王瑞

【摘 要】本文以一節(jié)課堂教學(xué)實例為例，論述科學(xué)探究對提升學(xué)生核心素養(yǎng)的作用。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)探究;核心素養(yǎng);物理教學(xué)

在新課標(biāo)、新課程背景下，教育部指出：新高考背景下，如何把物理核心素養(yǎng)落實到課堂教學(xué)中，是目前我們應(yīng)首要解決的問題。物理核心素養(yǎng)四要素分別是：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任?？茖W(xué)探究是指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計實驗與制作方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，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，主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素?？茖W(xué)探究能夠充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性，并讓學(xué)生親身體驗到通過自己努力獲得知識的快樂。這樣既能開拓學(xué)生的思維領(lǐng)域，又能培養(yǎng)學(xué)生研究問題的科學(xué)方法?？茖W(xué)探究是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生應(yīng)用已學(xué)知識和技巧，自己設(shè)計實驗，探索物理概念或規(guī)律，從而獲得知識的方法，其模式可歸納為以下五個環(huán)節(jié)：

（1）教師創(chuàng)設(shè)物理情景，提出要解決的問題;

（2）引導(dǎo)學(xué)生針對問題進(jìn)行思維活動，提出合理的猜想;

（3）引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計各種實驗方案驗證猜想，共同討論并確定最佳實驗方案;

（4）根據(jù)最佳方案進(jìn)行分組實驗，取得實驗數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷，從而得到正確結(jié)論，獲得知識;

（5）引導(dǎo)學(xué)生將從探究中得到的知識加以應(yīng)用。

下面是“玻意耳定律”的課堂教學(xué)實例，希望能給大家一點參考。

1.創(chuàng)設(shè)情景

展示一杯染紅的水，一個兩端開口、粗細(xì)適度的玻璃管，一個裝有清水的杯。

提出問題：你能否在不移動兩個杯子的情況下將紅色的水送至裝有清水的杯中？

有學(xué)生演示玻璃管插入水中后，用大拇指堵住上端開口，然后奇跡般地將水提出來，再送入空杯后，松開堵住玻璃管上開口的大拇指，水流入杯中。

教師提出問題：是什么原因使剛才的水被提了出來？

學(xué)生大都能據(jù)初中所學(xué)知識回答是大氣壓的作用。

教師提問：被堵住的氣體有沒有氣壓？

學(xué)生：有！

教師：管外有氣壓，管內(nèi)有氣壓，為什么水還能被提起來？

學(xué)生答：管內(nèi)外氣壓不等。

教師進(jìn)一步提問：管內(nèi)氣壓大還是管外氣壓大？

學(xué)生答：管外氣壓大。

教師：在剛堵住管口而沒有向上提時其壓強(qiáng)與外氣壓一樣大嗎？

學(xué)生答：一樣大。

教師：為什么提起來后管內(nèi)壓強(qiáng)比管外小了？請大家討論三分鐘，并自由發(fā)言。

教師在學(xué)生發(fā)言的基礎(chǔ)上引導(dǎo)分析：這很可能是由于水有重力作用，往下掉的同時導(dǎo)致管內(nèi)封閉氣體體積變大而導(dǎo)致其壓強(qiáng)減小的結(jié)果。說明被封閉的一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)與體積是相互聯(lián)系的。再根據(jù)學(xué)生日常熱脹冷縮的生活經(jīng)驗指出，如果給管內(nèi)封閉氣體加熱水會繼續(xù)往下掉，是由于在氣體體積未變時溫度升高壓強(qiáng)變大的緣故，指出一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)還與溫度有關(guān)。

教師：氣體的壓強(qiáng)P、體積V、溫度T是相互聯(lián)系的，那么要研究這三個量之間的關(guān)系，思路應(yīng)如何呢？

學(xué)生回答：先保持其中一個量不變，確定另外兩個量的關(guān)系，再研究三個量同時變化時所遵循的規(guī)律（控制變量法），教師指出，這節(jié)課要研究的是——一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度不變時，它的壓強(qiáng)與體積有什么關(guān)系？

2.進(jìn)行猜想

有學(xué)生說：氣體的體積增大，壓強(qiáng)也隨之增大，它們之間可能成正比;有的持相反意見，認(rèn)為氣體體積增大，壓強(qiáng)會減小，壓強(qiáng)與體積可能成反比等。

教師不表態(tài)，指出：“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，請同學(xué)們設(shè)計實驗來研究?！?/p>

3.設(shè)計實驗

要求各組（四人為一組）獨立設(shè)計實驗，設(shè)計實驗時要考慮以下幾個問題：

（1）如何獲得一定質(zhì)量的氣體;

（2）如何保持其溫度不變;

（3）如何多次改變氣體的體積與壓強(qiáng)，并能測出每次體積與壓強(qiáng)的數(shù)值。

學(xué)生根據(jù)老師的提示，設(shè)計了多組實驗，教師在多組實驗中選出甲、乙、丙三組實驗，進(jìn)行總結(jié)、評估。

甲、乙、丙回答問題（1）：氣體體積可先量出管內(nèi)氣體長度，乘以橫截面積即可。

甲組回答問題（3）：通過氣壓計讀出外界壓強(qiáng)，再通過兩管水銀柱高度差算出封閉氣體壓強(qiáng)，由于是軟管，可以多次實驗，讀出多組數(shù)據(jù)。

乙組回答問題（3）：提高或降低管頂?shù)母叨龋忾]氣體的體積會改變，從而壓強(qiáng)也改變，平衡后，可從管內(nèi)和槽中水銀面高度差及氣壓計算出封閉氣體壓強(qiáng)，多次這樣提高或降低管頂?shù)母叨龋勺x出多次實驗數(shù)據(jù)。

丙組回答問題（3）：傾斜U型管，可多次改變氣體體積及壓強(qiáng)，壓強(qiáng)可由兩管水銀面高度差及氣壓計讀出的大氣壓算出。

此外，三組實驗只要每個實驗都同時操作，均能保持溫度不變。

4.評價

教師：上面幾組的設(shè)計非常精妙，也符合實驗要求。但哪個測量得更準(zhǔn)確，操作更簡便呢？

學(xué)生討論，發(fā)表見解，最后確定甲方案在測量上更準(zhǔn)確、操作上更簡單，為最佳實驗方案。

5.分組實驗，取得數(shù)據(jù)

h——兩管水銀面高度差 P——密閉氣體壓強(qiáng)

L——密閉氣體長度

6.由于氣體的體積V增大時，壓強(qiáng)P就減少，所以首先想到它們之間可能成反比，隨即提出兩種驗證方法

（1）看P、V乘積是否為一恒量;

（2）畫出p—1/V的圖像，看看是否為一條過原點的直線。

7.得出結(jié)論并應(yīng)用

從數(shù)據(jù)中得到玻意耳定律并再次強(qiáng)調(diào)它得出的實驗條件，應(yīng)用時要注意是否滿足這些條件。

在物理教學(xué)中，還有很多知識可采用科學(xué)探究的方式，如 “胡克定律”“電阻率”等，從教學(xué)實踐效果來看，這種教學(xué)模式不僅使得課堂變得活躍，而且對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力、動手能力、自我解決問題的能力、合作精神，以及對學(xué)生適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力的提高，都行之有效，學(xué)生的核心素養(yǎng)也會隨之提高。