优化实验教学组织环节 培养学生科学探究素养

孙宏涛

科学探究素养对于培养学生科学精神意义重大，2017版物理课程标准颁布后，关于培养科学探究素养策略的研究犹如雨后春笋，众多研究成果核心观点均围绕科学探究所包含的问题、证据、解释、交流四要素，聚焦实验教学，展开多角度研讨，为广大一线教师提供了教学参考。中学物理实验教学因具有明确的目的性、系统的探究性、科学的育人性而成为培养科学探究素养最直接、最有效的一种教学形式。

然而中学物理“探、做、析”实验教学实践性课题组、新课程下高中物理科学探究素养的培养实践与研究课题组相关成员先后通过近5年的调查研究，发现实验教学一直是中学物理教学的薄弱环节，存在课时安排不足、教学组织单一、探究能力偏差、弱化倾向普遍等问题，特别是传统实验教学组织环节通常为：教师讲解—教师示范—学生操作—完成报告。这样的实验教学组织相对顺畅、便捷，但学生缺乏自主性，致使實验教学在提高学生科学素养方面的价值大打折扣。“如何优化实验教学组织环节，有效培养学生的科学探究素养”，成为我们研究的主要问题。

一、 探、做、析 三环实验教学理论简析

1. “探、做、析” 三环实验教学的理论架构

假设实验教学的主要流程为“探、做、析”三环节，其主要理论构想如图1所示，其中“探”指探究方案，评估优选;“做”指操作获证，体验感受;“析”指分析解释，反思提高。“探、做、析”三环节实验教学的组织，需要体现科学探究的完整过程，通常针对一个探究性、验证性或测量性实验，分为探、做、析三大环节分阶段有序进行。

2.“探、做、析”三环实验教学的科学基础

中学物理实验教学包括环境、设备、人员、观念等诸多要素，构成相互联系的完整系统，欲使物理实验教学真正有效培养学生科学探究素养需遵循三条教育基本原则。“依据系统科学反馈原理、有序原理及整体原理，结合学生学习认知心理规律，推演出三条教育原则：明确意义，增强兴趣;逐步深化，周期跃迁;掌握结构，发展能力。”这三条原则作为“探、做、析”实验教学的科学基础，既可与“探、做、析”三环节一一对应，也可与其整体关联。

3.“探、做、析” 三环实验教学与科学探究四要素之间的关系

科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制定方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。科学探究主要包括问题、证据、解释、交流等四个要素。

“探、做、析”三环节与科学探究中“问题、证据、解释”三个要素恰好一一对应，而最后一个要素“交流”则应贯穿于整个实验探究过程之中，其具体关系如图2。由此可见，扎实按照“探、做、析”三环节组织实验教学，对于培养学生科学探究素养具有重要的促进作用。

4.“探、做、析” 三环实验教学的具体组织环节

为了有效培养学生科学探究素养四方面意识和能力，依据“探、做、析”三环实验教学理念，可将物理实验教学组织环节概括为： 创情境，明问题，探寻解决方案;有目的，懂方法，搜集充足证据;能分析，会综合，进行科学解释;乐合作，善交流，客观反思评估。其中前三环节通常按照顺序逐步实施，最后一项除了可作为单列环节外，往往亦可贯穿于整个实验过程。

二、探、做、析 三环实验教学设计示例

下面以笔者执教的一节公开课《实验：测量电池的电动势和内阻》为例，按照“探、做、析”三环实验教学流程进行设计，展示具体教学过程。

总之，依据“探、做、析”三环实验教学理念，优化中学物理实验教学，是培养学生科学探究素养的一项有效策略，值得我们在实践中进一步深入研究。

作者单位  陕西省安康市旬阳中学