中學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征的演變及啟示

摘 要：高中物理教科書中學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征的演變，對創(chuàng)新物理教學(xué)、作業(yè)設(shè)計(jì)、科學(xué)探究，具有一定必要性和積極的教育意義。本文基于魯科版高中物理教材實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征，對高中物理教學(xué)創(chuàng)新性策略展開了探析。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究;特征演變;啟示性策略

在國家教育改革背景下，高中物理課堂教育教學(xué)及作業(yè)設(shè)計(jì)活動的開展應(yīng)當(dāng)著力培養(yǎng)學(xué)生的能力，在培養(yǎng)創(chuàng)造性思維以及實(shí)踐操作能力的基礎(chǔ)之上，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)物理知識，并將其運(yùn)用于對日常生活實(shí)踐活動的指導(dǎo)當(dāng)中。高中物理教育工作者應(yīng)當(dāng)順應(yīng)新課標(biāo)的指導(dǎo)，根據(jù)高中物理教科書中學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征的演變及啟示，經(jīng)由教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，注重對學(xué)生的引導(dǎo)和啟發(fā)，促進(jìn)物理學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變和革新。在開展高中物理教學(xué)活動的過程當(dāng)中將“授人以魚”轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆谌艘詽O”，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、高中物理教科書中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征的演變

（一）注重將物理知識與生活經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在初中學(xué)習(xí)階段，物理知識難度較低且充滿趣味性，使得學(xué)生在趣味橫生的學(xué)習(xí)活動中能夠較為輕松地掌握和應(yīng)用物理知識。高中學(xué)習(xí)階段，物理知識難度較大，為了幫助學(xué)生更好地適應(yīng)這一學(xué)習(xí)情況的轉(zhuǎn)變，規(guī)范、高效地掌握和應(yīng)用高中物理知識，魯科版高中物理教材在編排時從日常生活實(shí)際取材，將物理知識與生活實(shí)例有機(jī)融合，同時根據(jù)知識難度，對相關(guān)物理現(xiàn)象及原理加以說明，有利于在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，幫助學(xué)生理解相關(guān)知識內(nèi)容，完善物理知識體系。

例如，在彈力知識教學(xué)部分，從生活中的實(shí)例（捏扁的面包、撥動的琴弦）引出形變的概念，并通過橡皮筋與橡皮泥的對比，給出彈性形變的概念，通過蹦極時人可以被拉回，引出彈力的概念，探究彈簧彈力的變化規(guī)律得出胡克定律，介紹彈力在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

（二）尊重學(xué)生的主體性，融入小組合作探究學(xué)習(xí)模式

新課程理念指導(dǎo)下，魯科版高中物理教材在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方面一改傳統(tǒng)的以教師為主體的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，著眼于學(xué)生的主體性地位，引導(dǎo)學(xué)生自己動手、動腦來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、控制變量、分析結(jié)果、討論驗(yàn)證等，完成物理實(shí)驗(yàn)過程。讓學(xué)生在參與自主性物理實(shí)驗(yàn)操作活動的過程當(dāng)中大膽假設(shè)、科學(xué)質(zhì)疑。在提出、思考、解決問題的過程中，有效培養(yǎng)自身的邏輯思維能力和創(chuàng)造性思維能力。探究性實(shí)驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)與建構(gòu)知識，訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)與探究技能，培養(yǎng)探究意識、探究能力和探究精神，融知識、技能、過程、方法、情感、態(tài)度與價值觀于一體的學(xué)習(xí)過程[1]。為了更好地引導(dǎo)每位學(xué)生高效參與探究性物理實(shí)驗(yàn)，從中獲得知識和技能的積累、培養(yǎng)，魯科版高中物理教材在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆O(shè)計(jì)方面，通過融入小組合作探究學(xué)習(xí)模式引導(dǎo)學(xué)生在相互研討中共同學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。通過小組合作的模式，發(fā)揮“1+1>2”的效用，使得學(xué)生可以在小組內(nèi)展開思維的交流和靈感的碰撞，學(xué)生之間可以相互啟發(fā)，相互幫助，共同高效地完成物理實(shí)驗(yàn)任務(wù)。同時在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任意識和合作精神，為引導(dǎo)其樹立和踐行科學(xué)精神奠定基礎(chǔ)。

（三）在知識建構(gòu)過程中，大力推進(jìn)科學(xué)探究能力的培養(yǎng)

在教育改革背景下，科學(xué)探究能力的培養(yǎng)已然作為高中物理教育教學(xué)活動開展的重要目標(biāo)之一，是教學(xué)評估的重要指標(biāo)。同時基于物理知識內(nèi)容基本特征和學(xué)習(xí)應(yīng)用的基本要求來看，學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和踐行是其開展高效的高中物理學(xué)習(xí)活動并在此過程當(dāng)中不斷提高理論理解能力和知識應(yīng)用能力的必然要求。魯科版高中物理教材編排和設(shè)計(jì)最大限度地融入了科學(xué)探究性，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過創(chuàng)設(shè)疑問、引導(dǎo)學(xué)生假設(shè)猜想培養(yǎng)其自主探究能力，著力在引導(dǎo)學(xué)生參與物理知識學(xué)習(xí)活動的過程中，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和創(chuàng)新意識，形成理論知識和實(shí)踐能力的統(tǒng)一。例如，把教材的“驗(yàn)證平行四邊形定則”改成“探究互成角度的力的合成規(guī)律”，大力推進(jìn)科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

二、高中物理教科書中學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征的演變帶給物理教學(xué)的啟示

（一）創(chuàng)新物理學(xué)習(xí)形式

1.學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)由“要我學(xué)”向“我要學(xué)”轉(zhuǎn)變

從學(xué)生身心成長狀況來看，確立并踐行獎勵機(jī)制，可以在一定程度上調(diào)動其在物理學(xué)習(xí)方面的積極性和主動性。為此，需要以獎勵機(jī)制保障學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生由“要我學(xué)”向“我要學(xué)”轉(zhuǎn)變。具體來講，教師可以以班級為單位，不定期組織創(chuàng)新性物理理論知識以及實(shí)驗(yàn)操作類比賽活動?；顒拥男问绞嵌喾N多樣的，既包括個人賽，也包括班級內(nèi)部集體賽。同時可以用學(xué)校內(nèi)部網(wǎng)站，將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)作品發(fā)放到網(wǎng)絡(luò)平臺當(dāng)中。由學(xué)生和教師共同投票選出優(yōu)勝者，由校方給予獎狀、獎金等獎勵，并且在網(wǎng)絡(luò)平臺當(dāng)中予以公示。這樣的活動不僅可以充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力，也可以在全校范圍內(nèi)營造創(chuàng)新性學(xué)習(xí)氛圍，充分調(diào)動起學(xué)生參與高中物理學(xué)習(xí)的自主性和積極性。

2.推動學(xué)習(xí)形式由個體化轉(zhuǎn)向合作化

推動學(xué)生學(xué)習(xí)的組織形式由“個體學(xué)習(xí)”向“合作學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變，就需要將“學(xué)法三結(jié)合”模式融入高中物理學(xué)習(xí)當(dāng)中。所謂“學(xué)法三結(jié)合”是指學(xué)生的學(xué)習(xí)方法要與個人學(xué)習(xí)、小組學(xué)習(xí)、全班學(xué)習(xí)相結(jié)合，與文本問題、師本問題、生本問題相結(jié)合。就高中物理學(xué)習(xí)形式方式來看，主要由教師圍繞本節(jié)課堂物理知識學(xué)習(xí)重點(diǎn)來開展教學(xué)活動，學(xué)生基于相關(guān)知識內(nèi)容及問題開展思考和作答活動。在教科書中學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征的演變帶給物理教學(xué)的啟示之下，教師可以引導(dǎo)學(xué)生圍繞本節(jié)重難點(diǎn)知識提出思考問題，在小組內(nèi)部利用課上時間展開思考和交流活動，尋求問題解決方式以及答案。小組內(nèi)部難以自主解決時，可在班級開展討論活動，最后再由教師對學(xué)生的答案和看法加以總結(jié)和講解。

例如，在學(xué)習(xí)“向心力”內(nèi)容時，將學(xué)生分成若干小組，以小組為單位開展實(shí)驗(yàn)活動，探究“向心力大小表達(dá)式”。引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在小組范圍內(nèi)進(jìn)行分工合作之外，還可以實(shí)現(xiàn)各小組之間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享，感受合作在獲取數(shù)據(jù)中的作用，增強(qiáng)學(xué)生的合作意識[2]。

在此過程當(dāng)中，由學(xué)生思考問題、解決問題的方式來開展高中物理學(xué)習(xí)活動，可以充分挖掘?qū)W生的動腦思考能力和創(chuàng)造性思維。將小組學(xué)習(xí)與集體學(xué)習(xí)的方式相結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生的溝通交流能力，增強(qiáng)班級凝聚力，為提高班級整體物理學(xué)習(xí)水平奠定良好基礎(chǔ)，有助于充分調(diào)動學(xué)生參與物理學(xué)習(xí)的自主性和積極性。

（二）完善科學(xué)探究體制機(jī)制

1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)探究意識

科學(xué)探究能力的培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)基于探究意識和問題意識的建立，教師可以通過創(chuàng)設(shè)特定的學(xué)習(xí)情境引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、提出問題，同時利用實(shí)驗(yàn)探究、資料查詢等方式思考并解決問題。教師可以充分利用物理知識之間的銜接性和延伸性引導(dǎo)學(xué)生探究、發(fā)現(xiàn)新的物理情境和已有知識之間的矛盾性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)合理的假設(shè)和猜想，引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)探究、資料查詢、調(diào)查訪問等形式來探究新的物理情境與應(yīng)用知識之間沖突產(chǎn)生的原因及其蘊(yùn)含的原理。

例如，在學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動知識內(nèi)容時，教師可以利用生活中的飛機(jī)炸碉堡的實(shí)例建立情境，引發(fā)學(xué)生的探究欲望，然后用丟氣球和丟粉筆頭的情境引導(dǎo)學(xué)生理性思考平拋的概念，動腦思考探究方案，尋找描繪平拋軌跡的方法，探究平拋運(yùn)動的規(guī)律，討論分析后按自己的方案進(jìn)行探究，最后分析并認(rèn)知規(guī)律。

2.借助物理學(xué)史，培養(yǎng)探究思維

物理有著完整的知識體系和發(fā)展歷史，對物理知識尤其是物理原理的理解和應(yīng)用離不開對物理學(xué)史的掌握和理解。物理學(xué)史能夠提供重要的科學(xué)事實(shí)、概念、原理、方法，以及技術(shù)發(fā)明的歷史背景、現(xiàn)實(shí)來源和應(yīng)用等，不僅有利于幫助學(xué)生了解物理現(xiàn)象和原理，也可以在培養(yǎng)探究性思維的同時使其找尋物理現(xiàn)象及原理之間的關(guān)聯(lián)性和共性，為后續(xù)物理知識的學(xué)習(xí)和理解能力的培養(yǎng)奠定良好基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)之上幫助學(xué)生把握科學(xué)技術(shù)與社會發(fā)展之間的內(nèi)在聯(lián)系，充分認(rèn)知科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新對于推動社會進(jìn)步的積極意義，理解物理知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用本身所具有的價值性和實(shí)踐性。

例如，在學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動規(guī)律部分知識內(nèi)容時，除教師課堂講解分析以外，也可以采取布置課后任務(wù)的形式，引導(dǎo)學(xué)生借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源查閱自由落體運(yùn)動規(guī)律建立的歷程：亞里士多德提出物體從高空落下的快慢與物體的重量成正比，重的物體下落得快，輕的物體下落得慢。而伽利略通過比薩斜塔實(shí)驗(yàn)推翻了亞里士多德的落體運(yùn)動論，并且又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了物體下落運(yùn)動的規(guī)律——自由落體定律。在此過程當(dāng)中，深入體會規(guī)律建立的曲折性以及科學(xué)家的質(zhì)疑創(chuàng)新、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度[3]，引導(dǎo)學(xué)生自覺樹立并踐行堅(jiān)定的自主探究意識。

3.借助物理實(shí)驗(yàn)探究知識

從高中物理學(xué)科知識內(nèi)容及基本特征來看，物理實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生知識學(xué)習(xí)的構(gòu)成部分及重要渠道，對于學(xué)生探究知識能力的培養(yǎng)以及物理知識體系的完善有著重要的影響。因此，推動學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由“接受與掌握”向“發(fā)現(xiàn)與探究”轉(zhuǎn)變就需要將物理實(shí)驗(yàn)活動作為學(xué)習(xí)形式的重要方面，引導(dǎo)學(xué)生探究知識。教師可以圍繞高中物理課本中章節(jié)的重點(diǎn)知識內(nèi)容確立物理實(shí)驗(yàn)主題，引導(dǎo)學(xué)生圍繞該物理實(shí)驗(yàn)主題自主準(zhǔn)備相關(guān)原材料，確立實(shí)驗(yàn)計(jì)劃并且開展實(shí)際動手操作，對其中蘊(yùn)含的物理原理及相關(guān)理論知識加以驗(yàn)證和拓展，引導(dǎo)學(xué)生在動手實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中深入體會和把握物理理論知識。

例如，在對電磁學(xué)重要定律之一“楞次定律”進(jìn)行探析時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求利用（靈敏電流計(jì)，標(biāo)明導(dǎo)線繞向的線圈，條形磁鐵，導(dǎo)線等）實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路圖，說明實(shí)驗(yàn)操作過程，并設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表格，得出“楞次定律”。在參與實(shí)踐活動的過程中將課本知識與解決日常實(shí)際問題有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生動腦思考能力及動手實(shí)踐能力。在教科書中學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征的演變帶給物理教學(xué)的啟示之下，將動腦思考能力、動手實(shí)踐能力深入貫徹落實(shí)于高中物理學(xué)習(xí)過程中。

4.運(yùn)用課外資料擴(kuò)充知識

高中物理知識體系內(nèi)容具有多樣性和復(fù)雜性的特征，除課本、課堂知識內(nèi)容以外，物理課外資料對于高中物理知識體系也能夠起到必要的補(bǔ)充作用。同時為了推動學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由“接受與掌握”向“發(fā)現(xiàn)與探究”轉(zhuǎn)變，教師也應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生自覺運(yùn)用物理相關(guān)課外資料擴(kuò)充自身的知識體系，并在自學(xué)的過程當(dāng)中培養(yǎng)獨(dú)立思考能力和邏輯思維能力。為此，教師需要將課外資料閱讀及探究活動作為高中物理學(xué)習(xí)形式的重要組成部分[4]。將物理學(xué)習(xí)及作業(yè)完成過程轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展與探究過程，在運(yùn)用課外資料開展自學(xué)活動的過程中提出問題、思考問題并采取有針對性的舉措解決問題。就物理課外輔導(dǎo)資料的選擇來看，除課本、考試等輔導(dǎo)資料以外，也可以引導(dǎo)學(xué)生自覺閱讀物理相關(guān)的科學(xué)期刊，深入了解自然環(huán)境以及日常生活當(dāng)中存在的物理現(xiàn)象，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探究物理知識興趣的同時引導(dǎo)其自覺樹立對物理現(xiàn)象的問題探究思維，豐富的網(wǎng)絡(luò)資源更是為物理課外學(xué)習(xí)資料的查詢和應(yīng)用提供了極為便利的條件。

（三）差異化作業(yè)布置

高中物理教科書中學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征的演變帶給物理教學(xué)的啟示之下，高中物理課堂教學(xué)活動以及作業(yè)布置活動的開展應(yīng)當(dāng)遵循因材施教的原則，根據(jù)學(xué)生知識體系以及學(xué)習(xí)能力的掌握情況進(jìn)行差異化作業(yè)布置，有針對性地幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)能力和效率。首先，高中物理教師應(yīng)當(dāng)對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況有明確的把握和了解，尤其要在課堂教學(xué)活動當(dāng)中加強(qiáng)觀察和思考，針對每位學(xué)生不同的學(xué)習(xí)情況和鞏固知識的需求，布置差異性和個性化的作業(yè)內(nèi)容。對于基礎(chǔ)掌握較差的學(xué)生，教師要加強(qiáng)對于其基礎(chǔ)知識掌握情況的檢查;對于基礎(chǔ)較好的同學(xué)，教師要布置帶有一定難度的課外習(xí)題，引導(dǎo)其擴(kuò)充對于課外物理知識的掌握。

結(jié)束語

綜上所述，在新的教育背景下，為了滿足新的教學(xué)環(huán)境以及考試環(huán)境的需求，充分利用魯科版高中物理教材，高中物理教育工作者應(yīng)當(dāng)著力推動自身教學(xué)觀念和教學(xué)方式的升級。在促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的過程當(dāng)中，充分調(diào)動學(xué)生參與物理知識學(xué)習(xí)的自主性和積極性，加強(qiáng)培養(yǎng)創(chuàng)造性學(xué)習(xí)思維以及動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑥睦碚撝R的學(xué)習(xí)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作及探究能力等方面，提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)效率和水平，進(jìn)一步完善高中物理教育教學(xué)的體制機(jī)制。

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作者簡介：邱瑜（1982— ），女，漢族，福建建陽人，福建省晉江市第一中學(xué)，中學(xué)一級，本科。研究方向：高中物理教學(xué)。