以“共点力的平衡”为例谈学生科学探究能力的培养
王文婷
摘 要：随着新课改的发布，物理教学更加重视学生核心素养的培养，科学探究能力培养对于学生建立物理观念、物理思维、科学态度与责任有着举足轻重的作用，同时也是学生学习物理的重要学习方法。本篇以“共点力的平衡”的探究过程为例进行实践，希望利用科学探究达到学生科学探究能力的培养的目标。
关键词：科学探究; 探究能力; 共点力平衡
2017版高中物理课程标准将物理核心素养凝聚为四个方面：物理观念，科学思维，科学探究，科学态度与责任。新课标更加重视“育人”，授人以鱼不如授人以渔，科学探究能力的培养就显得尤为重要，物理课堂进行探究活动目的不在于获得结论，更多的是学生通过探究活动过程激发学生好奇心，养成良好的思维习惯，掌握科学探究方法，能够运用探究方法解决一些实际问题，不断地促进核心素养的提升。
科学探究又细化为四个方面：问题、证据、解释、交流。探究是从问题开始的，通过逻辑思考分析形成猜想，进而制定计划设计实验，通过科学的观察以及数据的收集，加以合理的分析论证得出结论，验证猜想的正确与否，最终将知识内化到学生的知识体系中。
下面以人教版新教材物理必修一《共点力的平衡》中的“探究共点力平衡条件”教学片段设计为例，谈一谈笔者在教学实际中培养学生科学探究能力的具体做法。
通过实验探究三力平衡的条件是本节课的一个重点，笔者抓住两条主线对本环节进行设计：其一，从二力到三力，从模型过渡到生活实际，把握从特例到一般情况;其二，通过理论探究找切口，再通过学生实验探究得结论。双管齐下，达到掌握的目标，培养科学探究能力。
二力平衡条件学生已在初中进行探究得到，对此内容由学生简单复习回顾即可，自然过渡到三力平衡条件的探究。
【问题】
师：观察黑板装置，你认为结点O在三力作用下的平衡条件可能是什么？
生：根据二力平衡条件，有的学生提出猜想可能是F合=0，有的学生提出其他猜想。
【证据】
师：根据二力平衡条件，我们发现共点力平衡条件与力的大小、方向、作用点有着密切的联系，因此，探究三力平衡条件需要测量哪些物理量？如何测量？
生：结点0为作用点，据力的图示画出与结点0相连的三根绳子的拉力，拉力大小即为各绳子所挂钩码重力。选择其中两个拉力做平行四边形，得出其合力的大小方向，与第三个力进行观察比较。
学生活动：学生代表上台绘制，老师予以指导（指导学生代表规范作图：取点明确力的方向、直尺作力的图示、利用两把教尺作平行四边形）;其余同学台下完成绘制（巡视绘制情况）
【解释】
师：你发现了什么？还有什么不同的方法？
生（采用力的合成法）：其中的两个力与另外一个力等大反向
生（采用力的分解法）：作其中一个力的分力的反向延长线与另外两个力等大反向
师：因此，你得出什么结论？
生：三力平衡条件为合力等于0
【交流】
例题：生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成45°角。若悬吊物所受的重力为G，求：（1）AO绳所受的拉力F1;（2）BO绳所受的拉力F2。
教师示范：
[研究对象]
[受力分析]
[选择方法]（力的合成法或力的分解法）
[画图求解]（对力的合成法和分解法进行演示，供学生选擇适合自己的方法）
[做题技巧]（学生总结）
学生学以致用：
练习：如图，两人用同样大小的力共提一桶水，水重2kg。（1）求当F1、F2夹角为120°时，F1、F2的大小;（2）求当F1、F2夹角为90°时，F1、F2的大小;（3）求当F1、F2夹角为60°时，F1、F2的大小;（4）两人手臂间的夹角大些省力，还是小些省力？
学生分成三组，完成对应角度练习。
鸿合系统展示优秀作业图片，并请学生做“小老师”讲解解题步骤
这样，由二力平衡条件带入三力平衡条件，让学生的猜想有依可循;引导学生经历“自制三力平衡模型”的实验探究过程，突出学生主体地位，既是对力的合成和分解知识的巩固，同时在动手中自我寻找答案，将三力平衡条件内化到自我知识体系中去;对生活情境的应用，在小组间交流讨论中加深对知识的理解，将方法延伸到生活中去，逐步培养学生利用解决一些实际问题的能力。在这一系列过程中，潜移默化地加强了对学生科学探究能力的培养。
叶圣陶老先生曾提出“教是为了不教”的教学理念，《淮南子》中也曾道“授人以鱼不如授人以渔”。教师在分析教材教法中，应注重学生亲历科学探究过程，引导学生在一节节物理课中、一次次科学探究过程中，逐步提升科学探究能力。科学探究绝不仅仅是获得知识的工具，也是物理学习的重要方法，更是学生未来一生核心素养的体现。
参考文献：
[1]教育部.普通高中物理课程标准，2017年版[S]北京：人民教育出版社，2018.1
[2]廖伯琴.《普通高中物理课程标准》2017年版，要点解读，物理教学[J]2020.42（2）：2-5
