以“探究滑动磨擦力的大小跟什么诱因有关”实验为例
摘要：科学探究能力是数学学科核心素质的重要诱因，化学实验教学是培养中学生科学探究能力重要途径。中学中学生因为身心发展特征还没有产生较强的化学观念，科学思维能力也较弱，因而中学化学实验教学须要在迸发和保持中学生探究兴趣、合理的设计实验探究过程操作难度、保证充足的实验探究时间、注重中学生过程体验等培养科学探究能力策略
关键词：科学探究能力；化学实验教学；策略
在当前的数学教学中，培养中学生的数学核心素质无疑是最大的亮点。中学生的数学核心素质主要包括：数学观念、科学思维、科学探究、科学心态与责任四个要素。就数学教学过程看，化学实验教学在培养中学生科学探究能力方面起到不可取代的作用，因而，作为小学数学班主任要明晰化学实验教学的重要性。
一、科学探究能力
“科学探究能力是指以科学思维为核心、包含若干关键要素的问题解决过程。这个过程包括：提出数学问题，产生猜测与假定，设计探究活动，获取和处理信息，基于证据得出推论并做出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思等要素，并根据问题情景的不同而具有一定的灵活性”北京师范学院化学学郭玉英院长这样给科学探究能力定义。
《义务教育数学课程标准(2011)》在课程理念中提出“注重采用探究式教学方式，让中学生经历探究过程，学习科学探究方式，培养其创新精神和实践能力”。
由此可见，科学探究能力重视的是“实验和实践”。但传统的中学化学实验教学受困于教学时间和中学生能力的问题，通常都是趋于于方式化，尤其在应试教育的当前数学教学，基本上的流程就是：老师演示、学生模仿、老师总结实验推论。甚至还有以讲实验替代中学生实验的现象，这种化学实验教学方法很难培养中学生的科学探究能力。
怎么能够有效借助化学实验教学来培养中学生的科学探究能力呢？
二、初中中学生在科学探究能力上存在的问题
1.中学中学生还没有完善数学观念。
主要彰显在提出问题环节，不能发觉或则提出合理的数学问题，生活中的前概念或则习惯让中学生难以发觉问题。例如引入磨擦力的大小时，让中学生体验了两个活动(如图1)，之后让中学生思索能不能发觉哪些数学问题，普遍中学生说不下来。
她们不会从机械运动和力关系方面进行思索，或则说没有数学观念，只能按照自己的直觉、经验来思索。
2.中学中学生科学思维能力较弱
科学思维能力是运用数学知识和办法解决数学问题的必备能力。中学中学生局限于她们的成长特性，难以进行严谨和科学的推理以及设计。
例如在设计“探究滑动磨擦力的大小跟什么诱因有关”的环节，通过上面的引导和剖析，中学生早已晓得了磨擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程有关，至于怎样科学地设计探究实验还是未能独立完成。
3.中学中学生获取和处理信息能力较弱
因为中学生对实验的目的理解不深，常常只是机械的模仿班主任所演示的操作过程，至于要从实验过程获得什么有用的信息并记录出来，更不晓得用哪些方式去处理那些信息，造成实验教学目的难以达成。
例如本实验过程中要求中学生一边水平匀速直线带动铁块运动，同时还要记录弹簧测力计的示数，常常中学生做下来只是竭力的完成匀速带动过程而没有记录数据，再重复实验时认真读数，常常又忽视匀速直线运动这一要素。最后虽然勉强把老师所给表格的数据填好，等老师来讲如何进行数据处理。
三、通过化学实验教学培养中学生科学探究能力的策略
1.充分迸发并保持中学生进行科学探究的兴趣
兴趣是最好的老师，只有当中学生对所探究的问题有了探究的兴趣，就能迸发出中学生进行科学探究的欲望。
在引入“探究滑动磨擦力的大小跟什么诱因有关“实验时，设计了一个小游戏，我打算了一个装满水的饮料瓶，置于一盆香皂液中，请中学生来试，看谁能用一只手把酒壶捞下来，并给奖励。中学生纷纷上来试，氛围挺好，中学生的兴趣也很浓烈，最后提出一个问题：为何这个杯子很难捞下来？
然而从实践中来看，中学生此时所形成的兴趣不足以维持她们进行接出来要做的实验，假如马上就步入实验环节，中学生的兴趣也会很快消失，于是我再设计了一个全体中学生都能自己体验的小活动。先让中学生把手按在课桌面上，使劲下压，往前推进手指，让中学生体验到磨擦力的存在(磨擦力的概念后面早已学到)，再观察手上的胸肌形状变化情况，从力能使物体形状发生改变上，进一步认识磨擦力的存在。之后用同样方式再让中学生减小压力，再度觉得和观察，最后给中学生桌面上滴一滴洗洁精，再用朋友的体会一下。此时有中学生早已猜测到磨擦力的大小应当跟压力大小和接触面的粗糙程有关系，再借助小组讨论的形式让每位中学生都产生共识。
最后再掏出我事先打算好的小字条，演示一个小实验，如图2所示，用夹在书中的字条渐渐带动书在桌面上联通，再逐步把书降低，试一试可以带动几本书而字条不断，同样在玻璃板上试一次。设计这个实验的目的一方面是更进一步让中学生确认确实压力大小和接触面的粗糙程度会影响磨擦力的大小，同时也隐藏着为接出来引导中学生设计实验做铺垫。
以上的引入设计从中学生生活入手，再逐步把中学生的注意力引向本次实验教学的目的，层层深入，目标逐渐清晰，增加了中学生思索难度，迸发并保持中学生进行科学探究的兴趣。
2.通过合理设计，也减少中学生实验操作的难度
中学生进行实验探究的目的是通过实验来学习数学，经历探究过程探究二力平衡实验反思，思维过程，培养科学探究能力，之后在探究过程中建立数学观念，由此而提高数学学科核心素质。
高中中学生的设计和动手探究能力都有限，所以在进行实验探究时，重点是给中学生渗透科学思想、方法，培养科学探究能力。因而在实验教学中以下几个方面须要注意。
第一：要充分注重实验设计环节
通过小组讨论、老师的合理引导让中学生认识到为何要进行这个探究实验？应当如何能够完成探究活动？须要在探究活动中获得什么信息等等。
在本次实验学生很快讨论完并告诉我：这个实验须要探究磨擦力和压力大小、接触面的粗糙程度是否有关。之后我设计一系列的问题：
问题1：如何检测磨擦力？(后面早已学过，目的是加强)
问题2：磨擦力既跟压力大小有关，也跟接触面的粗糙程度有关，要如何探究才科学合理？
问题3：如何改变压力大小？要做几次？为何？
问题4：如何改变接触面的粗糙程度？要做几次？为何？
问题5：实验中要观察哪些现象？要记录哪些数据？如何记录？
问题6：最后如何剖析数据能够得出推论？
只有当中学生全部消化这种问题以后，才算是对这个实验有了真正的理解，能够达成培养科学探究能力的目的。
第二：合理设计教学，增加实验操作的难度
本次实验中最大难度是拉铁块运动时要做到匀速直线，对于中学生来讲很难做到，常常等铁块静止时读数。按照中学的器材，我把实验器材稍做改动(如图3)，改过以后，稍容易操作，实验疗效好了好多。
其次我把实验借助任务卡的让中学生完成，未完成一项任务后，再发放下一项的任务卡。
任务一：合理推测滑动磨擦力的大小跟什么诱因有关，并给出理由。
任务二：设计一个探究滑动磨擦力大小实验方案。
任务三：选择器材。
任务四：探究滑动磨擦力的大小跟压力大小的关系。
任务五：探究滑动磨擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系。
任务六：剖析处理所记录的数据。
任务七：总结归纳。
通过这些方法，分解了整个实验探究过程，从中学生角度看，完成一项任务才能体验到成功乐趣，也照料到了中学生之间的差别，同时也迸发她们进一步探究的意识，让她们能更积极主动的参与到探究过程中。
第三：不要过于指出考试的考点
我们传统的实验方式如图4中甲，但外出听课常常可以看见老师们会掏出图4中乙，甚至丙的实验方式，很显著就是把考试的考点强硬的加进来，表面上看上去可能中学生懂了探究二力平衡实验反思，实际上疗效还是要打个大问号。教材经过这么多次更改，为何传统的实验方式依旧保留？自然有其中的道理。比如在图4乙中，想要弄明白为何要采用这些方式要用到：二力平衡的知识、相对运动的知识、作用力与反斥力的知识，丙图中还要用到定滑轮的知识，除了那些知识还没有学过，虽然学过要应用这种知识解决这个问题，一节课的时间都不够。
对于高中中学生，要想能保持她们科学探究的兴趣，必须基于她们的能力来设计和进行实验，引导中学生自己发觉、提出、探究解决问题，指出中学生的亲身体验过程，真研究。尽管传统实验方式可能偏差较大，但简单、直观、易操作，容易激励中学生参与到这个探究活动中来，只有这样就能把学生的科学探究能力培养落到实处。
3.给中学生充足的探究实验时间
对于小学中学生，从猜测与假定到最后的评估与交流各个环节都要留给中学生充足的思索、活动时间，否则没有经过思想的探究都是轻浮的。中学生被老师牵着走马观花，渐渐丧失兴趣，也丧失了数学探究实验应有的功能。倘若能保证中学生充分经历实验、体会到本实验的科学思想方式，这么她们的数学观念会在实验探究过程产生，科学探究能力素质就会渐渐提高。
4.尊重中学生的个体差别，重视过程评价
化学实验教学的目的是通过参与，让中学生感受化学规律的是怎样通过实验研究，怎么搜集、处理信息。因而学会在生活中去发觉、处理问题的方式和能力，使自己的核心素质建构上去。不同的中学生，通过实验探究体验，达到了数学观念、科学思维能力的提高、科学探究能力的提升，实验教学的目的也就达到了。
四、结束语
科学探究能力培养似乎不局限于化学实验教学，但化学实验教学是培养中学生科学探究能力最主要的阵地。作为老师首先要理解化学实验教学的功能，它并不是由于考试占的分数多才重要；其次老师也要深入研究每位化学实验的原理和本质，设计出更能迸发和保持中学生探究兴趣、培养中学生科学探究能力的教学方案。有了以上的认识，化学实验教学能够实现从考点教学转移到科学探究能力培养，落实数学学科核心素质的培养上来。
参考文献：
[1]《义务教育数学课程标准(2011年版)》，上海师范学院出版社，2012年1月.
[2]郭玉英，姚建欣，张玉峰.基于中学生核心素质的数学学科能力研究[M]，上海师范学院出版社，2017年9月
[3]彭前程.谈对“学生发展核心素质及化学学科核心素质”的理解[J].小学数学教学参考,2017,46(19):1-4.
