高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中探究能力培養(yǎng)路徑

王慧

物理屬于理科范疇的一門基礎(chǔ)科目，主要以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不少物理結(jié)論都是通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)得出的．在高中物理教學(xué)中，教師要格外重視與認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生以所學(xué)理論知識(shí)為基礎(chǔ)展開實(shí)驗(yàn)探究，著重培養(yǎng)他們的探究能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的深入理解與牢固掌握，使其形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，不斷提升科學(xué)探究能力，推動(dòng)學(xué)生的全面發(fā)展．

１ 巧妙引入生活素材，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

在高中課程體系中，物理是一門同實(shí)際生活聯(lián)系十分密切的學(xué)科，不少現(xiàn)象和問題都可以通過物理知識(shí)來解釋．在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為有效培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，教師首先需注重所授內(nèi)容同生活的聯(lián)系，巧妙引入一些生活化素材，同物理實(shí)驗(yàn)整合到一起，帶領(lǐng)他們?cè)谑煜さ纳罨諊挟a(chǎn)生自主探究意識(shí)，使其積極踴躍地參與到實(shí)驗(yàn)探究中，實(shí)現(xiàn)探究能力的培養(yǎng)．

例如，在進(jìn)行“圓周運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí)，教師可先利用多媒體設(shè)備展示一些生活中常見的圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，如鐘表指針、風(fēng)車、電風(fēng)扇、摩天輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車與自行車輪胎在行駛途中轉(zhuǎn)動(dòng)等，詢問：這些運(yùn)動(dòng)有什么共同點(diǎn)？

由學(xué)生認(rèn)真觀察、分析與探究得出運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓的結(jié)論．接著，教師組織學(xué)生分組動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察自行車的傳動(dòng)裝置，搭配問題：自行車的大小齒輪與后輪中的質(zhì)點(diǎn)都在進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，那么哪些點(diǎn)的速度更快一些？引導(dǎo)其說出理由．討論后播放自行車傳動(dòng)裝置的視頻，進(jìn)一步發(fā)問：怎么比較物體做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢？鼓勵(lì)他們分享各自的方案，如在一段固定時(shí)間內(nèi)，比較物體轉(zhuǎn)過的圈數(shù)、半徑、轉(zhuǎn)過角度的大小、圓弧長度，以及物體轉(zhuǎn)動(dòng)一圈耗費(fèi)的時(shí)間等，思維得以發(fā)散．之后，教師組織學(xué)生在小組內(nèi)設(shè)計(jì)與操作實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)探究圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，掌握線速度與角速度的定義、大小、單位和物理意義等．

２ 創(chuàng)設(shè)良好實(shí)驗(yàn)情境，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

從建構(gòu)視角來看，教師設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，要以一定的教學(xué)情境為基本依托，引領(lǐng)學(xué)生在特定的情境中展開思考、分析與探究，使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究興趣與意識(shí)，讓他們不自覺地展開探究性學(xué)習(xí)，并培養(yǎng)探究能力．具體到高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)以學(xué)生的身心特點(diǎn)、認(rèn)知規(guī)律與學(xué)習(xí)情況為基本立足點(diǎn)，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)一個(gè)良好的教學(xué)情境，使其融情融境，獲得不錯(cuò)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，推動(dòng)他們?cè)谔囟ㄇ榫持虚_拓個(gè)人思維，培養(yǎng)探究能力．

以“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，教師可先利用信息技術(shù)手段播放一些現(xiàn)實(shí)世界中的落體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，如從屋檐掉落的水滴，成熟的果實(shí)落地等，據(jù)此創(chuàng)設(shè)情境，引出問題：日常生活中不同物體下落的快慢如何？

學(xué)生可能說小或者重的物體下落得快，教師可要求學(xué)生說出各自的理由，順勢(shì)導(dǎo)入新課．接著，教師講述：實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，如何通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證呢？然后進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)：讓一張Ａ４白紙和一枚一元硬幣從同一高度同時(shí)下落，結(jié)果是一元硬幣先落地；把剛才的白紙揉成一團(tuán)，重復(fù)上述操作，發(fā)現(xiàn)它們基本上一起著地；準(zhǔn)備兩張Ａ４紙，其中一張揉成團(tuán)，另外一張伸展開，將兩者從同一高度同時(shí)釋放，結(jié)果紙團(tuán)下落得快．引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)原因，使其結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展開探究，他們聯(lián)想到可能與物體受到的阻力大小有關(guān)．隨后教師演示實(shí)驗(yàn)：在牛頓管中讓鐵片與羽毛從同一高度同時(shí)下落，學(xué)生仔細(xì)觀看后發(fā)現(xiàn)兩者下落的速度一樣快，引出自由落體運(yùn)動(dòng)概念．

３ 發(fā)揮問題驅(qū)動(dòng)功能，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

正所謂“學(xué)起于思，思源于疑，疑解于問”．學(xué)生的思維一般都是從問題與疑問開始，學(xué)習(xí)過程就是解決問題與解疑釋惑的過程．在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，要想有效培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，教師需要圍繞實(shí)際教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)一系列問題，充分發(fā)揮出問題的驅(qū)動(dòng)功能，為學(xué)生明確觀察、分析與動(dòng)手的方向，讓他們思維發(fā)生摩擦與碰撞，使其通過對(duì)問題的處理實(shí)現(xiàn)探究能力的提升．

比如，在開展“機(jī)械能守恒定律”教學(xué)時(shí)，教師先播放一個(gè)有趣的“碰鼻實(shí)驗(yàn)”：將懸掛的一個(gè)小球拉動(dòng)到鼻子前面開始放手，實(shí)驗(yàn)者站在原地保持不動(dòng)，小球不停擺動(dòng)，始終不會(huì)碰到實(shí)驗(yàn)者的鼻子，引出問題：這是為什么呢？

由學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識(shí)思考與討論，使其發(fā)現(xiàn)僅靠原有認(rèn)知無法解釋這一現(xiàn)象，教師明確指出要用機(jī)械能守恒的知識(shí)來解釋．接著，教師鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)分析小球上升與下降過程中動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化情況，引出新的實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容：當(dāng)一個(gè)質(zhì)量為１ｋｇ的物體從２０ｍ 的高處自由下落時(shí)，分別求５ ｍ、１０ｍ、１５ｍ 與２０ｍ 處的速度，以及動(dòng)能、重力勢(shì)能和它們的和．將班內(nèi)學(xué)生分成四個(gè)大組，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備分別研究５ ｍ、１０ ｍ、１５ ｍ 與２０ ｍ 處的各個(gè)量，由教師匯總各組結(jié)果，引導(dǎo)他們探究出其中的規(guī)律，使其得出結(jié)論：物體在運(yùn)動(dòng)過程中，如果只有重力做功，機(jī)械能總量保持不變．

４ 設(shè)置開放物理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

通常來說，在高中物理教學(xué)中，大部分教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，都是按照教材中安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．在新課改背景下，高中物理教師要敢于突破原有教學(xué)的束縛與禁錮，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)，科學(xué)設(shè)置開放性的物理實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，或者引入一些課外實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)他們的探究能力．

如在“超重和失重”教學(xué)中，教材中安排的是人站在臺(tái)秤上利用電梯上升與下降進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過觀察臺(tái)秤示數(shù)變化驗(yàn)證超重和失重，該實(shí)驗(yàn)明顯無法在課堂操作，教師可鼓勵(lì)學(xué)生想方設(shè)法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，采用新的方式探究超重和失重．之后，教師與學(xué)生一起設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)：把一個(gè)塑料瓶中裝滿水，瓶底鉆一小孔，讓塑料水瓶在空中保持正立姿勢(shì)，觀察水的流動(dòng)情況；再把裝滿水的塑料瓶下面放置一個(gè)水桶，塑料水瓶在空中以正立的姿勢(shì)自由下落，據(jù)此設(shè)置以下問題：當(dāng)塑料瓶中裝滿水在空中正立時(shí)，水為什么會(huì)從底部的孔中流出來？當(dāng)塑料瓶中裝滿水在空中以正立姿勢(shì)自由下落時(shí)，塑料瓶與水分別是什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？此時(shí)加速度是什么？結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況分析塑料瓶的受力情況，塑料瓶與水之間存在擠壓?jiǎn)?？使其思考后一起討論?/p>

５ 充分調(diào)動(dòng)學(xué)生感官體驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生質(zhì)疑能力

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的聽覺、視覺等多種感官，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力．因此，作為教師，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，構(gòu)建課堂情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生感官進(jìn)行探究，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)質(zhì)疑，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題．

例如，在“自由落體運(yùn)動(dòng)”的探究中，首先讓學(xué)生思考兩個(gè)簡(jiǎn)單的問題：（１）兩個(gè)質(zhì)量不同，其他均相同的小球，從相同的高度自由落下，哪個(gè)小球下落速度更快？（２）一個(gè)鐵片和一個(gè)紙片，從相同的高度自由下落，哪個(gè)下落的速度更快？第一種情況的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是兩者速度相同，而第二種情況的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是重的下落速度快．通過這樣的演示實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生探索欲望，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行反思．如第一個(gè)問題中，很多學(xué)生會(huì)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為重的小球下落速度快．通過這樣的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑．之后，教師播放伽利略的斜塔實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生知識(shí)記憶．對(duì)于第二個(gè)問題，則讓學(xué)生自主探究，在實(shí)驗(yàn)過程中找尋正確答案，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力．

６ 引導(dǎo)學(xué)生反思實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生探究能力

新課程標(biāo)準(zhǔn)中要求，物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)注重學(xué)生探究意識(shí)培養(yǎng)，鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程評(píng)估能力，在實(shí)驗(yàn)中，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，描述實(shí)驗(yàn)過程．作為教師，應(yīng)當(dāng)組織學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，反思實(shí)驗(yàn)探究方式的科學(xué)性與合理性，表達(dá)自己的觀點(diǎn)，認(rèn)真聽取他人意見，發(fā)現(xiàn)自身的不足，主動(dòng)改進(jìn)探究實(shí)驗(yàn)方案，不斷提高學(xué)生探究能力．

綜上所述，在高中物理教學(xué)活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性不言而喻，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，除關(guān)注學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的物理原理、規(guī)律是否掌握外，還要把側(cè)重點(diǎn)放在探究能力的培養(yǎng)上，深入挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)的功能，通過生活素材、情境創(chuàng)設(shè)、問題導(dǎo)向與開放性實(shí)驗(yàn)等路徑培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和物理學(xué)科核心素養(yǎng)．

（完）