探究性教學在高中物理實驗課堂中的實施思考

曲艷平

摘 要：實驗教學是高中物理課程體系中的重要組成部分。在新課程改革步伐不斷深入的背景下，高中物理實驗課堂中涌現(xiàn)了多樣化的教學方法。探究性教學是高中物理實驗課堂的有效教學策略之一，旨在基于實驗教學載體實現(xiàn)學生科學探究能力、實驗觀察能力、問題分析解決能力以及創(chuàng)新發(fā)展能力的培養(yǎng)。在高中物理實驗課堂中融合探究性教學可以激發(fā)學生的探究欲望，引導學生的實驗過程，繼而實現(xiàn)課堂的高效教學。本文結合教學實踐，以探究性教學的內涵為切入，簡要闡述高中物理實驗探究性教學的原則與特點，并從創(chuàng)設問題情境、進行假設猜想、設計實驗方案、觀察實驗過程、總結分析結論等角度闡述實驗探究性教學的實施方法。

關鍵詞：高中物理;實驗課;探究性教學;猜想

隨著我國教育改革的深入發(fā)展，高中階段物理課程大綱中明確指出，物理課程的教學過程應凸顯學生學習主體地位，教師應積極發(fā)揮好引導和啟發(fā)的作用。作為一門自然科學學科，物理課程離不開實驗的輔佐，教材中眾多的理論定律都是科學家反復實驗得出的結果。這也充分說明了實驗教學在高中物理課程中的重要地位。對于高中生來說，通過實驗可以直觀地掌握物理概念、物理現(xiàn)象，對物理規(guī)律產生更加深刻地理解與記憶。探究性教學需要有學生的主動參與，這同新課改中發(fā)展學生主動意識相契合。

一、探究性教學的內涵

所謂探究性教學，即通過教師恰當?shù)恼T導與啟發(fā)，在學生自主獨立思考或同伴合作討論的方式下，按照設計問題、分析問題、解決問題、總結結果等環(huán)節(jié)，利用過去所學知識來解決實際問題的一種教學模式。現(xiàn)代教育理念下，倡導的是自主、合作、探究學習方式，而探究性教學也是新課程改革的核心教育理念之一。探究性教學中高中物理教師應當從兩個方面進行考量，第一是構建學生“學”的探究環(huán)境。探究環(huán)境可以包括不同種類的學習材料、豐富的實驗器材種類以及和諧的課堂氛圍等。針對特定的探究問題，環(huán)境中的物品也應該是有序的，全面的，可以滿足高中生不同思路下的操作開展。課堂氛圍也應輕松活潑，能夠讓學生充滿自由地去驗證自己的想法思路;第二是針對問題給予學生關鍵點的指導與點撥。針對問題解決，學生不免會陷入思維的漩渦，教師的點撥能讓學生抓住問題思考方向，按照正確的路徑去完成問題解決。

二、高中物理實驗探究性教學的原則與特點

實驗探究性教學是實驗課的一種有效教學方式，即通過物理教師的誘導與啟發(fā)，在高中生獨立思考或同伴合作討論方式下，按照設立物理問題、假設猜想實驗結果、設計實驗過程、觀察實驗過程、總結分析數(shù)據(jù)等環(huán)節(jié)，總結尋求實驗背后的科學概念及原理，進一步實現(xiàn)探究能力發(fā)展的過程。

高中物理實驗的探究性教學注重對學生實驗技能、探究方法的指導，引導學生形成“根據(jù)實驗現(xiàn)象形成物理認識”的思維。實驗探究教學應當具有如下幾點教學原則：第一即主體性原則。學生主體是新時期素質教育的客觀要求，也是學生自我發(fā)展的主管需要。在探究性教學中學生是具有一定知識儲備和獨立思考能力的，教師只恰當發(fā)揮點撥作用即可;第二即開放性原則。在探究性教學的整個過程中，學生需要有更大的獨立操作空間，可進行實驗內容、方法、途徑的自由發(fā)揮。開放性原則是探究性教學實現(xiàn)的基礎，也對學生發(fā)散思維建立有重要作用;第三即適應性原則。探究性教學應當是學生“墊墊腳可以夠得著”的，難度把控方面符合高中生知識基礎和思維特點;第四即探究性原則。探究性教學核心是探究，教學中應注意同驗證性實驗、演示性實驗進行區(qū)別。引導學生自己觀察、分析和總結。

高中物理實驗探究性教學具有多重特點，教育目標也是培養(yǎng)學生對實驗過程的敏銳觀察能力，對實驗操作的靈活動手能力，對實驗數(shù)據(jù)的良好處理能力等。根據(jù)實驗教育開展，探究性教學具有如下特點：第一即靈活多變。探究性教學沒有固定的問題解決思路，需要高中生分析面對的問題，多重途徑和角度進行靈活思考，最終目的都是實現(xiàn)實驗結果。第二即注重過程方法。通常的高中物理實驗中，學生大多會追求實驗結果結論的正確性，探究性教學則是在關注結論的基礎上強化對實驗操作過程是否合理、科學進行評判，更關注學生分析問題的能力是否有提升。第三即學生自我總結結論。高中生在實驗完成后，根據(jù)實驗的現(xiàn)象和已學內容形成自己的結論解釋，在小組討論或同學交流之后同教師的結果進行比較，繼而實現(xiàn)更完善的結論表達。

三、高中物理實驗探究性教學的實踐策略

（一）基于物理問題創(chuàng)設問題情境

探究性教學不單是一種解決問題的方法和途徑，也是一種思維過程。思維的開端就是問題的設立。高中物理教師在教學中設立靈活恰當?shù)膯栴}情境，可以充分吸引高中生的學習注意力，讓學生從情感、態(tài)度及思想方面產生火花，激起學生探索求知的好奇心。根據(jù)課程內容，教師可以把需要探究的內容變換為學生主動探究的問題。這個過程應當注意，探究的問題提出應該描述清楚，不可出現(xiàn)問題表述含糊不清的情況，同時難度在高中生接受范圍之內，避免問題太過抽象而影響學生探究積極性。

（二）基于物理問題進行假設猜想

在高中生面對物理問題的時候，基于問題描述把問題可能延伸或發(fā)展的方向進行合理推測、科學假想，即結論猜想。高中生思維活躍，想法天馬行空，但是實驗探究性教學中的猜想是基于事實根據(jù)的，必須有科學的手段去進行驗證，否則偏離實際的猜想只能是增加探究難度、浪費探究時間。比如在“不同質量物體自由落體實驗的快慢對比”實驗中，可以通過一張紙和一個黑板擦同時下落情況對比，讓學生產生對定理的認識沖突;再第二次通過把紙張揉成紙團和同一個黑板擦同時下落對比，比較下落的快慢。在這兩個物理現(xiàn)象中引導學生探究影響不同物體下落快慢的因素是什么？有沒有可能兩個不同質量的物體下落速度一樣快呢？學生猜想跟兩個不同物體的空氣阻力有關系，最后通過播放真空管實驗的視頻讓學生發(fā)現(xiàn)結論，繼而進行正確規(guī)律的記憶。

（三）基于物理問題設計實驗方案

在實驗探究性教學當中，最關鍵的就是實驗過程的設計。作為實驗探究的重要環(huán)節(jié)，實驗過程應當遵循科學順序開展規(guī)劃。高中生應當從物理問題整體層面考慮，確定是獨立完成或者小組合作共同完成。若是小組完成，那么小組內各成員的操作任務和職責也要細致安排。實驗方案大致包括探究的主題、實驗器械材料的準備、探究過程的操作和順序、如何進行數(shù)據(jù)結果的分析總結等。實驗方案可以由每個學生自己設計，之后同學之間討論交流，對于關鍵操作內容則教師應做好審核和指導。實驗方案可以是多種，但必須保證操作的安全性要求。

（四）基于實驗操作觀察實驗過程

實驗探究性教學中高中生根據(jù)需要探究的問題及自己提出的猜想結論，按照方案步驟獨立自主或小組合作完成實驗操作。實驗操作過程中應當對物理現(xiàn)象進行仔細觀察，對實驗情況進行有效收集記錄，對需要測量的準備內容也應提前完成。高中生實驗操作中要注意好實驗器材的保護，避免器材使用不正確導致結果差異。

（五）基于實驗操作總結分析結論

高中生在完成了實驗探究之后，可以依據(jù)物理課教材中對定理概念的表述，運用分析、歸類、推測等方法總結出自己對探究實驗的結果解釋。這個解釋的形成是基于學生實驗操作的真實觀察，基于學生實驗數(shù)據(jù)的有效分析，繼而達到超過學生已學知識的新認識?？偨Y分析結論的過程可以在班級內同學進行交流討論，使得實驗操作中各個現(xiàn)象都有考慮到位，避免出現(xiàn)某個細節(jié)問題的遺漏。高中物理教師應對學生的結論進行點評，指出探究性實驗中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)是否能支持所得結論，在推理的過程中是否存在論據(jù)不足的情況，保證好探究結果的嚴密性和科學性。

四、高中物理實驗探究性教學的案例展示

（一）自由落體運動實驗探究性教學

引入問題：質量不同的物理誰下落的更快。

教師演示：一張紙和一個黑板擦同時從同一高度下落，質量大的黑板擦下落的快;一個粉筆頭和一整張報紙同時從同一高度下落，質量小的粉筆頭下落的快。

針對討論的物理問題及教師的演示實驗，進行探究性教學：

創(chuàng)設問題情境：質量大的物體和質量輕的物體到底哪個會下落更快？影響下落快慢的因素是什么？

進行假設猜想：不同物體下落的快慢同空氣的阻力有關，如果沒有阻力那么就應該一樣快。

設計實驗方案：取兩張相同的紙張，一張揉成團，一張平展，同時下落。準備好真空管實驗器材及硬幣、羽毛等。

觀察實驗過程：兩張紙，平展的空氣阻力大，揉成團的阻力小下落的快。真空管實驗中硬幣和羽毛幾乎速度一致。

總結分析結論：真空中物體降落的快慢同質量大小無關;空氣中因為阻力問題影響物體下落速度。

（二）彈性勢能實驗探究性教學

引入問題：彈性勢能表達式的探討。

教師演示：同一個懸掛小球的彈簧，在不同壓縮、拉伸程度下彈力幅度變化不一。

彈性勢能表達式的探究相對簡單，在高中物理重力勢能的教學中是從重力做功進行切入討論的。故而彈性勢能的學習也可以從彈力做功的角度來開展。根據(jù)常理，彈簧拉伸或壓縮越多，那么對外做功就越多，勢能也就越大。開展探究性教學的目的是測量彈簧對外做功的大小。

創(chuàng)設問題情境：彈性勢能表達式。

進行假設猜想：彈性勢能應該是克服重力做的功。

設計實驗方案：利用實驗器材，通過演示彈簧被壓縮后再次提升小球的高度進行計算。

觀察實驗過程：如圖1所示，彈簧一端固定，另一端通過細線連接小球。記錄好彈簧不掛小球，且靜止狀態(tài)下下端位置。掛上小球并下拉彈簧到某位置，標記為x的彈簧伸長量及小球此時的初始位置。松開小球，觀察小球的移動情況，記錄好小球上升后的最高位，得到最到位—初始位置=上升高度h.重復幾次，觀察不同x情況下h的值并填入表1。

總結分析結論：小球上升是克服重力做功，拉伸后松開時刻小球無初速度，升到最高位也是速度為0，故彈力做功等于小球克服重力做的功。彈簧在x形變量狀態(tài)下的彈性勢能應等于小球重力勢能變化量mgh，繼而得出結論mgh=ΔpE。

綜上所述，通過高中生的實驗探究，掌握科學的探究方法，實現(xiàn)自學能力、思考能力及合作能力的提升，讓自身分析問題、解決問題的能力得以鍛煉，形成正確處理問題的良好科學態(tài)度。因此，高中物理實驗課堂的探究性教學值得廣大教師深入探討，以實現(xiàn)高中生物理知識的牢固掌握。

參考文獻

[1]佟艷芝.探究性學習模式在高中物理教學中的應用研究[J].中國校外教育（下旬刊），2018，（8）.44.

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