探究性實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用分析

魏仲舉

【摘要】實(shí)驗(yàn)是物理研究的基礎(chǔ)，物理是高中學(xué)習(xí)的重要課程之一，對(duì)于學(xué)生的思維開(kāi)發(fā)以及進(jìn)一步大學(xué)深造與科學(xué)研究十分重要，所以教師們需要聚焦高中物理教學(xué)的改革。經(jīng)過(guò)大量研究表明，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中物理教學(xué)的改革中效果十分明顯，極大地提高了學(xué)生的物理學(xué)習(xí)效果，本文通過(guò)對(duì)目前探究性實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，提出了具體的改革教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】探究性實(shí)驗(yàn)? 高中? 物理教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）28-0067-02

高中學(xué)習(xí)是進(jìn)入大學(xué)之前最重要的知識(shí)掌握階段，針對(duì)國(guó)家提出的新課改要求，我國(guó)教育行業(yè)掀起了教學(xué)改革的熱潮。但是就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在很多高校實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)還不夠，普遍還是會(huì)受到傳統(tǒng)教育思想的影響，問(wèn)題很多，為了能夠解決這些問(wèn)題，需要針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，才能得出原因，最終實(shí)現(xiàn)改革的目的[1]。

一、探究性實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的現(xiàn)狀

1.探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)不足

受到“大綜合”或“小綜合”的應(yīng)試特點(diǎn)的影響，高中物理教學(xué)時(shí)間被壓縮。在有限的物理課堂上，相對(duì)于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)分配與相關(guān)練習(xí)又少之又少。而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，又以演示實(shí)驗(yàn)為主，探究性實(shí)驗(yàn)所占的比重較小。多數(shù)實(shí)驗(yàn)操作，是由教師完成的，而學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的參與較少。由于高考的壓力，為了能夠讓學(xué)生通過(guò)筆試拿高分，很多教師都把主要精力放在了課堂知識(shí)的教學(xué)上，盡可能地讓學(xué)生多背一些知識(shí)點(diǎn)，多掌握一些解題技巧。但是物理是一門(mén)具有實(shí)驗(yàn)性、探索性、研究性的自然學(xué)科，需要學(xué)生自己去觀察與思考、探索與發(fā)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證。但從目前的教學(xué)來(lái)看，探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)相對(duì)短缺，脫離探究性實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)物理課堂教學(xué)，讓學(xué)生死記硬背公式或定理，對(duì)物理現(xiàn)象背后的科學(xué)聯(lián)系并不能很深刻的了解，這就使得高中生會(huì)做題卻不會(huì)科學(xué)探究，懂物理理論卻不會(huì)將其生活化應(yīng)用，由此導(dǎo)致物理成績(jī)兩極分化，在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)學(xué)生的動(dòng)手創(chuàng)新能力不夠，不利于創(chuàng)新思維與創(chuàng)新人格的培養(yǎng)。而且，雖然隨著現(xiàn)代化世界的到來(lái)，很多學(xué)校積極使用現(xiàn)代化技術(shù)，對(duì)很多教學(xué)設(shè)施進(jìn)行了重組，學(xué)生的學(xué)習(xí)也開(kāi)始變得便捷。但是學(xué)校引進(jìn)的教學(xué)設(shè)施，大多數(shù)是針對(duì)于其他課程的多媒體設(shè)施，而對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)的不重視，導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為短缺。高中物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)較多，目前學(xué)校的設(shè)備無(wú)法支持完成太多的實(shí)驗(yàn)。

2.關(guān)于探究性實(shí)驗(yàn)的知識(shí)準(zhǔn)備不足

教師在高中物理課堂教學(xué)中，主要針對(duì)的都是知識(shí)性教學(xué)，對(duì)于很多比較困難復(fù)雜需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)才能了解的知識(shí)點(diǎn)，教師只是枯燥進(jìn)行口頭講解，學(xué)生不僅毫無(wú)積極性，而且還會(huì)由于太難，產(chǎn)生抵觸情緒。由于知識(shí)技能掌握得不明確，再加上很多教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，對(duì)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)并沒(méi)有做出明確的要求，針對(duì)個(gè)別實(shí)驗(yàn)的示范不明顯，安排不合理，使得實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行下去，這就導(dǎo)致了很多學(xué)生缺乏積極性。所以有的學(xué)生做實(shí)驗(yàn)無(wú)從下手，有的人在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候十分松懈，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察不夠詳細(xì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其背后的物理原理的理解不夠深入。因此，為了提高探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，對(duì)教材認(rèn)真預(yù)習(xí)，借助網(wǎng)絡(luò)、教材、圖書(shū)館等資源，詳細(xì)列出探究性實(shí)驗(yàn)的目的、原理及步驟，對(duì)實(shí)驗(yàn)所用儀器準(zhǔn)備充分，調(diào)查實(shí)驗(yàn)的特殊要求及相關(guān)注意事項(xiàng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差所采取的重復(fù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄要有所體現(xiàn)，詳細(xì)而充分的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，真實(shí)而具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，為探究性實(shí)驗(yàn)節(jié)省了時(shí)間，能夠讓師生更從容地進(jìn)行觀察、思考、交流，使其探究過(guò)程更為充分具體，物理實(shí)驗(yàn)的探究?jī)r(jià)值也更為真實(shí)。比如，有關(guān)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的探究實(shí)驗(yàn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法及誤差范圍，是學(xué)生在開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)前必須準(zhǔn)確了解的內(nèi)容。通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)，完善相關(guān)注意事項(xiàng)：為了方便測(cè)量與減小誤差，需先開(kāi)通電源，等打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后，再釋放小車(chē);在釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)盡量使小車(chē)靠近計(jì)時(shí)器，實(shí)驗(yàn)中的計(jì)時(shí)單位規(guī)則有所調(diào)整，是以每打點(diǎn)5次計(jì)時(shí)1次，分別測(cè)出多段位移，標(biāo)記為S1、S2……

3.實(shí)驗(yàn)課堂的問(wèn)題太少而互動(dòng)不足

由于應(yīng)試要求、教學(xué)內(nèi)容、課時(shí)分配等因素的限制，高中物理探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展不夠，學(xué)生對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的自主性不足，方案設(shè)計(jì)、操作步驟、實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)記錄、結(jié)果反思等的形式已初步具備，但實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。沒(méi)有有效的質(zhì)疑與提問(wèn)，缺乏必要的批判與探討。眾所周知，科學(xué)探究不僅需要自主去進(jìn)行探索發(fā)現(xiàn)，還需要積極地展開(kāi)互動(dòng)，合作探索。但是在目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多教師本著服務(wù)到底的原則，在實(shí)驗(yàn)示范的過(guò)程中，將實(shí)驗(yàn)全部細(xì)致地進(jìn)行了示范，而且讓學(xué)生嚴(yán)格照著示范的過(guò)程來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這就使得學(xué)生沒(méi)有在一起討論從而得出結(jié)果的必要。這種教學(xué)方式雖然能讓學(xué)生直接得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是他們之間缺乏交流，也失去了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最初目的。所以教師在開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候應(yīng)該設(shè)置具有啟發(fā)性的問(wèn)題，給學(xué)生可以思考與交流的空間，讓大家能夠通過(guò)課堂的教學(xué)互動(dòng)來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探索。

二、探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)策略

1.創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境推動(dòng)實(shí)驗(yàn)探究

傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率不高與教學(xué)情境的嚴(yán)重缺失、學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)力不足、科學(xué)探究意識(shí)不強(qiáng)存在密切的相關(guān)性。由于應(yīng)試壓力、高中生特點(diǎn)、教學(xué)模式等因素，課堂氣氛不夠活躍，學(xué)生在這種教學(xué)的環(huán)境中感到十分無(wú)趣，再加上高中物理難點(diǎn)較多，學(xué)生的教材理解與自主建構(gòu)不夠充分，最終導(dǎo)致對(duì)物理失去了學(xué)習(xí)的興趣。物理是一門(mén)探究性的課程，包含著很多生活中有趣的現(xiàn)象，所謂探究性實(shí)驗(yàn)，就是需要學(xué)生自己去動(dòng)手操作，親自參與實(shí)驗(yàn)觀察與記錄，從而發(fā)現(xiàn)其中的奧秘。教師可以針對(duì)這一特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行教學(xué)的改革，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)形象的教學(xué)情景，讓學(xué)生從生活中有趣的現(xiàn)象來(lái)引入物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，讓學(xué)生不再感到枯燥。比如，在學(xué)習(xí)人教版的高中物理必修課中的摩擦力時(shí)，教師首先可以問(wèn)學(xué)生一個(gè)問(wèn)題：學(xué)生坐車(chē)從一個(gè)斜坡下去，是積了雪的地中的車(chē)開(kāi)得快，還是從正常的路上車(chē)開(kāi)得更快，通過(guò)大量的討論，得出初步的結(jié)論，然后進(jìn)行一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生每人準(zhǔn)備一塊小木板，再準(zhǔn)備一張紙、一個(gè)鋼板、一個(gè)砂紙。讓學(xué)生用小木塊分別從這三個(gè)平面上向下滑，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際的分析，引出最終的物理結(jié)論，最后引出相關(guān)的公式教學(xué)。當(dāng)然，教學(xué)情境的設(shè)計(jì)并不是越復(fù)雜越好，需要根據(jù)課堂教學(xué)的需要而定，有時(shí)簡(jiǎn)單明了的實(shí)驗(yàn)情境反而能夠讓學(xué)生加深印象，對(duì)物理規(guī)律及原理理解得更為透徹。比如，在進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)教學(xué)時(shí)，教師可以讓學(xué)生參與隨堂實(shí)驗(yàn)，自主開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，分別準(zhǔn)備一枚一元硬幣與等面積的紙片，由課桌高度的空中同時(shí)釋放并落下，看哪一個(gè)物體先落地。按照牛頓第二定律的解釋，應(yīng)該是兩個(gè)物體同時(shí)落地，但是實(shí)驗(yàn)觀察與實(shí)驗(yàn)記錄的結(jié)果是硬幣先于紙片落地。教師啟發(fā)學(xué)生思考：判斷兩個(gè)物體下落過(guò)程中，是否受到外力的影響？自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式，也是一種理想的運(yùn)動(dòng)模型，在實(shí)際生活中，自由下落的物體要受到空氣阻力的影響，物體與空氣的接觸面積的大小等因素，會(huì)影響到空氣阻力的大小，進(jìn)而會(huì)影響到物體下落速度的變化。

2.因材施教提高實(shí)驗(yàn)探究的效率

教師在教學(xué)中，首先要明確學(xué)生的主體地位，明確學(xué)生之間的個(gè)體差異性。學(xué)生的各種知識(shí)掌握技能都十分的不同，有的學(xué)生學(xué)習(xí)能力好一點(diǎn)，有的學(xué)生學(xué)習(xí)能力相對(duì)較差。首先，高中物理探究性實(shí)驗(yàn)的因材施教，體現(xiàn)在內(nèi)容個(gè)性化的探究。教師在教學(xué)中就需要看到學(xué)生之間的差異性，通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析，結(jié)合學(xué)生個(gè)人學(xué)習(xí)特點(diǎn)，有針對(duì)性地開(kāi)展教學(xué)實(shí)驗(yàn)。比如在學(xué)習(xí)高中物理教學(xué)人教版選修課中的測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻這一課中，對(duì)知識(shí)和技能的掌握非常高，應(yīng)在教師的指導(dǎo)下盡可能地讓學(xué)生多參與，通過(guò)自主設(shè)計(jì)電路圖、選擇儀器來(lái)熟悉儀器測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的方法。

其次，高中物理探究性實(shí)驗(yàn)的因材施教，體現(xiàn)在學(xué)生的分層次探究。目前的高中物理探究性實(shí)驗(yàn)多體現(xiàn)在整體性探究，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、理論基礎(chǔ)、科學(xué)探究品質(zhì)等的研究較少，以至于學(xué)生的探究主體作用沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況來(lái)安排實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，比如有的學(xué)生學(xué)得比較好，實(shí)驗(yàn)掌握的程度較高，教師可以給出一個(gè)比較復(fù)雜的，需要多個(gè)電流表變阻器等進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)的實(shí)驗(yàn)，讓他們進(jìn)行探究，測(cè)出最終的電動(dòng)勢(shì)以及電阻;針對(duì)一些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生來(lái)說(shuō)，教師可以選擇一些比較簡(jiǎn)單的連接方法，首先教師對(duì)學(xué)生做出示范或演示，然后學(xué)生通過(guò)模仿或觀察熟悉實(shí)驗(yàn)流程，理解實(shí)驗(yàn)的思路及原理，最后學(xué)生在熟悉實(shí)驗(yàn)并系統(tǒng)把握教材的基礎(chǔ)上自主探究。這種方法不僅讓基礎(chǔ)知識(shí)掌握牢靠的學(xué)生進(jìn)一步的鞏固了知識(shí)，推動(dòng)了物理的創(chuàng)新探究，而且還使得基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)掌握教學(xué)知識(shí)，這樣有效的提高了整體的教學(xué)質(zhì)量。

3.探究性實(shí)驗(yàn)應(yīng)將實(shí)現(xiàn)從課內(nèi)到課外的延伸

物理的探索應(yīng)該是開(kāi)放性、動(dòng)態(tài)性的。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索的過(guò)程中，不只是對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)提出的問(wèn)題進(jìn)行探究，很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中還可以發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象、新的問(wèn)題，也可以發(fā)現(xiàn)一些不一樣的解題方法，甚至這是老師都不一定能知道的。教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，不一定要讓學(xué)生用一種方法來(lái)探索一種現(xiàn)象，針對(duì)這些其他的問(wèn)題，教師可以把探究延伸到課外，讓學(xué)生通過(guò)課外現(xiàn)象的觀察和大量的查閱資料來(lái)進(jìn)行研究，還可以讓他們針對(duì)這些研究結(jié)果寫(xiě)出新的應(yīng)用文章，這樣不僅能夠拓展學(xué)生的思維，還能夠讓他們?cè)谏钪须S時(shí)隨地發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣[2]。例如，在學(xué)習(xí)人教版教材，電磁感應(yīng)之后，教師可以安排相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，研究電磁感應(yīng)的現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)知識(shí)的理解和實(shí)際運(yùn)用，學(xué)生對(duì)電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件有了很清晰的認(rèn)知，并且得出相應(yīng)的結(jié)論，只有磁鐵是相對(duì)于線圈的運(yùn)動(dòng)時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生出電流，如果磁鐵和線圈都相對(duì)靜止了，就不會(huì)產(chǎn)生電流。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生通過(guò)分析會(huì)得出很多問(wèn)題，比如說(shuō)通過(guò)實(shí)驗(yàn)所得出結(jié)論有沒(méi)有特定的適用范圍，該結(jié)論是不是普遍適用的;或者通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了磁能生電，那么電能不能生磁？教師解答了相應(yīng)簡(jiǎn)單的問(wèn)題后，讓學(xué)生課后進(jìn)行延伸，并通過(guò)相關(guān)的研究讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)身邊運(yùn)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的物品：磁懸浮列車(chē)運(yùn)行的物理學(xué)原理是什么？從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生課外學(xué)習(xí)的積極性。此外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生活中的物理現(xiàn)象來(lái)解釋物理規(guī)律，并將其設(shè)計(jì)為探究性小實(shí)驗(yàn)。比如，以某段公路為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，調(diào)查汽車(chē)剎車(chē)距離與車(chē)速的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)二者之間的關(guān)聯(lián)嘗試運(yùn)用動(dòng)能定理來(lái)解釋，進(jìn)而探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。

結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的物理教學(xué)注重知識(shí)的獲取、規(guī)律的驗(yàn)證，而對(duì)實(shí)驗(yàn)的“探究性”重視不足，對(duì)學(xué)生的科學(xué)探究精神培養(yǎng)不夠。就當(dāng)前的世界而言，物理研究中還存在著很多未知的東西，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，使其認(rèn)真觀察并不斷地進(jìn)行探索，在探索中建構(gòu)，在建構(gòu)中發(fā)現(xiàn)，從而體會(huì)物理學(xué)的魅力。同時(shí)，在進(jìn)行物理的教學(xué)時(shí)，教師也應(yīng)該注重學(xué)生的自主探索能力，在實(shí)驗(yàn)探究中注重對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展與提升，為社會(huì)提供物理人才，為物理的開(kāi)拓提供人才。

參考文獻(xiàn)：

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