采用问题驱动式实验教学模式加强核心素养培养
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）5-0072-3
1 引 言
新课程标准（征求意见稿）提出了培养学生核心素养的要求，具体包括物质观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等4个方面。加强实验教学是发展学生物理核心素养的有效途径。实验是物理教学的基石，同时也是物理学科的魅力所在。在教学现实中，由于学生实验能力、思维水平的不足，造成实验教学成为初中物理教学的难点。如何才能提升物理实验教学的效率，一直是摆在初中物理教师面前的课题，也是初中物理教师一直努力突破的教学难题之一。只有提升了实验教学效率，实验的物理教学基础性地位方能体现出来，也才能够为物理教学服务。
在教学实践中发现，要提升实验教学效果，可以有很多改善的方法，比如：增强实验的趣味性、增加生生和师生合作互动等，但实验教学难点突破的关键在于学生要清楚为什么要这样做，即清楚实验原理、实验操作等背后的原因。为此可以在实验教学中设计问题，以问题为任务驱动，通过问题驱动，引导学生思考、主动投入课堂，通过思考搞清楚实验原理、实验操作背后隐藏的道理，有利于学生内化知识、理解原理、掌握方法、发展思维能力，从而落实在课堂教学中培养学生物理学科核心素养的目的。
本文以初中物理八年级下册“探究影响摩擦力大小的因素”为例，从问题引导猜想、理解原理、实验器材选择、实验操作、实验数据处理与实验结论分析、改良实验等多个方面说明问题引导下的实验探究教学。
2 问题引导理解原理培养物理观念发展思维能力
实验原理的理解对于实验教学而言十分重要，只有理解了实验原理学生才可能掌握实验，才能做到实验原理的迁移和融会贯通。实验教学中，通过设置问题，引导学生思考，改变了填鸭式灌输实验原理的做法，有利于提升实验教学的效率。以问题为驱动，较好地调动了学生的主观能动性，提高学生课堂参与的程度，能较好地突出学生的主体地位和教师的主导作用，更重要的是有利于学生透彻理解实验原理，明白“是什么”，更清楚“为什么”，理清了实验的逻辑，促进思维能力的发展。
在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中，可设置如下问题引导学生理解实验原理。本实验中如何测出摩擦力的大小？利用了什么原理？实验操作的关键点在哪里？通过这几个问题可以让学生明白实验中，要测摩擦力需要用到弹簧测力计，但是摩擦力不能直接测量，所以需要让物体做匀速直线运动，根据二力平衡，把摩擦力的测量转化为拉力的测量。实验中最关键的操作是要让物体做匀速直线运动。
3 问题驱动引导实验过程培养科学探究能力
科学探究包括问题、证据、解释、交流等方面的要素。具体指提出科学问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、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。
3.1 问题引导猜想培养科学探究能力
物理方法的习得对学生的影响，远超过物理知识本身，若干年后，学生忘记了物理知识，但是物理方法却依然在不经意之间就用到，即学生所习得的物理方法将会成为学生的缄默知识。故而，实验教学中应该抓住一切契机向学生渗透科学方法。猜想是一种十分重要的物理方法，也是十分重要的科学探究方法。猜想不是胡思乱想，教师应该根据学生的知识基础、生活经验设计合理的物理情景，并在此基础上设问引导学生进行有理有据的猜想。
在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中，首先学生要知道需要探究摩擦力与哪些量之间的关系，这就要需要学生进行猜想。为了不让学生胡思乱想，可设计如下情景：
1.到了小组换座位的时候，当你推桌子时，桌子越重，推桌子感觉越费劲还是越轻松？
2.推着箱子在水平地面上走，地面越粗糙感觉越费劲还是越轻松？
接着追问，通过以上例子，你认为摩擦力的大小可能与哪些因素有关？通过梳理学生的猜想，分析后确定影响摩擦力大小的因素有：压力大小、接触面的粗糙程度。
3.2 问题引导实验器材选择
实验器材的合理选择是设计实验方案的重要前提。实验教学中通过设置问题，要学生思考需要什么器材，为什么要用这个器材，还可以用什么器材？问题驱动下的思考避免死记硬背实验器材的机械学习，对提升实验教学的效率，落实科学探究能力的培养大有帮助。
在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中，学生通过猜想已经知道摩擦力与接触面的?毫Υ笮 ⒔哟ッ娴拇植诔潭扔泄亍Ｋ?以，实验中需要测出摩擦力、需要改变压力、改变接触面的粗糙程度。实验器材的选取环节可以设置如下问题引导学生思考：测摩擦力的大小需要什么器材？如何增大物体与接触面的压力？如何改变接触面的粗糙程度？通过思考，学生知道：要测摩擦力需要弹簧测力计，要改变压力大小需要有配重的物体（如：钩码），需要改变接触面的粗糙程度就需要有不同的接触面（具体做法是在长木板上垫毛巾、玻璃等）。通过这些问题的思考后实验器材的选择便水到渠成。
3.3 问题引导实验操作
实验操作是实验教学的核心和关键环节，如果只是让学生按照教师的要求一步步机械地往后做，不清楚为何要这样做，这样学生的记忆会是短暂的，即使记住了学生也不会融会贯通，更不能把实验中的实验方法迁移到新的实验探究中，这样的实验教学是低效的，甚至是没有什么实质意义的。通过问题驱动思考，让学生明白实验操作背后的道理、逻辑，可以促进学生对实验原理、实验方法的理解，促进学生对实验方法的融会贯通、举一反三。 在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中，可通过如下问题引导学生思考、设计实验操作步骤。要探究摩擦力大小与压力大小、接触面的粗糙程度之间的关系，应该采用什么探究方法？引导学生得出控制变量法后，可追问如下问题：物体在水平面上匀速直线运动接触面的压力等于多少？要探究摩擦力大小与压力大小的关系，应该改变什么？如何改变？保持什么不变？要探究摩擦力与接触面的粗糙程度的?P系，应该改变什么？如何改变？保持什么不变？通过问题的思考后，引导学生得出如下操作步骤：
1.测量摩擦力大小
用弹簧测力计拉着木块使其在水平木板上沿水平方向保持做匀速直线运动，如图1所示。记下此时测力计的示数，根据学生已经学过的二力平衡容易得出：测力计的示数即为木块所受到的摩擦力的大小。
2.探究摩擦力大小与压力的关系
保持接触面不变，改变物体对接触面的压力大小。将钩码添加到木块上，重复步骤1。添加不同质量的钩码，多做几次。
3.探究摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
保持正压力不变（不增加或减少木块上的钩码质量），改变接触面的粗糙程度。
（1）将毛巾铺放到木板上，再重复步骤1。
（2）将玻璃铺放到木板上，再重复步骤1。
3.4 问题引导实验数据记录和实验结论分析
实验数据的记录、处理、分析得出结论，是一个探究实验的收官环节，也是十分重要的环节。实验教学中，不能做完实验之后教师包办代替分析得出结论。只有让学生自己分析得出结论学生的探究实验才算成功，也才能在数据分析中习得数据处理的方法，也会对实验结论记忆深刻，这样实验探究才算有意义。在这一环节，可以通过问题引导学生思考，给学生留白，把思考、分析的机会和时间还给学生，发挥学生的智慧。这样更能激发学生乐意学习的态度，激发学生学习物理、参与实验的积极性。
在“探究影响摩擦力大小的因素”实验中，可设置如下问题：请设计一个表格记录实验数据，并与你的小伙伴分享交流，看看各自的优劣，并改善。经过学生的独立设计、同伴交流，并在教师的指导下，最终呈现如下记录数据的表格（如表1）。
4 问题引导改良实验培养科学态度与责任
实验完成后可以通过问题引导，让学生思考实验探究中的不足之处，并提出改进实验方案的建议。就本实验而言，实验中最难、最关键的操作就是图1中做到保持木块做匀速直线运动。如果做不到二力平衡就不成立，摩擦力大小就不等于弹簧测力计的读数。
为了降低操作的难度，需要对实验方案进行改良。为此可以设计如下问题：本实验中最难的操作是什么？为何？怎样才能保证摩擦力与弹簧秤的拉力相等呢？二力平衡除了物体做匀速运动还可以是物体处于什么状态？你觉得如何改进实验，可保证实验数据更准确？经过这几个问题的思考，引导学生得出物体处于静止状态时，也满足二力平衡，拉力等于摩擦力，所以可以把木块用弹簧秤拉住保持静止，然后把木板从下面抽出，得出图2的改良方案。实事求是地评估原来的方案，并提出改进方案，有效渗透了科学态度与责任的培养。
