增量提质：在物理常态课堂中落实科学探究素养
摘??要：落实科学探究素养需要“增量”和“提质”，但高中物理教材关于科学探究的渗透特点是明线少暗线多，因此教师必须对教材进行二度开发。教师可从课时数量上将科学探究的课堂样态划分为单课时样态和单元样态，以更精确地发现或挖掘教材暗线上的科学探究价值，开发更多的科学探究案例。然后，以此为基础，从夯实科学探究教学过程出发，以科学思维为中心，以学生为主体，提供充分的时间，保障科学探究的深度开展。
关键词：科学探究;课堂样态;物理教学
当前，以科学探究形式开展的教学仅限于教材中明确标明“探究”的内容，而且往往是走形式，缺乏深度体验。因此，落实科学探究素养需要“增量”和“提质”。“增量”就是增加科学探究的数量，让学生经历充分的科学探究过程;“提质”就是提高科学探究教学过程的实效，引领学生深度体验，避免走形式。高中物理教材虽然整体上是以探究的思路展开的[1]，然而其关于科学探究的渗透具有明线少暗线多的特点，且明线上粗枝大叶，暗线上形散意不散，因此教师必须对教材进行二度开发。下面，笔者重点谈两个策略。第一个是“增量”，即认识科学探究的课堂样态，从教材暗线上开发更多的科学探究案例。第二个是“提质”，即夯实科学探究教学过程，提升实效，避免走形式。
一、增量：认识科学探究的课堂样态
从课时数量上，笔者将科学探究的课堂样态划分为单课时样态和单元样态。认识科学探究的课堂样态，就能发现或挖掘教材暗线上的科学探究价值，开发更多的科学探究案例。
（一）單课时样态
科学探究的单课时样态就是在1个课时以内呈现完整的或主要的科学探究要素（问题、证据、解释和交流），适合的教学内容有两类：物理学史类和采集证据容易（耗时少）类。
1.物理学史类
不少物理学史教学内容，比较完整地介绍科学家的科学探究过程，使学生体验科学探究的主要要素，了解科学探究的大致程序，习得科学探究的形式。例如，伽利略对自由落体运动的研究。伽利略首先通过逻辑推理对亚里士多德的观点提出质疑并发现问题，再通过推理判断轻重物体下落一样快，然后通过比萨斜塔实验验证。在此基础上进一步提出新问题：自由落体运动的性质及其规律是什么？最后设计实验并结合逻辑推理，探究自由落体的规律。又如，伽利略对运动原因的研究，牛顿发现万有引力定律的思路，原子结构模型的探究等，都可以在1个课时内呈现完整的探究要素及基本的探究流程。
2.采集证据容易类
哪些教学内容的科学探究采集证据容易呢？一是理论探究，证据是理论证据;二是简单的实验探究，证据主要通过教师演示实验获得。
【案例1】功的计算公式科学探究
运用具体情境，复习初中功的计算。在此基础上，呈现新情境（图略）。提出任务：请计算F的功。
任务导引：（1）完成此任务所面临的困难是什么？把它描述成一个有待解决的问题;（2）回顾初中所学功的知识，联系高中相关知识，找到解决问题的证据;（3）运用证据，通过推理得出结果，并作出解释;（4）先独立思考3分钟，然后相互交流讨论3分钟，完成任务限时6分钟。
学生由初中已经掌握的两种特殊情形的功的计算，联想并运用高中所学力的分解或位移分解这一理论证据，再通过推理解决问题，完成任务。
【案例2】弹力产生条件实验探究
第一步：观察和体验三个明显形变的弹力相互作用的实例，归纳出弹力产生条件。第二步：呈现微小形变的实例，生成问题“形变是否是必要条件”。第三步：假设此条件仍适用新实例，设计微小形变放大实验验证。这个实验主要由教师设计并准备好，课堂上主要由教师演示。
以上两个案例所用时间都小于1个课时，却能将科学探究的主要要素都体现出来。
（二）单元样态
采集证据耗时较长的教学内容，如以学生为主做实验并收集证据，单课时就不能呈现完整的科学探究要素，需要从单元视角，以科学探究为主题，将多课时教学内容统整为一个单元，从整体上把握各个课时体现的要素。需要注意的是，多个课时必须各有侧重且密切联系，以形成完整的科学探究学习历程。这就是科学探究的单元样态，它一方面要避免无视科学探究，一方面要避免一节课只顾要素形式而忽视过程实质，其主旨在于既将科学探究要素各个击破、深度落实，又从整体上体验领会科学探究之形。
【案例3】匀变速运动规律探究
从单元视角看，人教版普通高中教科书《物理》（以下简称“新教材”）必修第一册第二章把对匀变速运动规律的探究分成3节课。第1节是“实验：探究小车速度随时间变化的规律”，第2节是“匀变速直线运动的速度与时间的关系”，第3节是“匀变速直线运动的位移与时间的关系”，这3节合起来构成了对匀变速直线运动规律的完整的科学探究过程。第1节完成问题和证据要素，第2节和第3节完成解释与交流要素。第1节的实验，其实就是第2节和第3节的实践情境，基于实验数据所作的速度图像就是第2节和第3节的教学情境。
二、提质：夯实科学探究