng)是指提出科學(xué)問題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能力。科學(xué)探究素養(yǎng)是科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)，可以概括為：問題、證據(jù)、解釋、交流四大要素。那么，開展班級物理實(shí)驗(yàn)競賽能否起到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的作用呢？下面就這個(gè)問題展開討論。

一、問題

問題是指具有科學(xué)探究意識，能在學(xué)習(xí)和日常生活中發(fā)現(xiàn)問題，提出合理的猜想與假設(shè)。在學(xué)習(xí)和日常生活中讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并做出合理的猜測和假設(shè)，單靠學(xué)生個(gè)人的生活經(jīng)歷是很難的。這時(shí)，教育工作者應(yīng)當(dāng)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生活的情景，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并做出合理的猜測。在“放大鏡點(diǎn)火”比賽（班級物理實(shí)驗(yàn)競賽）中，筆者首先給學(xué)生創(chuàng)設(shè)這樣一個(gè)場景：一天小明到野外采集昆蟲標(biāo)本，到了中午感覺肚子有點(diǎn)餓了，想生火來烤個(gè)紅薯吃。但一摸口袋發(fā)現(xiàn)沒有火柴和打火機(jī)等生火工具，只有幾個(gè)用來觀察昆蟲用的放大鏡和幾張用來制作昆蟲標(biāo)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(xué)生就會提出這樣的問題：①什么樣的放大鏡可以快速點(diǎn)火;②什么顏色的紙最容易著火;③什么時(shí)候的太陽光最容易把紙點(diǎn)燃。接著，我們就可以針對這些問題要求學(xué)生做出合理的猜想與假設(shè)。

二、證據(jù)

證據(jù)是指具有設(shè)計(jì)探究方案和獲取證據(jù)的能力，能正確實(shí)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(diǎn)火比賽”中，如何讓學(xué)生用科學(xué)的研究方法去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，收集數(shù)據(jù)呢？由于內(nèi)容是課本上沒有的知識點(diǎn)，那么，學(xué)生一定要靠自己，運(yùn)用控制變量法去選擇所需放大鏡、什么顏色的紙、什么時(shí)候的太陽。其次，在實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案時(shí)如何正確操作、如何正確地記錄時(shí)間都要求學(xué)生正確地實(shí)施。由此可見，這樣的活動(dòng)對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)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(jié)果和變化趨勢，并基于證據(jù)得出合理的結(jié)論。由于“放大鏡點(diǎn)火比賽”是競賽活動(dòng)，學(xué)生在家里可以事先進(jìn)行各種嘗試，設(shè)法找到在最短時(shí)間內(nèi)能把紙點(diǎn)燃的方法。在這種情況下，有些學(xué)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(shí)機(jī)。因此，在學(xué)生當(dāng)中有些結(jié)果是符合生活實(shí)際的。當(dāng)然，實(shí)際條件限制了學(xué)生的操作，但并不妨礙學(xué)生基于證據(jù)得出合理結(jié)論的推斷。美國和英國的學(xué)生科學(xué)探究模式與我國的學(xué)生科學(xué)探究模式不同，他們的教師一般只要求探究過程的落實(shí)，而結(jié)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(zhǔn)確表述、評估和反思探究過程與結(jié)果。在“放大鏡點(diǎn)火比賽”結(jié)束后，筆者專門騰出一節(jié)課讓學(xué)生對探究結(jié)果進(jìn)行交流。首先，是學(xué)生之間的交流，要求說說這次活動(dòng)的收獲。其次，讓點(diǎn)火速度快的學(xué)生上臺進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)介紹。最后，讓點(diǎn)火速度慢的學(xué)生上臺講一下速度慢的原因。根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)，筆者作了最后的總結(jié)：要想快速地把紙點(diǎn)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(diǎn)-14點(diǎn)最猛烈的太陽光。學(xué)生們一致肯定這樣的結(jié)論，說明活動(dòng)收到了令人滿意的效果。

有人會問：“那么，課本的探究實(shí)驗(yàn)?zāi)芷鸬酵瑯拥男Ч麊幔俊惫P者認(rèn)為，課本的探究實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生掌握科學(xué)的研究方法和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，但由于教學(xué)的需要，課本上的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生完全可以通過看書找到問題、證據(jù)、解釋和交流的答案。而通過競賽所設(shè)計(jì)的問題是全新的，學(xué)生必須像科學(xué)家那樣真實(shí)地去探究未知領(lǐng)域的知識，從探究中獲得新知，能切實(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，符合中考最后一道題目的要求，符合科學(xué)探究素養(yǎng)的要求，值得推廣和嘗試。從2019-2020年初三（4）的學(xué)生中考成績的進(jìn)步可以充分肯定上述結(jié)論的正確性。（見附表）

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責(zé)任編輯? 林百達(dá)