基于科學(xué)探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

毛鋅

摘要：新課標(biāo)明確提出，高中物理學(xué)科的教學(xué)需要引導(dǎo)學(xué)生積極參與、自主學(xué)習(xí)、樂于探究、勤于思考、勇于實(shí)驗(yàn)，以多元化教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)和技能，對(duì)學(xué)生的科學(xué)探究能力進(jìn)行培養(yǎng)，以促使學(xué)生形成科學(xué)精神及科學(xué)態(tài)度。因此，在高中物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需要積極轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，通過(guò)多元化教學(xué)方法提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞：高中物理；科學(xué)探究；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；策略

高中物理新課標(biāo)中明確提出，科學(xué)探究不僅是學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的目標(biāo)，而且是一種重要的教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)科及教學(xué)的重要組成部分，在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，教師需要積極開展實(shí)踐活動(dòng)，注重物理知識(shí)的研究與發(fā)展。大多數(shù)物理問題均是由實(shí)驗(yàn)引發(fā)的，屬于物理教學(xué)過(guò)程的重難點(diǎn)。而科學(xué)探究作為物理學(xué)科素養(yǎng)的“核心”，其屬于“物理觀念”“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”“科學(xué)思維”相關(guān)物理學(xué)科培養(yǎng)以及落實(shí)的重要手段與實(shí)踐基礎(chǔ)，且立足于科學(xué)探究的物理實(shí)驗(yàn)題也屬于高考時(shí)考查的重難點(diǎn)。因此，物理教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需要積極創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考并提出對(duì)于物理問題的見解，溝通交流，運(yùn)用物理學(xué)科知識(shí)、關(guān)鍵能力、觀念方法等解決物理問題，從而使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究，提升核心素養(yǎng)。

1? ?高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)探究能力的意義

培養(yǎng)學(xué)生必備的科學(xué)探究能力，主要是經(jīng)過(guò)模擬相關(guān)學(xué)者、科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的思路、立意、手段、方法、策略等而開展的學(xué)習(xí)方式，以促使學(xué)生通過(guò)該學(xué)習(xí)方式，領(lǐng)悟到科學(xué)化的思想觀念，以提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)承擔(dān)著講解物理學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)以及培養(yǎng)學(xué)生探究能力，提升科學(xué)素養(yǎng)的重要任務(wù)，特別是對(duì)于高中生而言，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)能力對(duì)于學(xué)生的科技素質(zhì)提高有著重要影響。因此，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需要注重學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，這對(duì)學(xué)生的良好發(fā)展是極其重要的。除此之外，物理是實(shí)驗(yàn)為主、理論為輔的一門綜合性課程，雖然有大量的理論知識(shí)，但仍需要學(xué)生通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)加以驗(yàn)證，這就需要物理教師采用多元化教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生創(chuàng)造相應(yīng)的探究空間，指導(dǎo)學(xué)生積極思考與發(fā)現(xiàn)，以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。物理教師通過(guò)教材研究、教學(xué)內(nèi)容的精選開展探究性學(xué)習(xí)，能使學(xué)生形成良好的觀察與分析能力，提升學(xué)生觀察、動(dòng)手、分析與思考物理問題的能力。由此可見，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中收獲物理知識(shí)，通常能夠使學(xué)生經(jīng)過(guò)“教學(xué)做合一”的教學(xué)活動(dòng)，增強(qiáng)自身的實(shí)驗(yàn)意識(shí)以及科研創(chuàng)造力，提升科學(xué)探究素養(yǎng)。

2? ?基于科學(xué)探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

2.1教師講解代替學(xué)生探究

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是高中物理教學(xué)的重難點(diǎn)，部分物理教師為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)的高效化，會(huì)將大量精力用于理論知識(shí)的講解以及試題練習(xí)，不愿花費(fèi)較多的時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行自主探究。

2.2視頻演示替代動(dòng)手實(shí)踐

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)既是課堂教學(xué)的亮點(diǎn)，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣，其能為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)物理知識(shí)、規(guī)律、原理提供重要的實(shí)證。隨著科技的不斷發(fā)展，信息技術(shù)逐漸在課堂教學(xué)中廣泛運(yùn)用，教師在教學(xué)時(shí)也能在網(wǎng)絡(luò)上找到更多的教學(xué)資源，如實(shí)驗(yàn)視頻、動(dòng)畫演示實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)這些方式，學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)形成了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境體會(huì)。雖然在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，教師會(huì)將成功率比較低或者可視性弱的物理實(shí)驗(yàn)用實(shí)驗(yàn)視頻代替，但是，若演示實(shí)驗(yàn)都通過(guò)動(dòng)畫視頻展現(xiàn)，就會(huì)影響學(xué)生對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，并影響學(xué)生科學(xué)探究能力的提升。

3? ?基于科學(xué)探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

3.1制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，增強(qiáng)探究意識(shí)

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師可指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)已掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，結(jié)合探究課題，設(shè)置多個(gè)小問題，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，立足于實(shí)驗(yàn)的原理、數(shù)據(jù)處理、器材等各個(gè)方面解決實(shí)驗(yàn)問題，并制訂相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，以促使學(xué)生形成探究意識(shí)。例如，在對(duì)“牛頓第二定律”進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，學(xué)生需要解決“通過(guò)什么方法開展探究”“怎樣測(cè)量加速度”“怎樣測(cè)量質(zhì)量”等相關(guān)問題。在科學(xué)探究活動(dòng)中研究一個(gè)與多個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，學(xué)生通常會(huì)以控制變量法實(shí)施探究，對(duì)于質(zhì)量測(cè)量而言，學(xué)生也會(huì)聯(lián)想到通過(guò)天平進(jìn)行測(cè)量；對(duì)于加速度測(cè)量而言，學(xué)生已經(jīng)對(duì)勻變速的直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了研究，對(duì)其中用到的小車、軌道、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等用品已經(jīng)學(xué)會(huì)了使用方法。此時(shí)，學(xué)生可通過(guò)知識(shí)類比遷移，考慮運(yùn)用哪種器材進(jìn)行牛頓第二定律的驗(yàn)證。其中，最困難的就是對(duì)合外力進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)槟Σ烈蛩兀?）是未知的，所以進(jìn)行摩擦力測(cè)量是最困難的。這個(gè)時(shí)候，就是考查學(xué)生能否依據(jù)力的合成和分解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)想到通過(guò)重力分力進(jìn)行摩擦力平衡。拉力能夠通過(guò)鉤碼的重力進(jìn)行測(cè)量，但這種情況所造成的實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)該怎樣解決呢？雖然學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中無(wú)法解決全部問題，但是，在實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的制訂中，可指導(dǎo)學(xué)生對(duì)探究的問題進(jìn)行深度思考，并提出相應(yīng)的猜測(cè)與假設(shè)，并在物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中加以驗(yàn)證。

3.2開展合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)

個(gè)體的能力通常是有限的，物理教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需要注重培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過(guò)小組合作，積極主動(dòng)地與他人交流溝通，合作解決相關(guān)物理問題，以提升學(xué)生的合作探究能力。因此，物理教師可將班級(jí)的學(xué)生依據(jù)“組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)”的分組原則，按照興趣傾向、性別比例、守紀(jì)狀況、交往技能等進(jìn)行合理搭配，科學(xué)分組，促使每個(gè)組員都能充分發(fā)揮其作用。實(shí)踐表明，學(xué)生在具體學(xué)習(xí)中彼此間的互相幫助相較于教師監(jiān)督更為有效。

開展小組合作學(xué)習(xí)，不僅能促進(jìn)學(xué)生自身的集體榮譽(yù)感增強(qiáng)，而且能提升學(xué)生的合作能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。

3.3引入生活實(shí)例，提升科學(xué)探究素養(yǎng)

對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)，許多人都認(rèn)為需要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，但只要能促使學(xué)生形成認(rèn)知體驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生自身的思維激活，促使其科學(xué)探究素養(yǎng)提升，不論在哪做實(shí)驗(yàn)都是一樣的。因此，在物理實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)中，物理教師可多維度、多方面地思考實(shí)驗(yàn)，盡量通過(guò)學(xué)生較為常見到的物理現(xiàn)象開展物理實(shí)驗(yàn)，以促使物理實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)生活化，并縮短學(xué)生和實(shí)驗(yàn)的距離，以激發(fā)學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)與實(shí)驗(yàn)的探究興趣。例如，在開展“平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可在教學(xué)前指導(dǎo)學(xué)生做個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的生活化實(shí)驗(yàn)：讓筆帽由課桌上面勻速滾落，對(duì)筆帽的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行觀察。學(xué)生經(jīng)過(guò)該實(shí)驗(yàn)，能清晰準(zhǔn)確地了解平拋運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，以此為后面的教學(xué)開展奠定基礎(chǔ)。例如，在對(duì)“靜摩擦力的實(shí)驗(yàn)”開展教學(xué)時(shí)，物理教師可先給學(xué)生準(zhǔn)備日常生活當(dāng)中常見的杯子，讓學(xué)生捏住杯子，之后不斷加大力度，用力捏杯子，引導(dǎo)學(xué)生思考與猜測(cè)該過(guò)程中靜摩擦力是怎樣變化的。學(xué)生經(jīng)過(guò)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，杯子沒有被滑動(dòng)，還會(huì)與手保持平衡狀態(tài)，并形成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)力，即重力也沒發(fā)生任何變化，因此，其靜摩擦力沒有發(fā)生變化。然后，物理教師可引導(dǎo)學(xué)生猜想，若加大了捏杯子的力度，會(huì)造成哪種力的改變。學(xué)生的回答是壓力變大，很明顯，壓力與滑動(dòng)摩擦力具有直接關(guān)聯(lián)，且滑動(dòng)摩擦力幾乎與最大的靜摩擦力相等，因此，在用力捏杯子的時(shí)候，能夠使杯子的靜摩擦力相應(yīng)增大。由此可知，生活化實(shí)驗(yàn)的開展，能夠使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到最大靜摩擦力與靜摩擦力是兩個(gè)不同的概念。

3.4創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)科學(xué)探究欲望

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師有意識(shí)、有目的地創(chuàng)設(shè)相關(guān)問題情境，不僅能夠使學(xué)生積極地發(fā)現(xiàn)問題，而且能從中找到問題的答案。在物理學(xué)科的具體教學(xué)中，物理教師需要將學(xué)生的學(xué)情與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，仔細(xì)斟酌，多加思考，以充分激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究欲。相關(guān)實(shí)踐表明，和學(xué)生實(shí)際生活相關(guān)的問題情境創(chuàng)設(shè)，通常是學(xué)生自身探究欲得以提高的有效途徑。例如，在對(duì)“超重與失重”的實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)時(shí)，教師可以讓學(xué)生站到電子秤上下蹲后再立刻站起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生觀察在這一過(guò)程中，秤的讀數(shù)發(fā)生了怎樣的變化？又如，在對(duì)“機(jī)械能及其守恒定律”當(dāng)中的“能量守恒定律與能源”的相關(guān)內(nèi)容開展教學(xué)時(shí)，教師可結(jié)合當(dāng)前能源危機(jī)的實(shí)際性問題，引導(dǎo)學(xué)生思考：“能量既然是守恒的，為何各國(guó)都要節(jié)約能源呢？究竟有沒有必要進(jìn)行能源節(jié)約？”與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系進(jìn)行問題情境創(chuàng)設(shè)，往往能充分激發(fā)學(xué)生對(duì)物理問題的探究欲望。

3.5運(yùn)用信息技術(shù)，激發(fā)科學(xué)探究熱情

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，相關(guān)信息技術(shù)已經(jīng)在課堂教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)能給課堂教學(xué)提供海量的信息。因此，物理教師在課堂教學(xué)時(shí)需要注重信息技術(shù)的運(yùn)用，做到充分了解物理相關(guān)知識(shí)的前沿，并將物理學(xué)科的發(fā)展前景呈現(xiàn)給學(xué)生。除此之外，物理教師可通過(guò)多媒體技術(shù)，以聲像并茂、動(dòng)靜結(jié)合的教學(xué)課件，使難懂、抽象的物理知識(shí)形象生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，以促使學(xué)生更好地理解相關(guān)物理知識(shí)并調(diào)動(dòng)其在物理課堂的參與積極性。例如，在開展“萬(wàn)有引力和航天”的教學(xué)時(shí)，物理教師可播放電影《地心引力》的片段，從當(dāng)中找出相關(guān)物理問題，以調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)的探索欲與積極性。除此之外，物理教師還可以播放飛船發(fā)射的場(chǎng)景及“嫦娥”“玉兔”“懷抱”奔月的相關(guān)視頻給學(xué)生觀看，在增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)科學(xué)探究熱情的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情，從而使學(xué)生的民族自信心與自豪感得到有效提升。

綜上所述，立足于科學(xué)探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能促使學(xué)生深刻地體會(huì)物理學(xué)科的魅力，而且能使每個(gè)學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)探究中，并通過(guò)科學(xué)探究提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，進(jìn)而提升學(xué)生在日后發(fā)展中的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)其自身價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

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