基于科学思维导向的探究实验教学例谈

汪书峰

随着新课改的深入推进，以生为本的理念已成为当前教育共识。教学目标已经从知识传授为本，转换到为学生发展、在物理内容学习过程中所形成的物理核心素养的培养上来。科学思维方法属于核心素养的重要部分。在教学设计中需要重点关注，下面从类比推理角度，来谈谈科学思维在实验教学中应用。

一、当前物理探究实验教学的误区

在当前实验教学中，尤其是探究性实验教学常见的做法是，老师为节约时间，往往会把实验探究的条件直接抛出，然后带领学生按照教材预先设置的实验方案，先演示，后分组，进行“探究和论证”，顺利得出结论，最后通过做题，对实验结论进行巩固，加深理解，目标达成和教学反馈良好。整个过程水到渠成，顺理成章，课堂氛圍热闹有序，并且很有成就感。笔者认为，探究性实验教学中，除了要关注对实验内容、过程和结论的探究外，更需借助科学思维方法，重视实验前对各探究因素深入、细致的导入和剖析，以情景亲历法让学生感受“当时如何是想到这个因素”为落脚点，让每个学生的思维火花得到闪现碰撞，以掌握科学思维方法，切实提高学生的物理学科核心素养，以增加学生的可持续学习能力。

二、类比推理在实验前探究因素导入的实践

下面，笔者将以“导体的电阻”探究实验教学为例，谈谈科学思维中类比推理思想在实验教学前探究因素导入中的应用策略。

导体的电阻，属于电路内容的基础章节。电阻的决定式是这节课要探究的目标，公式简洁，结论简单。通过公式看到，电阻的决定因素受导体长短、粗细、材料的影响。可能是老师对该内容太熟悉的缘故，实验前很容易忽视对探究因素导入的分析。通常会按照教材设置的实验，直接抛出长短、粗细和材料影响因素，让学生进行观察。例如，常见做法是直接给出三个影响因素，让学生观察。在通过定性判断之后，利用控制变量法，开始分组进行定量实验，得出数据，通过列表，数据处理等方法，得出结果。

此方法的弊端是不符合认知规律，作为没有知识储备的学生来说，他怎么一开始就能想到，影响电阻的主要因素是：长短、粗细和材料呢？整个实验过程充其量就是老师意图的重现，仅仅锻炼了学生的实验操作能力而已，下次碰到类似问题，依然不知道如何去解决。

“如何想到选这几个影响因素进行探究，甚至比找出这几个影响因素间的关系还重要。”笔者认为，以上忽视实验前探究因素导入环节的教学细节，更应该引起我们的重视。实验前，对电阻影响因素导入时，应该花一定的时间，引导学生运用科学思维中的类比推理思想进行知识的迁移。

导体对电流有阻碍作用，公路塞车对汽车车流也有阻碍作用，这两者是否有类似之处？可以设想，本来是三车道的高速公路，如果有车发生事故，阻塞两车道，跟阻塞一车道时，车流受阻程度哪个厉害？学生肯定会说，剩下能通行的车道越少，阻碍越厉害，剩下能通行的车道越多，阻碍越小。这里是否与导体面积影响因素相似？

另外，相隔不远处，发生多起事故，跟只发生一起事故相比，车流受阻程度哪个厉害？学生会直观回答，事故发生多，堵塞的车道长，塞车越厉害，事故发生少，堵塞的车道短，车流阻碍越小。这里是否与导体的长度影响因素类似？

最后，若比两条同长同宽的高速公路，路况不同，对车流的阻碍作用也不相同。路况越差，坑坑洼洼，阻碍程度越大。路况越好，阻碍程度越小。这里是否与导体的材料影响因素相同？

三、类比推理在实验前探究因素导入后的思考和拓展

物理学科的特点决定了，必须重视科学思维方法的训练。通过前面的课堂实践可知，在实验前探究条件引入的剖析上，看似耽搁了时间，甚至可能与直接给出公式，通过刷题来掌握该内容的模式相比，也没有太大优势，但功夫在诗外，这个探究的过程让学生感受到了物理学习探索的乐趣，对学生的可持续学习能力的却大有好处。

笔者认为，老师也应该保持一颗童心，在课堂教学活动中努力让自己思维稚化，经常跟学生一起去想问题，当时的物理学发展到这个阶段后，碰到了哪些问题？（后面的教学内容自然是没有的），那碰到的这个问题或实验现象，如果当时是你，又该有何种途径解决？需不需要引入新的物理参量？或是新的表述？如果要表述？又该如何表述？是否还需要对表述进行修正等等。

责任编辑徐国坚