初中物理实验教学中学生科学探究能力的培养路径

引言

物理学科的本质在于探索自然现象背后的规律，其知识体系的建立根植于观察与实验。初中阶段作为学生系统接触物理学的起点，实验教学承担着启蒙与奠基的双重功能。然而，长期以来，实验教学多以验证性实验为主，侧重于操作规范与结果呈现，忽视了学生在探究过程中的主体地位与思维参与。这种教学模式虽有助于知识的巩固，却难以有效激发学生的探究兴趣与创新能力。科学探究能力不仅包括基本的实验操作技能，更涵盖提出问题、形成假设、设计实验、分析数据、得出结论及反思评价等综合素养。

一、科学探究意识的激发与内化机制

（一）问题情境的创设与认知冲突的诱发

科学探究的起点源于问题的发现与提出。在初中物理实验教学中，若直接呈现实验目的与步骤，学生易陷入机械模仿的被动状态，缺乏探究动机。因此，教师需通过精心设计的问题情境，激发学生的认知冲突，促使其主动思考。例如，在“光的折射”教学中，可展示筷子在水中“弯折”的现象，引导学生质疑“为何视觉与实际位置不符”，从而自然引出探究主题。此类情境应贴近学生生活经验，具备直观性与迷惑性，使其在“熟悉中见陌生”，产生探究欲望。情境的创设需避免过度引导，应保留适度的开放性，允许学生从不同角度提出问题，保护其好奇心与质疑精神。

（二）探究动机的持续性维持与内在化

探究意识的形成并非一蹴而就，需在教学过程中持续强化。初中生的注意力易分散，探究热情可能随实验复杂度增加而减退。为此，教师应构建阶梯式的问题链，将大问题分解为层层递进的小问题，使学生在逐步解决的过程中获得成就感，维持探究动力。例如，在“影响浮力大小的因素”探究中，可依次提出“物体沉浮与质量有关吗？”“与体积有关吗？”“与液体种类有关吗？”等问题，引导学生逐项验证。同时，应鼓励学生记录探究过程中的困惑与灵感，建立个人探究日志，促进元认知发展。通过过程性评价与正向反馈，帮助学生将外部驱动转化为内在探究兴趣，实现探究意识的内化。

二、探究过程的结构化设计与实施优化

（一）实验设计能力的引导性培育

科学探究的核心在于自主设计实验方案，而非简单执行既定流程。在传统教学中，实验步骤往往由教材或教师预先设定，学生只需按图索骥，缺乏设计思维的锻炼。为此，应转变教学策略，将实验设计环节前置并突出。例如，在“测量小灯泡的电功率”实验前，可组织学生讨论：“如何测量？需要哪些器材？电路如何连接？变量如何控制？”通过小组协作与头脑风暴，鼓励学生提出多种方案，并进行可行性分析与优化。教师在此过程中扮演引导者角色，通过提问与提示，帮助学生明确控制变量法、等效替代法等科学方法的应用逻辑。此过程不仅提升学生的方案设计能力，也深化其对物理原理的理解。

（二）数据处理与结论推导的思维深化

实验数据的收集仅是探究过程的一部分，更重要的是对数据的分析与解释。初中生常将数据处理简化为计算或绘图，忽视其背后的物理意义。教学中应强调数据的批判性审视，引导学生识别异常数据、分析误差来源，并探讨数据与假设之间的逻辑关系。例如，在“探究电流与电压关系”实验中，若某组数据偏离线性趋势，应引导学生思考：“是测量误差？接线松动？还是实验条件未控制好？”通过此类反思，培养学生严谨的科学态度。结论的得出应建立在充分证据基础上，避免武断概括。教师可设计“证据－推理－结论”三段式表达模板，训练学生用逻辑语言表述探究结果，提升其科学论证能力。

三、探究思维的系统性建构与迁移拓展

（一）科学思维模式的显性化教学

科学探究能力的背后是特定的思维方式，如模型建构、推理演绎、批判性思维等。这些思维往往隐含于探究过程中，若不加以显性化引导，学生难以自觉掌握。在实验教学中，教师应有意识地揭示思维过程，将“黑箱”变为“透明箱”。例如，在“探究凸透镜成像规律”时，可引导学生构建“物距－像距－焦距”三者关系的思维模型，并用图示或表格呈现其变化规律。通过反复练习，使学生掌握从具体现象抽象出物理模型的能力。同时，应鼓励学生对他人方案进行评价，提出改进建议，培养其批判性思维。思维的显性化不仅提升探究效率，也为后续学习奠定方法论基础。

（二）探究能力的跨情境迁移与应用

科学探究能力的价值在于其可迁移性。学生若仅能在特定实验中应用所学方法，而无法应对新问题，则能力发展仍显局限。因此，教学设计应注重创设非典型性或开放性问题，挑战学生的迁移能力。例如，在学习“杠杆平衡条件”后，可提出“如何用一把刻度尺和已知质量的硬币测量一枚未知质量钥匙的质量？”此类问题无标准答案，需学生自主设计实验方案，整合已有知识与技能。此外，可鼓励学生参与课外探究项目，如“家庭节能方案设计”“校园噪声测量”等，将物理探究延伸至真实生活场景。通过多样化任务的挑战，促进探究能力从“学会”向“会学”转变，实现深度学习。

结论

通过创设真实问题情境激发探究意识，重构实验教学流程以优化探究过程，并显性化科学思维以促进能力迁移，能够有效提升学生的探究素养。教师需从知识传授者转变为学习引导者，赋予学生充分的探究自主权，使其在实践中经历完整的科学探究循环。唯有如此，实验教学才能真正成为学生科学思维成长的沃土，为其终身学习与创新能力发展奠定坚实基础。

参考文献：

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