培養(yǎng)高中生物理實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)“三策略”

秦東

【摘 要】在高中物理的課程教學(xué)中，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生自覺主動(dòng)提高實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)是教師的首要任務(wù)，教師們要結(jié)合課程的要求，有針對(duì)性、有目標(biāo)的創(chuàng)新教學(xué)的方式方法，通過設(shè)計(jì)不同的物理實(shí)驗(yàn)來(lái)提升學(xué)生們的探究素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】物理；實(shí)驗(yàn)；探究；素養(yǎng)；策略

在學(xué)習(xí)物理的過程中，離不開各種物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)好物理的基礎(chǔ)，這一點(diǎn)在高中物理學(xué)習(xí)中的體現(xiàn)尤為明顯。學(xué)生們只有通過不停的進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，并在這個(gè)過程中提升思維能力，才能更好的完成對(duì)物理知識(shí)的深化學(xué)習(xí)。所以在高中物理的課程教學(xué)中，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生自覺主動(dòng)提高實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)是教師的首要任務(wù)。這不僅是《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的基本要求，同時(shí)也是高中物理課堂中結(jié)合“核心素養(yǎng)”開展教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)，本文從以下幾方面淺析在高中物理教學(xué)中對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、在演示實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)

在物理教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)演示是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開端，在教學(xué)過程中占據(jù)很大的比重。教師通過應(yīng)用實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)的情境、過程和結(jié)果來(lái)進(jìn)行科學(xué)辨析與探討，并結(jié)合理性素材進(jìn)行推理與思考，從而促使思維得到延伸和拓展，并完成從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變。

例如，在講“磁場(chǎng)”時(shí)，這個(gè)概念既不好直接觀察，又十分抽象，學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中要真正掌握其定義有點(diǎn)困難。此時(shí)如果教師通過帶領(lǐng)學(xué)生做好通電磁場(chǎng)的演示實(shí)驗(yàn)，就能有效化解該課程的教學(xué)難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生更好的理解和研究磁場(chǎng)。根據(jù)通電電流磁場(chǎng)的特征，特別是兩根并排帶電導(dǎo)線之間的相互吸引和排擠，可以使學(xué)生對(duì)電流磁場(chǎng)的特征有一個(gè)直觀的印象，通過對(duì)電流磁場(chǎng)實(shí)質(zhì)的揭示，加深學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)和電流之間的關(guān)系的相互轉(zhuǎn)化、動(dòng)量和磁場(chǎng)能量等實(shí)質(zhì)的深刻理解。

學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生思考與推理的出發(fā)點(diǎn)就是“發(fā)現(xiàn)問題”，因此，教師在除了在教學(xué)過程中引入演示實(shí)驗(yàn)以外，還要充分調(diào)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)疑功能。通過設(shè)疑來(lái)激發(fā)學(xué)生的求知欲，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行情境化、層次化和詳細(xì)化的有機(jī)結(jié)合。合理設(shè)置和利用實(shí)驗(yàn)疑難情境，不但能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效協(xié)調(diào)學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手等實(shí)際操作能力，促進(jìn)學(xué)生時(shí)刻處于踴躍和主動(dòng)思考的狀態(tài)，在解決問題的同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)。

二、在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)要求學(xué)生提前主動(dòng)的掌握基本實(shí)驗(yàn)技巧與相關(guān)物理基礎(chǔ)知識(shí)，并以此為依據(jù)，結(jié)合新課程物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)和要求，根據(jù)學(xué)生對(duì)教學(xué)過的實(shí)驗(yàn)原理和方式的理解和思維探討方式，有針對(duì)性、目標(biāo)性的設(shè)計(jì)和安排一些開放性較強(qiáng)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程。在這類課程中，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生提出明確的、詳細(xì)的引導(dǎo)性要求，這樣既能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行科學(xué)的思考和研究，同時(shí)也能夠培育和拓寬學(xué)生的探究性思維與創(chuàng)新思維。

1.引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)

例如，在講“傳感器”時(shí)，學(xué)生們?cè)诔醪搅私饬藗鞲衅髋c熱敏電阻以后，此時(shí)教師可以給學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)探究性的實(shí)驗(yàn)課題，即要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)一個(gè)與自動(dòng)控制充電的電路有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，并在學(xué)生設(shè)計(jì)電路實(shí)驗(yàn)之前提出以下幾個(gè)問題用來(lái)引導(dǎo)學(xué)生：（1）傳感器有哪些電子元件？當(dāng)中最重的零部件是哪幾個(gè)？這些電子元件起到什么重要作用？（2）在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，如何避免導(dǎo)線的電阻與所形成的電路等其他要素之間的影響？（3）在實(shí)驗(yàn)過程中，注意觀察熱敏電阻的特征，并說出這些特征和其他哪些要素有關(guān)系？（4）本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了什么實(shí)驗(yàn)原理？在實(shí)驗(yàn)的操作過程需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？（5）在實(shí)驗(yàn)過程中有可能出現(xiàn)什么樣的用電事故？我們要怎么樣來(lái)避免事故發(fā)生？（6）根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)，了解用熱敏電阻和傳感器的相關(guān)特征，并說說用熱敏電阻進(jìn)行控制有什么好處以及在實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)過程中有什么新的發(fā)現(xiàn)？學(xué)生們?cè)谕ㄟ^對(duì)以上問題進(jìn)行思考后并制訂相關(guān)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，然后交由教師進(jìn)行檢查和審核，之后各自開展實(shí)驗(yàn)探究。當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成后，再由教師當(dāng)堂進(jìn)行檢查歸納，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的理論知識(shí)，提升實(shí)驗(yàn)技巧和動(dòng)手能力。以上過程在培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力的同時(shí)，又加強(qiáng)了和拓展了學(xué)生探究性思維，可謂一舉兩得。

2.引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)操作性實(shí)驗(yàn)

在高中物理教學(xué)內(nèi)容中，并不是所有的教學(xué)內(nèi)容都有對(duì)應(yīng)現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)操作，而新課程的標(biāo)準(zhǔn)是要求培養(yǎng)學(xué)生能自主探究，有動(dòng)手操作的實(shí)踐能力。這就要求老師要根據(jù)學(xué)生個(gè)體差異和對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)教學(xué)，在這里教師充當(dāng)了指導(dǎo)者的角色，要在指明實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)方案、步驟等安排，并分析和指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的過程，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論、討論實(shí)驗(yàn)的成敗之處等。在教師組織學(xué)生共同探討完具體適宜可行的實(shí)驗(yàn)方案后，由學(xué)生細(xì)化整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，包括實(shí)驗(yàn)器具的選取、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)器具的正確使用、實(shí)驗(yàn)信息的收集、數(shù)據(jù)的整理、結(jié)論的總結(jié)等等都要讓學(xué)生獨(dú)立自主的完成。例如在學(xué)生設(shè)計(jì)加速度實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法有紙帶法、單擺法、落球法和跨過定滑輪懸掛的兩物體的運(yùn)動(dòng)方法等，但是各組在最后得到的結(jié)論中最終數(shù)據(jù)相差過大，此時(shí)教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)、討論，帶領(lǐng)學(xué)生們找出原因，通過師生互動(dòng)、生生互動(dòng)共同得出理想的實(shí)驗(yàn)方案。以上引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，既培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力，又提高了學(xué)生的注意觀察和創(chuàng)新的精神。

三、在課外實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)

新課程物理標(biāo)準(zhǔn)要求我們除了要注重在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思路練習(xí)以外，還要引導(dǎo)學(xué)生在靈活運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)的基礎(chǔ)上，將社會(huì)生活中的各個(gè)方面如日常生活與生產(chǎn)工作等結(jié)合物理情境來(lái)開展物理實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)來(lái)增加其他學(xué)科與物理學(xué)科的橫向聯(lián)系，以此來(lái)擴(kuò)大學(xué)生的思維空間，同時(shí)鞏固所學(xué)的物理基礎(chǔ)知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的逆向思維能力，進(jìn)一步提高教學(xué)的效果。

作為物理常實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要補(bǔ)充——課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，也是教師所提倡的，有許多家庭日常用品都能用來(lái)做小實(shí)驗(yàn)。例如，“離心運(yùn)動(dòng)”、“超重、失重、完全失重現(xiàn)象”、“水流星表演”、“光的色散、干涉、衍射”等。對(duì)于學(xué)生來(lái)說，像這類課外家庭小實(shí)驗(yàn)取材方便，親和力強(qiáng)，容易吸引學(xué)生參與，對(duì)培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣有極大的好處。經(jīng)常組織在課外活動(dòng)課，通過學(xué)生自行創(chuàng)設(shè)生動(dòng)而真實(shí)的物理情境來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生對(duì)眾多物理現(xiàn)象有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。

通過組織課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，能夠提高學(xué)生處理情境、剖析情境的能力，有助于學(xué)生在鞏固和學(xué)習(xí)物理原理和知識(shí)的基礎(chǔ)上養(yǎng)成逆向思考的習(xí)慣，同時(shí)拓寬思路，進(jìn)一步促進(jìn)并形成創(chuàng)新思維，有效的提高探究素養(yǎng)。

開展課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力起到很好的鍛煉作用，也符合教學(xué)課題的研究目標(biāo)。例如，在講解“光的色散”一課時(shí)，教師讓學(xué)生們?cè)谏险n前自行設(shè)計(jì)并完成一個(gè)色散實(shí)驗(yàn)。這個(gè)時(shí)候?qū)W生們面臨一個(gè)問題：沒有三棱鏡。教師讓同學(xué)們積極探討，學(xué)生們給出的方案也是五花八門，有的說：“找一個(gè)透明的杯子，然后放點(diǎn)水，再把這個(gè)杯子拿到陽(yáng)光下面，在一張紙上左右橫移來(lái)觀察不同的光的現(xiàn)象?！庇械恼f：“在一個(gè)裝有水的水盆中放一塊平面鏡，然后讓陽(yáng)光照射平面鏡，再反射到墻上觀察光的現(xiàn)象，也可以在水面滴點(diǎn)油來(lái)觀察光的干涉”等；又如“給你一把刻度尺你能完成什么實(shí)驗(yàn)？”學(xué)生回答：“可測(cè)定玩具手槍子彈出膛的速度”、“可測(cè)定人的反應(yīng)時(shí)間快慢”等等。教師通過這些實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生要弄清一個(gè)問題或探究一種現(xiàn)象是有很多種途徑和方法的，只要學(xué)生們肯動(dòng)腦筋多實(shí)踐，知識(shí)的大門必定要向?qū)W生們敞開。

綜上所述，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培育學(xué)生探究素養(yǎng)等方面起著重大的作用，教師們要結(jié)合課程的要求，有針對(duì)性、有目標(biāo)的創(chuàng)新教學(xué)的方式方法，通過設(shè)計(jì)不同的物理實(shí)驗(yàn)來(lái)提升學(xué)生們的探究素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。這樣，學(xué)生才能產(chǎn)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性，才能在這個(gè)過程中主動(dòng)進(jìn)行高效化的物理實(shí)驗(yàn)探究。