高中物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法探析

覃煒

【摘 要】本文闡明高中物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法的內(nèi)涵，論述實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法的作用和實(shí)施步驟，認(rèn)為其切合物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)的基本特征，能夠培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，能夠提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】高中物理 實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法 實(shí)驗(yàn)技能 實(shí)施步驟

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）10B-0114-02

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)對發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律和驗(yàn)證物理規(guī)律起著決定性的作用。高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)十分重視實(shí)驗(yàn)，其在課程具體目標(biāo)中提出：“認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的地位和作用，掌握物理實(shí)驗(yàn)的一些基本技能，會(huì)使用基本的實(shí)驗(yàn)儀器，能獨(dú)立完成一些物理實(shí)驗(yàn)?！钡?，在高中物理教學(xué)中出現(xiàn)了大量輕視實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，有些教師產(chǎn)生“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，完全不顧實(shí)驗(yàn)對學(xué)生發(fā)展的促進(jìn)作用。筆者認(rèn)為，高中物理教學(xué)應(yīng)該回歸其本質(zhì)，建立起以實(shí)驗(yàn)為核心的探究教學(xué)模式，即實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法簡述

（一）實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法的內(nèi)涵。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法是指在高中物理教學(xué)過程中，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生建立概念和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的一種教學(xué)模式，也是和高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)要求相符合的一種教學(xué)模式。其切合物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)的基本特征，能夠培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，能夠提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。比如，進(jìn)行《牛頓第三定律》一課教學(xué)時(shí)，利用 DIS 中的力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過計(jì)算機(jī)所作的作用力與反作用力的圖象，讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)作用力與反作用力之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)教學(xué)法尊重了物理學(xué)科的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，是符合高中物理教學(xué)特點(diǎn)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)方法，在日常教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)該積極地踐行。

（二）實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法的作用。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法在高中物理教學(xué)中有著重要作用，可以從三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

1.有助于學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)物理內(nèi)涵。高中物理中包含大量的物理概念和物理規(guī)律，學(xué)生只有在深刻理解這些概念和規(guī)律之后，才能夠真正學(xué)好物理。許多學(xué)生感覺物理難學(xué)的主要原因便是對物理概念和規(guī)律的內(nèi)涵和外延的理解不深入。偏重于解題技巧的應(yīng)試教育課堂基本忽略了物理內(nèi)涵對學(xué)生的促進(jìn)作用，因而需要進(jìn)行改革。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法讓學(xué)生動(dòng)手做探究性實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)物理概念的抽象過程，體會(huì)物理規(guī)律的歸納過程，以形成對物理概念和規(guī)律的深刻理解。比如，通過實(shí)驗(yàn)的方法讓學(xué)生掌握平行板電容器的公式，能夠讓學(xué)生產(chǎn)生長期的記憶。

2.有助于培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能。實(shí)驗(yàn)是高中物理的基礎(chǔ)，也是高考的必考內(nèi)容，因而需要加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。僅僅依靠教學(xué)大綱指定的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)是不能夠有效培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的，需要對高中物理中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，引入了大量的物理實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究過程中，訓(xùn)練了各種基本的實(shí)驗(yàn)技能。比如，利用實(shí)驗(yàn)探究電容器的充放電可以訓(xùn)練學(xué)生連接電路和使用雙向電流表的能力。因而，高中物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法是培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的有效手段。

3.有助于提升學(xué)生科學(xué)探究能力。探究能力是基本科學(xué)能力的一種，對學(xué)生的未來學(xué)習(xí)和工作有著重要的支撐作用。在“教師講，學(xué)生聽”的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，這種教學(xué)模式無法更好地培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法中，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題，經(jīng)歷科學(xué)探究的一系列過程，更有效地提升他們的科學(xué)探究能力。比如，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究全反射的現(xiàn)象和規(guī)律，可以培養(yǎng)學(xué)生研究光學(xué)問題的基本實(shí)驗(yàn)思想方法。

二、高中物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法實(shí)施步驟

科學(xué)研究的一般步驟為：發(fā)現(xiàn)問題—進(jìn)行猜想—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—?dú)w納總結(jié)。高中物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法和科學(xué)研究過程基本相似。下面以《自由落體運(yùn)動(dòng)》一課教學(xué)為例，從四個(gè)方面，即猜想環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、總結(jié)環(huán)節(jié)，來探討實(shí)驗(yàn)探究法在高中物理教學(xué)中的實(shí)施步驟。

（一）猜想環(huán)節(jié)。猜想是實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法的第一個(gè)環(huán)節(jié)。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師通過構(gòu)建物理情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，再通過合作討論提出自己的對物理現(xiàn)象的猜想。猜想環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)問題的能力，本環(huán)節(jié)是提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)。

筆者首先做了鐵球自由下落的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察鐵球下落的現(xiàn)象。提出問題：“觀察可知，鐵球下落得越來越快，那么鐵球的自由落體運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)呢？”讓學(xué)生分組討論，不少學(xué)生認(rèn)為鐵球的自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有一部分學(xué)生則認(rèn)為鐵球做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度可能有變化，估計(jì)是變加速直線運(yùn)動(dòng)。

（二）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。進(jìn)行猜想之后，學(xué)生就要驗(yàn)證自己的猜想。驗(yàn)證猜想的方法可以是理論推導(dǎo)，也可以是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法中，驗(yàn)證猜想的基本方法是實(shí)驗(yàn)。學(xué)生的首要任務(wù)是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。如果盲目地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)敲词菬o法達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的。教師可以將學(xué)生分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，讓每個(gè)學(xué)習(xí)小組通過合作討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在這個(gè)過程中，教師可以對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行點(diǎn)評，以幫助學(xué)生設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案。

學(xué)生通過討論之后，認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)可能是勻加速直線運(yùn)動(dòng)或者變加速直線運(yùn)動(dòng)。筆者由此提出：“你們能不能結(jié)合前面所學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想？”然后要求各個(gè)學(xué)習(xí)小組根據(jù)猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。有的學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方案，有的學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)利用光電門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方案，有的學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)利用數(shù)碼攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方案。各學(xué)習(xí)小組在設(shè)計(jì)過程中，筆者對他們的方案進(jìn)行指導(dǎo)，使他們設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案盡量合理。

（三）實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法的核心部分。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)一般安排在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，教師可以按照各個(gè)學(xué)習(xí)小組的設(shè)計(jì)方案，盡可能提供所需的實(shí)驗(yàn)器材。教師應(yīng)該留下足夠的時(shí)間給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，盡量不干預(yù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己在實(shí)驗(yàn)過程中體驗(yàn)概念和規(guī)律，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中掌握實(shí)驗(yàn)技巧。

學(xué)生設(shè)計(jì)好了探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方案后，筆者預(yù)先到實(shí)驗(yàn)室安排好學(xué)生所需的實(shí)驗(yàn)器材，比如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、鐵架臺(tái)、數(shù)碼攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、光電門等。然后，帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程中，筆者來回巡視，對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題進(jìn)行指導(dǎo)解決，比如，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)步驟有不妥當(dāng)，就指出來，并讓學(xué)生思考和找到錯(cuò)誤的原因，然后糾正錯(cuò)誤。學(xué)生實(shí)驗(yàn)之后，筆者要求學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。許多學(xué)生通過對打點(diǎn)紙帶的處理，發(fā)現(xiàn)自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度是不變，因而得出其是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

（四）總結(jié)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法的最后一個(gè)步驟是總結(jié)。總結(jié)可以從兩個(gè)方面入手：（1）總結(jié)實(shí)驗(yàn)探究方案。此過程和學(xué)生一起反思實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是否存在問題，有沒有改進(jìn)的空間，以提升學(xué)生的探究能力。（2）總結(jié)實(shí)驗(yàn)操作過程。此過程和學(xué)生一起反思實(shí)驗(yàn)操作中存在的問題，以幫助學(xué)生掌握正確的實(shí)驗(yàn)操作方法。

探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律實(shí)驗(yàn)完成之后，筆者帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行反思，比較各個(gè)學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣。比如，比較利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和利用光電門實(shí)驗(yàn)。利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可以采集更多的數(shù)據(jù)，但是物體所受阻力較大，實(shí)驗(yàn)誤差較大；利用光電門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采集的數(shù)據(jù)比較少，但是物體所受阻力較小，實(shí)驗(yàn)誤差較小。最后，分別對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的操作進(jìn)行點(diǎn)評。比如，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要求打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔豎直對齊，有的實(shí)驗(yàn)小組沒有注意到這個(gè)問題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差比較大。

綜上所述，高中物理使用實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法是符合新課程標(biāo)準(zhǔn)理念的，能夠幫助學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)，能夠提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。在實(shí)際教學(xué)中，教師要相信學(xué)生的能力，給予學(xué)生充分的時(shí)間和空間進(jìn)行自主探究和實(shí)驗(yàn)。

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（責(zé)編 盧建龍）endprint