科学探究方面的情境创设
物理是一门以实验为基础的自然学科，物理的知识体系框架都是在实验的基础上建立起来的，而实验的过程就是科学探究的过程。在开展物理实验时，学生将重新经历物理学家的探究行为，更加全面深入地对物理知识的形成与发展进行理解和把握，提高学生对物理知识的理解水平及实验实践能力，从而培养其良好的实验习惯与探究精神。在之前的问卷调查中，笔者发现：很少有学生会在日常生活和学习中，观察或者注意到身边的物理现象，发现其中的问题，提出自己的猜想与假设，设计实验方案来验证自己的猜想。大部分学生缺少科学探究的观念和意识，把大部分的学习重心放在了课本的知识点上，忽略了对自己实验探究能力的培养。在实验探究的过程中，学生缺乏对实验结果的交流、评估、反思意识。教师在课堂教学中，也不注重对学生科学探究能力的锻炼；在实验的过程中，教师忽视学生在课堂中的主体性，物理的实验教学流于形式，在课堂中教师成为实验的主导对象，实验课变成了教师的实验“表演课”，甚至许多实验变成了学生口中的“黑板实验”。鉴于此，提高学生的科学探究能力刻不容缓。
综合来看，核心素养中科学探究方面对学生的发展提出以下要求：
1.发现问题、提出问题的意识。具有科学探究意识，能在观察和实验中发现问题、提出合理的猜想与假设。
2.科学论证和解释的能力。具有设计探究方案和获取证据的能力，能正确实施探究方案，使用不同的手段和方法分析、处理信息，描述并解释探究结果和变化趋势。
3.相互合作交流意识。具有交流的意愿和能力，能准确表述、评估和反思探究过程与结果。
针对科学探究方面对学生发展的要求，教师在物理课堂中可以创设不同的情境来提高学生的科学探究能力。笔者结合科学探究的内涵和情境创设的相关理念，针对问卷发现的问题，选取了以下几种情境进行创设。
（一）在实验探究中创设问题情境，培养学生发现问题、提出问题的意识
问题意识是人类在认知过程中出现的尚未解决、尚未明确的问题所导致的困惑、怀疑等认知结果。提出问题是进行科学探究的前提，没有问题就不会有科学探究，因此发现问题、提出问题往往比解决问题更加重要。物理学科核心素养要求学生具备发现问题、提出问题的意识，即在日常生活或者实验的过程中，学生基于自己的认知，通过观察物理现象发现并提出其中的问题，在此基础上猜测可能的原因，进行进一步的科学探究。然而，在现阶段的物理课堂中，学生的问题意识并不强烈。究其原因有两个方面：
1.学生由于繁重的学习任务，缺少时间在日常生活中或者实验过程中发现问题，只是一味地跟着教师的“节拍”按部就班。
2.教师不太关注学生的问题意识，在实验中只是机械地完成实验，不注意引导学生观察实验的现象并提出问题。要想更好地唤醒学生的问题意识，需要教师创设问题情境来激发。
在高中物理课堂中，教师可以根据教学内容，利用生活中或者实验中的物理现象，创设各种问题情境，引导学生从这些现象中发现问题。生活、实验中的现象往往对学生有极大的吸引力，也能够激起学生的学习兴趣和观察意识。学生在观察中，加上教师的引导，很容易就会发现现象中的问题。例如，在探究加速度与力、质量的关系的实验中，教师可以先播放一段视频：一辆赛车和一辆质量相仿的小汽车竞速。赛车在四五秒内就加速到了100km／h，而小轿车却花费了十秒钟。再播放一段小汽车和大卡车竞速的视频，大卡车百公里的加速时间达到了18秒。这时候加以教师的问题引导：通过观看视频，大家可以从中发现这三种车的百公里加速的时间是不一样的，这是为什么呢？从而引起学生的提问——为什么小汽车的百公里加速时间比赛车长？为什么大卡车的百公里加速时间比小汽车又长很多呢？引发学生思考，提出自己的猜想，再根据自己的猜想设计实验，进行科学探究。借助问题情境的积极作用充分发挥学生的主体功能，锻炼其科学探究的能力，自己发现、提出问题，从而培养学生的问题意识。
（二）在实验探究中创设推理情境，发展学生科学论证和解释的能力
科学论证是个体在面对未知问题时，基于证据和理由建构主张，利用反驳、劝说等形式向他人辩护自己主张的合理性实践。而物理实验探究过程中的科学论证和解释就是学生在实验探究的过程中，收集实验数据，依照物理事实，在此基础上处理信息；[14]逻辑推理确定物理量之间的关系，对自己的实验过程和实验结果进行论证与解释。由此可见，科学论证和解释的核心是推理。在调查中，笔者发现：大量的学生在实验结束之后并不会主动回顾实验的过程，依据逻辑和现有的知识进行科学论证，解释自己的实验结论。在课堂中，大多是教师代替学生的角色对实验进行科学论证与解释，忽略了学生才是实验探究的主体，导致学生缺乏良好的探究精神。针对这一问题，物理教师需要创设推理情境，让学生基于证据、运用推理进行合理的科学论证和解释。例如，在用打点计时器测速度的实验中，教师可以在学生实验结束之后，检查学生的纸带，找出一些“有问题”的纸带，通过对纸带上的点进行分析测量，引导学生分析推理是什么原因造成了这些问题，引导学生回顾自己的实验操作过程，发现其中操作的问题，比如先释放小车，还是先打开打点计时器，等等。
最后，再让学生分析纸带上的点并进行数据处理，引导学生画出速度－时间图像。
（三）在实验探究中创设分组探究式实验情境，增强学生相互合作交流意识
合作意识体现了个体基于特定行为规则与其他主体共同行动的认知与能力，是合作行为的形成前提。而在科学探究活动中的合作意识就是在科学实验探究过程中，学生为了共同完成教师布置的实验任务，在小组或者团队中进行互助式的实验方式，强调以学生为主体，教师作为实验的帮助者和参与者。要想增强学生的相互合作交流意识，就必须改变以教师为主导的传统的实验教学方式，让学生在实验过程中发挥自己的主观能动性，通过小组间的合作交流来完成实验。在调查过程中，笔者发现：大部分的学生比较渴望与别的同学一起合作讨论完成实验，但是由于课堂时间的限制，教师很少会在实验课堂中让学生以合作的方式来完成实验，大多是以教师为主导的实验教学方式。要想增强学生互相合作交流意识，教师需要改变教学方式，创设分组探究式的实验情境，让学生在讨论与合作中完成实验的探究过程。
1.创设分组探究式学习情境，针对某个实验目标，在本实验小组范围内进行分工合作。例如，在“实验：探究小车速度随时间变化的规律”实验教学中，首先让学生思考要想测量小车的速度需要什么仪器？让学生回忆打点计时器的作用和操作方法，接着创设分组实验情境，将学生分成2～3人的小组讨论设计实验的方案，进行实验，记录实验数据。在小组实验的过程中，教师可以指导学生在细绳上挂不同质量的钩码，比较纸带打出的点有什么不同。最后，在实验结束之后，引导学生小组讨论，并且汇报自己的实验结果以及在实验中遇到的问题和解决方案。
2.创设分组探究式学习情境，让不同的小组设计不同的实验方案以达到同样的实验目标。