莫海浪

【摘 要】科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一，中考物理試題對(duì)初中物理教學(xué)具有重要的導(dǎo)向作用。本文以2023年廣西中考物理試題為例，結(jié)合物理課程標(biāo)準(zhǔn)分析了廣西中考物理實(shí)驗(yàn)探究題命制的理念、特點(diǎn)、評(píng)價(jià)功能和育人功能，提出物理教學(xué)應(yīng)把握科學(xué)探究?jī)?nèi)涵、重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)、涵養(yǎng)科學(xué)思維的建議。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)探究；科學(xué)思維；中考物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2023年廣西初中學(xué)業(yè)水平考試（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中考”）實(shí)行統(tǒng)一命題，其中物理學(xué)科的實(shí)驗(yàn)探究題在學(xué)科試卷中涉及內(nèi)容、所占分值比例比各地市獨(dú)立命題時(shí)相應(yīng)比例都要大，這也是2023年廣西中考物理試卷（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“物理卷”）與往年試卷變化最明顯的地方，引起了廣大物理教師的關(guān)注。物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)探究是物理學(xué)科最具學(xué)科特征的內(nèi)容，對(duì)科學(xué)探究能力的測(cè)評(píng)一直是科學(xué)教育工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。物理卷實(shí)驗(yàn)探究題的設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了廣西中考突出學(xué)科特點(diǎn)，注重物理學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，凸顯中考的評(píng)價(jià)功能和價(jià)值引領(lǐng)作用。

一、初中物理科學(xué)探究?jī)?nèi)涵解讀

在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《2011版課標(biāo)》）中，科學(xué)探究被納入課程內(nèi)容，與科學(xué)內(nèi)容并列，旨在讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行的相似的探究過(guò)程，領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，發(fā)展科學(xué)探究能力。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《2022版課標(biāo)》）進(jìn)一步提出，科學(xué)探究是物理課程應(yīng)培養(yǎng)的核心素養(yǎng)之一。顯然，物理課程標(biāo)準(zhǔn)凝練了物理課程獨(dú)特的育人功能，科學(xué)探究能力的培養(yǎng)是物理課程育人價(jià)值的重要體現(xiàn)。

1.科學(xué)探究的要素

在《2011版課標(biāo)》中，科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式，通過(guò)七個(gè)要素（提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作）提出了關(guān)于科學(xué)探究的基本要求?！?022版課標(biāo)》對(duì)上述七個(gè)要素進(jìn)一步凝練，明確科學(xué)探究主要包括問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流四個(gè)要素，具體指基于觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題，形成猜想與假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案，獲取與處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋?zhuān)约皩?duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。這使得中學(xué)階段科學(xué)探究的要素更加聚焦、清晰，在教學(xué)實(shí)踐中操作性更強(qiáng)。

2.學(xué)業(yè)質(zhì)量中的科學(xué)探究

學(xué)業(yè)質(zhì)量是《2022版課標(biāo)》新增內(nèi)容，以核心素養(yǎng)為主要維度，是對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)成就具體表現(xiàn)特征的整體描述，也是中考命題的重要依據(jù)。其中科學(xué)探究維度表現(xiàn)為：能針對(duì)一些現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)并提出要探究的物理問(wèn)題，能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)作出猜想與假設(shè)；能針對(duì)提出的問(wèn)題，運(yùn)用控制變量法等制訂比較合理的科學(xué)探究方案，會(huì)正確使用學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)所涉及的實(shí)驗(yàn)器材，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行規(guī)范、安全的實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)正確讀取和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能排除簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)故障；能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼硇畔?，?huì)用簡(jiǎn)單的圖像或表格描述信息，能通過(guò)信息比較或圖像分析發(fā)現(xiàn)其中的特點(diǎn)，進(jìn)行初步的因果判斷，形成結(jié)論并作出解釋?zhuān)荒鼙硎鑫锢韱?wèn)題，會(huì)用物理學(xué)術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、圖表等描述探究過(guò)程，說(shuō)明探究結(jié)果，撰寫(xiě)簡(jiǎn)單的科學(xué)探究報(bào)告。［1］這段文字分別對(duì)科學(xué)探究的問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流四個(gè)要素進(jìn)行了具體描述。

3.科學(xué)探究的考查路徑

在心理測(cè)量學(xué)中，考試是一種測(cè)量。能力測(cè)量主要是通過(guò)對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的外顯行為來(lái)鑒別其能力水平?？茖W(xué)探究能力的高低根據(jù)學(xué)生解決科學(xué)探究問(wèn)題時(shí)所發(fā)生的探究行為表現(xiàn)來(lái)衡量?？茖W(xué)探究的考查方式不止一種，若以紙筆測(cè)驗(yàn)進(jìn)行考查，科學(xué)探究型試題的設(shè)計(jì)必須讓學(xué)生在解答問(wèn)題時(shí)經(jīng)歷必要的探究過(guò)程，表現(xiàn)出具體的探究行為，從而鑒別其能力水平。因此科學(xué)探究型試題不能脫離探究過(guò)程來(lái)直接對(duì)知識(shí)進(jìn)行考查，這也是科學(xué)探究型試題與傳統(tǒng)試題的不同之處。國(guó)內(nèi)外關(guān)于科學(xué)探究能力水平考查模型有不少研究，在中學(xué)物理測(cè)評(píng)中的考查模型可參考表1。

二、2023年廣西中考物理實(shí)驗(yàn)探究考查的特點(diǎn)分析

1.以課標(biāo)為依據(jù)，突出科學(xué)探究主題

總體而言，物理卷嚴(yán)格依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)命題，試題結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，提高了探究性、開(kāi)放性、綜合性試題的比例。從內(nèi)容覆蓋看，除了專(zhuān)設(shè)4道實(shí)驗(yàn)探究題，在選擇題中也對(duì)實(shí)驗(yàn)探究相關(guān)要素進(jìn)行考查，具體分布見(jiàn)表2。

表2中的題目總分值為30分，一共涉及9個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)（含《2022版課標(biāo)》）和2個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際教學(xué)中，教師通常創(chuàng)造條件將重要實(shí)驗(yàn)調(diào)整為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。此外，物理卷還有意識(shí)地以教材中學(xué)生活動(dòng)的相關(guān)內(nèi)容為素材設(shè)計(jì)問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行間接考查，如第9題制作“愛(ài)心”電動(dòng)機(jī)，第20題制作簡(jiǎn)易驗(yàn)電器。物理卷對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的考查占比為全卷30%以上，符合物理課程標(biāo)準(zhǔn)中科學(xué)探究考查的要求，這也是教育部初中學(xué)業(yè)水平考試命題評(píng)估組提供的命題建議。

從考查方式與層次看，實(shí)驗(yàn)探究題較完美地體現(xiàn)了三個(gè)水平的科學(xué)探究情境。如第24、第25題完全取自教材中的實(shí)驗(yàn)，問(wèn)題情境屬于“教材原型”。學(xué)生只需熟悉教材中這些實(shí)驗(yàn)即可順利作答，相應(yīng)的能力水平為水平1（回憶）。第26題同樣源于教材實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)原實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了變通甚至轉(zhuǎn)型，問(wèn)題情境屬于“變式情境”。學(xué)生需要對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、證據(jù)獲取有深刻認(rèn)識(shí)才能正確回答，能力水平為水平2（綜合）。第27題則源于教材又不拘泥于教材，在實(shí)驗(yàn)條件的變化過(guò)程中產(chǎn)生了全新的問(wèn)題，問(wèn)題情境屬于“探索情境”。學(xué)生需要領(lǐng)會(huì)問(wèn)題實(shí)質(zhì)，進(jìn)行合理評(píng)估和論證，建立證據(jù)與結(jié)論之間的邏輯鏈，方能正確解決新問(wèn)題，顯然能力水平達(dá)到了水平3（創(chuàng)新）。由此可以看出，實(shí)驗(yàn)探究題的考查與往年廣西各地市中考試卷相比有良好的傳承，同時(shí)有更好的考查占比和層次感。這正是廣西中考統(tǒng)一命題關(guān)于依標(biāo)命題、穩(wěn)中求進(jìn)基本原則的具體體現(xiàn)。

2.聚焦真實(shí)探究，凸顯實(shí)驗(yàn)證據(jù)意識(shí)

研究表明，中考物理試題對(duì)科學(xué)探究七個(gè)要素的考查比例最高的前三項(xiàng)為分析與論證、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃，占比分別為70.2%、55.3%、43.3%。［2］其中后兩項(xiàng)在《2022版課標(biāo)》中重新整合為“證據(jù)”，這說(shuō)明“證據(jù)”是對(duì)科學(xué)探究考查最頻繁的要素。物理卷有多處突出了對(duì)實(shí)驗(yàn)證據(jù)意識(shí)的考查，下面以第11題和第26題為例進(jìn)行分析。

（2023·廣西）11.下列實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用到“控制變量法”的是（）

A.用刻度尺測(cè)量課本的長(zhǎng)度

B.比較不同物質(zhì)吸熱的情況

C.用溫度計(jì)測(cè)量溫水的溫度

D.用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量筆袋的重力

本題為單項(xiàng)選擇題，同時(shí)也是一道實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)題，看似是對(duì)實(shí)驗(yàn)中的“控制變量法”記憶性的問(wèn)題，實(shí)為側(cè)重實(shí)驗(yàn)證據(jù)的獲取，要求學(xué)生能針對(duì)提出的問(wèn)題，運(yùn)用控制變量法等制訂比較合理的科學(xué)探究方案。此題能夠較好地區(qū)分做真實(shí)驗(yàn)和做實(shí)驗(yàn)習(xí)題的兩類(lèi)學(xué)生。僅通過(guò)刷實(shí)驗(yàn)習(xí)題進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的學(xué)生，需要在自身“題庫(kù)”中檢索這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，這需要足夠強(qiáng)的記憶才能定位這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)是否需要用到控制變量法，因此答對(duì)本題的概率不高。而真正動(dòng)手做過(guò)這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)過(guò)“控制變量”，因此提取正確信息的難度大大低于做實(shí)驗(yàn)習(xí)題的學(xué)生。

（2023·廣西）26.某小組在測(cè)量液體密度的實(shí)驗(yàn)中：

（1）調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，先把______移到標(biāo)尺左端零刻度線(xiàn)處，若指針靜止時(shí)指在分度盤(pán)中央刻度線(xiàn)的左側(cè)，則應(yīng)向______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)平衡螺母，使橫梁平衡。

（2）用天平測(cè)出空燒杯的質(zhì)量，如圖1所示，質(zhì)量為_(kāi)_____g。用天平稱(chēng)量時(shí)，天平是?（選填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”）杠桿。

（3）將花生油倒入空燒杯，測(cè)出其總質(zhì)量，

再將燒杯中的花生油倒入量筒中測(cè)出其體積，但花生油太多，無(wú)法全部倒入量筒中。經(jīng)小組討論，只需增加一個(gè)步驟：用天平測(cè)出______的質(zhì)量，即可求出花生油的密度。

（4）受《天工開(kāi)物》中桔槔汲水（圖2）啟發(fā)，小組自制了“杠桿密度計(jì)”如圖3，將一輕質(zhì)細(xì)硬桿用細(xì)線(xiàn)固定在O點(diǎn)并懸掛起來(lái)，物塊固定懸掛在A(yíng)點(diǎn)，把不計(jì)質(zhì)量的礦泉水瓶裝滿(mǎn)水，用細(xì)線(xiàn)懸掛在桿上，將懸掛點(diǎn)移至B點(diǎn)，使桿在水平位置平衡。換用相同的礦泉水瓶裝滿(mǎn)不同液體，重復(fù)以上操作，在桿上可標(biāo)出懸掛點(diǎn)B1、B2、B3……對(duì)應(yīng)密度的刻度值。

①若B1點(diǎn)在B點(diǎn)的左側(cè)，則B1點(diǎn)對(duì)應(yīng)的密度ρ1與水的密度ρ水的關(guān)系是ρ1______ρ水（選填“＜” “＝”或“＞”）。

②若測(cè)得B、B2到O點(diǎn)的距離分別為l、l2，則B2點(diǎn)標(biāo)注的密度值為_(kāi)_____（用ρ水及題給字母表示）。

測(cè)量液體的密度是學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)。本題第（1）—（3）小題都是考查科學(xué)探究中的“證據(jù)”要素，其中第（1）、第（2）小題屬天平使用的常規(guī)問(wèn)題，主要考查規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作與天平讀數(shù)，第（3）小題則設(shè)置了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中很可能遇到的一個(gè)真實(shí)問(wèn)題：量筒無(wú)法全部容納花生油。實(shí)驗(yàn)情境從這里開(kāi)始發(fā)生變化，但沒(méi)有超出學(xué)生的能力水平。真正經(jīng)歷過(guò)該實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到這一真實(shí)問(wèn)題，從而印象深刻，而通過(guò)刷題、聽(tīng)實(shí)驗(yàn)、背實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)等來(lái)完成這一實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，遇到此問(wèn)題的概率不會(huì)太高，即使遇到過(guò)一兩次，也不會(huì)有深刻印象。抽樣數(shù)據(jù)顯示第（3）小題難度系數(shù)小于0.2。這有力地回答了“花那么多時(shí)間做實(shí)驗(yàn)真的有用嗎？”這個(gè)老問(wèn)題。另外，筆者在閱卷過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生的表達(dá)能力是短板，對(duì)測(cè)量“剩余花生油和燒杯”的簡(jiǎn)單表述漏洞百出。第（4）小題實(shí)驗(yàn)情境進(jìn)一步變化，從《天工開(kāi)物》中的桔槔汲水切入，融入中國(guó)傳統(tǒng)文化，在問(wèn)題設(shè)置上跨越了等臂天平測(cè)密度的思路，以非常規(guī)的方法測(cè)量液體密度，是在學(xué)生關(guān)于杠桿平衡條件的認(rèn)知基礎(chǔ)上的一道小綜合題。第（4）小題既要求學(xué)生會(huì)用所學(xué)模型（杠桿）分析常見(jiàn)的實(shí)際問(wèn)題，又對(duì)學(xué)生知識(shí)間的關(guān)聯(lián)能力、物理與數(shù)學(xué)結(jié)合能力提出一定要求。

從上述分析可以看出，物理卷突出實(shí)驗(yàn)證據(jù)的考查，著力以紙筆測(cè)試有效區(qū)分真做實(shí)驗(yàn)與不做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，努力實(shí)現(xiàn)兩類(lèi)學(xué)生在這類(lèi)試題的通過(guò)率上的顯著性差異，引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正開(kāi)展。

3.注重因果判斷，發(fā)展科學(xué)推理能力

進(jìn)行深刻的科學(xué)探究往往離不開(kāi)科學(xué)思維。事實(shí)上，國(guó)外有不少學(xué)者直接將科學(xué)思維和科學(xué)探究合并起來(lái)，這也說(shuō)明，進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)時(shí)，常常需要結(jié)合科學(xué)思維來(lái)完成。如科學(xué)探究的“解釋”“交流”要素，基于證據(jù)進(jìn)行初步的因果判斷，形成結(jié)論并作出解釋?zhuān)约皩?duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思等，這些過(guò)程離不開(kāi)分析、綜合、歸納、推理等方法的具體運(yùn)用，離不開(kāi)通過(guò)科學(xué)推理對(duì)不同信息、觀(guān)點(diǎn)和結(jié)論的檢驗(yàn)與修正。物理卷第27題清楚地詮釋了這一觀(guān)點(diǎn)，以下作簡(jiǎn)要分析。

（2023·廣西）27.實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將燈泡L2的玻璃外殼碰碎。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)L2幾乎不發(fā)光，與其串聯(lián)的燈泡L1不僅沒(méi)有熄滅，反而更亮。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后的電路如圖4，L1和L2都標(biāo)有“2.5V 0.3A”字樣。

針對(duì)上述現(xiàn)象，探究下列問(wèn)題：玻璃破碎后，L2的燈絲電阻發(fā)生了什么變化？玻璃外殼究竟起什么作用？

（1）玻璃外殼破碎前L2的電壓和電流分別為1.20V和0.20A；玻璃外殼破碎后，兩端的電壓變?yōu)?.40V，通過(guò)的電流變?yōu)槿鐖D5所示，則電流為_(kāi)_____A。初步分析可知：玻璃破碎后，L2電阻______（選填“變大”或“變小”）。

（2）為進(jìn)一步探究玻璃外殼破碎后L2電阻變化特點(diǎn)，對(duì)L1、L2的電流和電壓進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表3。分析發(fā)現(xiàn)，L1的電阻______（選填“大于”或“小于”）玻璃外殼破碎后L2的電阻。

（3）實(shí)驗(yàn)中，對(duì)著L2吹氣，發(fā)現(xiàn)L2兩端電壓突然變小、電流突然變大，說(shuō)明吹氣加快L2燈絲表面空氣流速，加快其散熱速度，從而使燈絲電阻變小。由此推斷，燈絲的電阻大小與______有關(guān)，玻璃外殼可能起到______的作用。

（4）細(xì)心的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，燈絲呈螺旋狀，于是提出新的問(wèn)題：為什么將燈絲設(shè)計(jì)成螺旋狀？你認(rèn)為這樣設(shè)計(jì)的目的是①______；②______。

用伏安法測(cè)電阻是學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)。試題由伏安法測(cè)電阻切入，全面考查了科學(xué)探究的幾個(gè)要素。題目以“不慎將燈泡L2的玻璃外殼碰碎”為素材，在學(xué)生熟悉的情境中下功夫，創(chuàng)設(shè)新的探索情境，引發(fā)學(xué)生思考，實(shí)驗(yàn)的邏輯性強(qiáng)，逐層深入。第（1）小題主要考查科學(xué)探究中的“證據(jù)”：讀取數(shù)據(jù)。第（2）、第（3）小題側(cè)重考查“解釋”：通過(guò)信息比較發(fā)現(xiàn)其中的特點(diǎn)，進(jìn)行初步的因果判斷，形成結(jié)論。第（4）小題側(cè)重考查“交流”：用物理學(xué)術(shù)語(yǔ)描述實(shí)驗(yàn)探究后的結(jié)果，呈現(xiàn)自己的觀(guān)點(diǎn)。

第（1）、第（2）小題是常規(guī)問(wèn)題，學(xué)生對(duì)此相對(duì)熟悉，抽樣分析表明學(xué)生得分較好。其中第（2）小題要求學(xué)生對(duì)測(cè)量的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，提取出L1和L2的電阻變化趨勢(shì)，得出結(jié)論。這是科學(xué)思維中典型的歸納推理。從第（3）小題起，問(wèn)題逐漸開(kāi)放，考查學(xué)生識(shí)別證據(jù)與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系。如第（3）小題，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生關(guān)注“對(duì)著L2吹氣，發(fā)現(xiàn)L2兩端電壓突然變小、電流突然變大”的細(xì)節(jié)，剖析真實(shí)原因，合理使用證據(jù)，應(yīng)用歐姆定律將其原因與L2燈絲電阻變小的結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)，進(jìn)行因果判斷，做出正確解答。

第（4）小題是前面研究過(guò)程的延續(xù)，進(jìn)一步創(chuàng)新探究情境，基于燈絲呈螺旋狀的事實(shí)提出問(wèn)題，要求學(xué)生對(duì)“燈絲設(shè)計(jì)成螺旋狀”的原因進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合前面實(shí)驗(yàn)研究，闡明自己的觀(guān)點(diǎn)。第27題與第26題在問(wèn)題設(shè)計(jì)上有相似之處，層層遞進(jìn)，由淺入深，逐漸強(qiáng)化科學(xué)思維在科學(xué)探究中的作用，考查的科學(xué)探究能力水平逐漸提高，不同小題區(qū)分不同的學(xué)生群體。

科學(xué)探究不是物理核心素養(yǎng)中孤立的一條，它與物理觀(guān)念、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任共同形成核心素養(yǎng)的有機(jī)整體，各維度各有側(cè)重、相互聯(lián)系、相互促進(jìn)、相輔相成。上述分析提示我們，科學(xué)探究與科學(xué)思維二者并沒(méi)有絕對(duì)的界限，解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，通常同時(shí)用到。

4.增強(qiáng)試題開(kāi)放度，刻畫(huà)學(xué)生思維層次

實(shí)驗(yàn)探究題有多種開(kāi)放類(lèi)型，如實(shí)驗(yàn)條件開(kāi)放型（不限制實(shí)驗(yàn)條件）、操作方法開(kāi)放型（不限制操作方法）、目標(biāo)開(kāi)放型（不限制目標(biāo)結(jié)果）等。不提供備選信息，是試題開(kāi)放性的特征之一。物理卷第26（3）題和第27（3）、第27（4）題是實(shí)驗(yàn)探究題開(kāi)放性的典型代表。對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)要分析如下。

第26（3）題在花生油無(wú)法全部倒入量筒的背景下，要求學(xué)生用現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)操作來(lái)解決問(wèn)題，屬于操作方法開(kāi)放型。如前所述，由于沒(méi)有備選答案，學(xué)生的表述漏洞百出，反映了學(xué)生表達(dá)能力的欠缺。第27（3）、第27（4）題的回答不涉及實(shí)驗(yàn)問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)操作，而是對(duì)實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生的結(jié)果多方位地評(píng)估，屬于目標(biāo)開(kāi)放型。學(xué)生的作答反應(yīng)與第26（3）題類(lèi)似。對(duì)于第27（3）題，即便在題干提供了提示性參考信息的情況下，不少學(xué)生填答仍不能聚焦到問(wèn)題上。第27（4）題的開(kāi)放程度更高，學(xué)生的回答更體現(xiàn)了不同的能力水平，有答非所問(wèn)的，有基本能針對(duì)題目指向的問(wèn)題對(duì)象燈絲進(jìn)行回答的，有結(jié)合燈絲結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的工作效果和安裝使用兩方面完整回答的。

第27題的設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)探究題中代表了試題設(shè)計(jì)的一個(gè)方向：基于具體的實(shí)驗(yàn)情境，從熟悉的事實(shí)、現(xiàn)象中深挖問(wèn)題，在學(xué)生認(rèn)知水平層面上將題目的開(kāi)放性體現(xiàn)出來(lái)，試圖展現(xiàn)出不同學(xué)生的科學(xué)探究和科學(xué)思維水平。這一點(diǎn)也與國(guó)家義務(wù)教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)、國(guó)際著名的大型測(cè)評(píng)項(xiàng)目的試題設(shè)計(jì)理念一致，值得教師進(jìn)一步分析和研究，并有針對(duì)性地調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

提高開(kāi)放性試題比例是教育部對(duì)提高中考命題質(zhì)量的要求之一，這同樣是對(duì)實(shí)驗(yàn)探究題提高開(kāi)放性的要求。在以往考試中，常見(jiàn)通過(guò)隱藏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，增加所需知識(shí)點(diǎn)數(shù)量和計(jì)算步驟的復(fù)雜程度來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)試題，以區(qū)分學(xué)生的思維層次，這會(huì)誤導(dǎo)師生對(duì)科學(xué)探究素養(yǎng)的理解。物理卷第26、第27題通過(guò)開(kāi)放性設(shè)計(jì)破解了這一問(wèn)題，對(duì)教師更好地理解科學(xué)探究的內(nèi)涵有很好的導(dǎo)向作用。

三、教學(xué)建議

1.把握科學(xué)探究?jī)?nèi)涵，突出探究素養(yǎng)設(shè)計(jì)

在教學(xué)實(shí)施中，實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究素養(yǎng)真正落地的前提有兩點(diǎn)，一是教師準(zhǔn)確把握科學(xué)探究的本質(zhì)，二是教師有針對(duì)性地做好教學(xué)設(shè)計(jì)?！?022版課標(biāo)》將科學(xué)探究從原來(lái)的課程內(nèi)容提升到核心素養(yǎng)，將原來(lái)的七個(gè)要素凝練為四個(gè)要素，教師需要結(jié)合原有理解對(duì)科學(xué)探究進(jìn)行再認(rèn)識(shí)。教師除了以課程標(biāo)準(zhǔn)為綱，對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一字一句仔細(xì)研讀，還可以結(jié)合課程專(zhuān)家對(duì)物理課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀深入學(xué)習(xí)。教師只有真正領(lǐng)會(huì)了科學(xué)探究的內(nèi)涵，才能在教材中挖掘出更豐富的科學(xué)探究要素。比如，教材在給出“光在同種均勻介質(zhì)中沿直線(xiàn)傳播”這一規(guī)律時(shí)，只提供了光在空氣和水中沿直線(xiàn)傳播的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，然后以“更多實(shí)驗(yàn)表明”進(jìn)行歸納。有些教師也就照本宣科地演示上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，并給出光的傳播規(guī)律，接著進(jìn)行大量的規(guī)律運(yùn)用練習(xí)。實(shí)際上教材留給了我們足夠的教學(xué)設(shè)計(jì)空間：這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)提供的證據(jù)充分嗎？能支持結(jié)論了嗎？空氣和水能代表所有介質(zhì)嗎？……如果教師理解了學(xué)業(yè)質(zhì)量中對(duì)科學(xué)探究的具體描述，就能意識(shí)到這正是培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)的良好素材。教師可以將它融入科學(xué)探究教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行有側(cè)重地設(shè)計(jì)，課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生扎實(shí)地經(jīng)歷從證據(jù)到結(jié)論的“解釋”過(guò)程。長(zhǎng)此以往，學(xué)生在面對(duì)真探究時(shí)自然而然要評(píng)估證據(jù)鏈?zhǔn)欠裢暾@正是具備科學(xué)探究素養(yǎng)的表現(xiàn)，也能幫助學(xué)生在科學(xué)探究的考查中獲得好成績(jī)。

2.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生親歷科學(xué)探究

科學(xué)探究試題的命制依標(biāo)命題，緊扣物理課程標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究試題模塊分布均衡，且大部分科學(xué)探究試題的素材源于課堂教學(xué)、課外活動(dòng)、小制作等學(xué)生熟悉的情境。教師要用好、用活物理教材。《基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革深化行動(dòng)方案》明確要求聚焦核心素養(yǎng)導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)。國(guó)家義務(wù)教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在科學(xué)課上學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的頻次與其科學(xué)成績(jī)成正相關(guān)。充分重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要注意以下幾點(diǎn)。（1）保證實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)。（2）不以模擬實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)室、動(dòng)畫(huà)視頻、講實(shí)驗(yàn)、做實(shí)驗(yàn)題代替動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。這在電腦網(wǎng)絡(luò)和媒體資源如此豐富的背景下，對(duì)教師來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的考驗(yàn)，畢竟播放一個(gè)視頻比自己親自上陣輕松多了，但動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的效果是其他手段難以比擬的。以“加熱使鋼針消磁”這個(gè)小實(shí)驗(yàn)為例，筆者在一次觀(guān)摩賽課活動(dòng)中注意到，多數(shù)教師是通過(guò)播放現(xiàn)成視頻呈現(xiàn)的，學(xué)生表現(xiàn)為目不轉(zhuǎn)睛地看，表情有點(diǎn)興奮。而當(dāng)一位教師花了僅僅比播放視頻多一點(diǎn)的時(shí)間來(lái)現(xiàn)場(chǎng)演示時(shí)，學(xué)生不由自主地發(fā)出驚嘆，甚至有學(xué)生直接站起來(lái)觀(guān)察，我們可以設(shè)想如果是學(xué)生自己動(dòng)手來(lái)完成這個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)會(huì)給他們留下怎樣的印象。（3）盡量讓學(xué)生親自經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程。也許教師會(huì)有所顧慮，認(rèn)為一節(jié)課時(shí)間往往不足以充分地完成科學(xué)探究的各個(gè)要素，并且學(xué)生經(jīng)常會(huì)出亂子不好控制。應(yīng)該明確，一個(gè)實(shí)驗(yàn)不是平均分配精力在科學(xué)探究的四個(gè)要素上，一般一個(gè)實(shí)驗(yàn)只需要側(cè)重一兩個(gè)要素即可。只要明確了一個(gè)實(shí)驗(yàn)的研究側(cè)重點(diǎn)，教學(xué)設(shè)計(jì)就可以把學(xué)生可能出現(xiàn)的問(wèn)題限定在一個(gè)可控范圍之內(nèi)。學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題才是真問(wèn)題。學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)操作，解決真問(wèn)題，長(zhǎng)期積累才能形成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，即學(xué)生能規(guī)范、安全、合理地操作及靈活地解決實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）中遇到的各類(lèi)問(wèn)題。

3.涵養(yǎng)科學(xué)思維，助力科學(xué)探究能力提升

基于物理學(xué)科的關(guān)鍵能力是以物理概念和規(guī)律為載體的科學(xué)思維和科學(xué)探究，這就要求我們以整體的眼光來(lái)看待科學(xué)探究。如前文所述，由于科學(xué)思維與科學(xué)探究的特殊關(guān)聯(lián)，科學(xué)探究活動(dòng)中有科學(xué)思維的支撐才能順利而有深度地完成，科學(xué)思維的養(yǎng)成對(duì)科學(xué)探究能力的提高有莫大幫助。在進(jìn)行物理概念教學(xué)時(shí)，第一階段往往要經(jīng)過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境使學(xué)生獲得直接感知，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工，形成物理概念。例如，對(duì)于“平面鏡成像”一課，教師一般是以描述生活經(jīng)驗(yàn)、展示圖片（視頻或動(dòng)畫(huà)）、演示小魔術(shù)等諸多素材引導(dǎo)學(xué)生歸納平面鏡成像的共同特征。像這樣從經(jīng)驗(yàn)中概括、提煉事物的共同屬性，抽象事物的本質(zhì)，就是科學(xué)推理中的歸納推理，這種歸納推理在科學(xué)探究對(duì)證據(jù)進(jìn)行解釋時(shí)是不可或缺的，因?yàn)榉治鰯?shù)據(jù)得出結(jié)論本身就涉及了歸納推理。教師常將實(shí)驗(yàn)探究等同于科學(xué)探究，很多情況下是可以的，但應(yīng)該注意并非只有做實(shí)驗(yàn)才是探究，科學(xué)探究比實(shí)驗(yàn)探究的外延大。因此，當(dāng)教師組織學(xué)生進(jìn)行非實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)活動(dòng)中的信息進(jìn)行歸納，利用證據(jù)進(jìn)行論證形成自己的看法時(shí)，同樣要注重融入科學(xué)探究中的“證據(jù)”“解釋”等要素，促使學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)探究雙向而行，共同提高。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］廖伯琴，董源莉，廖文婧.從中考物理試題看對(duì)科學(xué)探究能力測(cè)試的探索［J］.物理教學(xué)探討，2023（7）：1-8.

（責(zé)任編輯：羅小熒）