探究式教學(xué)法在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效應(yīng)用

摘 要：隨著新高考制度的實(shí)施，對學(xué)生創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力的要求顯著提升。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、促進(jìn)理論與實(shí)踐結(jié)合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其重要性日益凸顯。探索并實(shí)施有效的物理教學(xué)方法、落實(shí)新高考改革的要求顯得尤為重要?；诖?，文章以探究式教學(xué)法為抓手，探究其在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效應(yīng)用，以期提升物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。文章先是分析了高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，然后闡述了引入探究式教學(xué)法的重要意義，并在確定開展探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則的基礎(chǔ)上，提出了探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的路徑。

關(guān)鍵詞：探究式教學(xué)；高中；物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理課程體系的一部分，但在教學(xué)實(shí)踐中仍存在一些問題。部分教師將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)視為理論課程教學(xué)的附庸，側(cè)重驗(yàn)證性操作，忽略了對學(xué)生自主探索能力和創(chuàng)新意識的培育。這不僅限制了學(xué)生對物理世界的深層次認(rèn)知，也難以滿足新時代教育對學(xué)生綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力的高要求。探究式教學(xué)法主張以學(xué)生為主體，鼓勵他們主動提出問題、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析論證，最終形成科學(xué)結(jié)論。整個探究過程不僅能夠加深學(xué)生對物理概念的理解，還能夠培養(yǎng)他們的獨(dú)立思考、問題解決和團(tuán)隊(duì)合作能力，為終身學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)并積極將探究式教學(xué)法融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

一方面，部分教師對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度不足，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)耗時耗力，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式；還有部分教師對實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念認(rèn)識不夠，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、資源、評價等方面存在不足，從而影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效。另一方面，物理是需要一定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯思維能力的學(xué)科，但部分學(xué)生由于基礎(chǔ)薄弱，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)教學(xué)初期就遇到困難，缺少對物理學(xué)科的熱情，甚至對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生抵觸情緒。這不僅影響了自身的學(xué)習(xí)效果，也影響了整個班級的實(shí)驗(yàn)氛圍。

二、物理探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義

首先，相較于傳統(tǒng)的講授式教學(xué)，探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過親手操作實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生能夠直觀地感受到物理世界的奇妙與規(guī)律，從而更加深刻地理解抽象的物理概念。其次，物理探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要運(yùn)用科學(xué)的方法論，如觀察、實(shí)驗(yàn)、歸納、演繹等，來分析和解決問題。整個科學(xué)的探究工程有助于學(xué)生形成獨(dú)立思考、自主探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為未來的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。再次，在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要親自動手操作、調(diào)試設(shè)備、記錄數(shù)據(jù)等，這些實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠鍛煉學(xué)生的動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和解決問題的能力。同時，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和嘗試，還能夠培養(yǎng)學(xué)生耐心、細(xì)致和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度[1]。最后，在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生不僅需要按照既定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，還需要對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反思、分析和總結(jié)。在這個過程中，學(xué)生可能會發(fā)現(xiàn)新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、提出新的問題或者對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生新的解釋，進(jìn)而逐漸形成敢于質(zhì)疑、勇于探索的科學(xué)精神和創(chuàng)新

能力。

三、開展探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則

（一）科學(xué)性原則

物理作為一門基于實(shí)驗(yàn)和觀測的自然科學(xué)，其理論體系的建立與完善無一不是在嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和嚴(yán)密的邏輯推理基礎(chǔ)上得以實(shí)現(xiàn)的。只有在實(shí)驗(yàn)設(shè)計、數(shù)據(jù)收集與分析等環(huán)節(jié)嚴(yán)格遵守科學(xué)方法，才能保證結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。

（二）學(xué)生主體性原則

新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)教師要充分發(fā)揮學(xué)生的主體性。況且物理學(xué)科的發(fā)展本就源自人類對自然界奧秘的好奇與探索。因此，教師要將學(xué)生置于學(xué)習(xí)活動的核心位置，鼓勵他們提出問題、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、動手操作、分析討論，激發(fā)并維護(hù)學(xué)生的內(nèi)在探索欲。

（三）量力性原則

物理實(shí)驗(yàn)的探索之旅既需要牢固掌握基礎(chǔ)概念，也需要逐步觸及高級理論。量力性原則強(qiáng)調(diào)的是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法需貼合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平與能力范圍，既避免過高的門檻導(dǎo)致學(xué)生望而生畏，喪失探索的信心與樂趣，也防止內(nèi)容過于淺顯而無法激發(fā)學(xué)生的潛力與創(chuàng)造力，確保每位學(xué)生都能在符合自身“最近發(fā)展區(qū)”的實(shí)驗(yàn)活動中獲得成功體驗(yàn)，確保教學(xué)活動既具啟發(fā)性又不失實(shí)效性。

（四）靈活性原則

物理實(shí)驗(yàn)的魅力在于問題的多樣性和結(jié)果的不確定性，這也就要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能僵化于預(yù)設(shè)框架之內(nèi)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計與實(shí)施過程中，教師應(yīng)依據(jù)學(xué)生的即時反饋、認(rèn)知發(fā)展變化及實(shí)驗(yàn)環(huán)境的實(shí)際情況，動態(tài)調(diào)整教學(xué)策略與實(shí)驗(yàn)方案，適時引導(dǎo)學(xué)生探索未曾預(yù)料的現(xiàn)象，鼓勵學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中的新發(fā)現(xiàn)調(diào)整研究方向，甚至臨時設(shè)計新的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假設(shè)。

（五）開放性原則

物理學(xué)的原理與現(xiàn)象無處不在，不只存在于實(shí)驗(yàn)室或教科書內(nèi)，而是廣泛分布于學(xué)生的日常生活和真實(shí)世界中[2]。正因如此，教師需要遵循開放性原則來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，擺脫教室和實(shí)驗(yàn)室的“束縛”，如將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與日常生活現(xiàn)象、前沿科研成果、其他學(xué)科知識相結(jié)合，鼓勵學(xué)生在更廣闊的背景下進(jìn)行探索與學(xué)習(xí)。

四、探究式教學(xué)法在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效應(yīng)用路徑

（一）問題啟航，激活思維

通過精心設(shè)計的問題鏈，能夠喚醒學(xué)生的探索欲，鼓勵他們像物理學(xué)家一樣思考，主動發(fā)問，勇敢質(zhì)疑，從而在解決問題的征途中，逐步構(gòu)建起科學(xué)的邏輯思維框架和批判性分析能力。這一步驟不僅為學(xué)生鋪設(shè)從已知邁向未知的橋梁，更是在他們心中播下了自我驅(qū)動學(xué)習(xí)的種子。因此，教師在開展探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，應(yīng)將問題引導(dǎo)作為首要環(huán)節(jié)。以人教版高中物理必修第一冊第三章《相互作用——力》為例，該章節(jié)內(nèi)容豐富多樣，涵蓋了自然界中力的多種表現(xiàn)形式與規(guī)律，為實(shí)施問題引導(dǎo)的策略提供了豐富的素材與場景[3]。首先，引導(dǎo)學(xué)生提出合適的問題。在探討“重力與彈力”時，教師可從日常生活中的蘋果落地、彈簧秤的使用等現(xiàn)象出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考：“為什么物體會受到地球的吸引？彈簧的拉伸或壓縮與力的大小有何關(guān)系？”然后促使學(xué)生提出新的問題。其次，教師可以創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境。在講解“摩擦力”時，通過播放短片展示滑雪運(yùn)動員利用摩擦力控制速度、汽車輪胎與路面之間的摩擦力影響行駛安全等情境，讓學(xué)生直觀感受摩擦力的存在及其影響，從而激發(fā)學(xué)生深入探究的欲望。再次，教師可以從學(xué)生感興趣的方面入手?？紤]到青少年對科技產(chǎn)品的好奇，教師可以展開與火箭發(fā)射相關(guān)的案例討論，引導(dǎo)學(xué)生思考探索作用力與反作用力的奧秘。最后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生采用類比法。比如用拔河比賽比喻力的方向與大小對結(jié)果的影響，使抽象概念形象化，易于理解。

（二）引導(dǎo)猜想，轉(zhuǎn)化假設(shè)

在這一環(huán)節(jié)中，教師作為引導(dǎo)者，要帶領(lǐng)學(xué)生從已知的知識出發(fā)，基于好奇心，逐步邁向未知領(lǐng)域，將最初的猜想逐步轉(zhuǎn)化為可以被科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的假設(shè)，在激發(fā)學(xué)生想象力的同時，初步訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法解決問題的能力，為后續(xù)的深入研究奠定基礎(chǔ)。以人教版高中物理必修第一冊第三章中“摩擦力”為例，我們可以深入探討如何在這一章節(jié)實(shí)施“引導(dǎo)猜想，轉(zhuǎn)化假設(shè)”的策略。首先，教師可以驅(qū)使學(xué)生思考日常生活中存在的摩擦力，并以“在冰面上滑行比在橡膠跑道上更容易摔倒”這一情境引導(dǎo)學(xué)生提出造成這種現(xiàn)象的合理猜想。接下來，教師可以引導(dǎo)學(xué)生明確假設(shè)：“在其他條件相同的情況下，接觸面越光滑，摩擦力越小?！边@個過程要求學(xué)生深入分析影響摩擦力的因素，排除其他變量干擾，集中探討表面光滑度與摩擦力之間的關(guān)系。教師還可以引入摩擦力的定義和前人研究，如靜摩擦力和動摩擦力的概念，幫助學(xué)生理解并構(gòu)建假設(shè)的科學(xué)基礎(chǔ)。

（三）設(shè)計實(shí)驗(yàn)，規(guī)劃藍(lán)圖

實(shí)驗(yàn)設(shè)計是整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動的起點(diǎn)，也是確保學(xué)生能夠有效開展實(shí)驗(yàn)探究、深入理解物理概念的關(guān)鍵。在設(shè)計實(shí)驗(yàn)時，教師不但要深入理解實(shí)驗(yàn)的目的、原理、方法，還需要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況和認(rèn)知水平，設(shè)計出既具有挑戰(zhàn)性又具有可行性的實(shí)驗(yàn)方案[4]。以人教版高中物理必修第一冊第三章《相互作用——力》中的“摩擦力”為例，當(dāng)學(xué)生已經(jīng)從觀察中形成了“接觸面的粗糙程度影響摩擦力大小”的假設(shè)之后，教師需引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)設(shè)計的每一個細(xì)節(jié)，包括選擇不同粗糙程度的接觸面（如砂紙、木板、塑料等），控制實(shí)驗(yàn)中其他變量（如施加的力、物體重量等）以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，測量摩擦力的大?。ㄊ褂脧椈沙踊蚰Σ亮τ嫞┑?。通過規(guī)劃，學(xué)生能夠掌握制定詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟的方法及注意事項(xiàng)，包括實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、操作流程、數(shù)據(jù)記錄方法及安全注意事項(xiàng)，從而形成一個科學(xué)、可行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計藍(lán)圖。

（四）實(shí)施實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐求真

皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論強(qiáng)調(diào)，個體通過與環(huán)境的互動獲得知識，特別是通過“同化”與“順應(yīng)”的過程，使認(rèn)知結(jié)構(gòu)得以豐富和重構(gòu)。實(shí)踐操作不僅是理論知識向?qū)嶋H技能轉(zhuǎn)化的橋梁，更是深化科學(xué)思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其本質(zhì)上是學(xué)生科學(xué)論證的過程，從而使學(xué)生在操作中驗(yàn)證理論、發(fā)現(xiàn)問題、調(diào)整假設(shè)。當(dāng)學(xué)生在教學(xué)的指導(dǎo)下設(shè)計完成“摩擦力”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方案后，需按照事先規(guī)劃，細(xì)心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，如確保每次實(shí)驗(yàn)中物體的接觸面積恒定，施加力的方向和速度一致，以減少無關(guān)變量的干擾。通過使用彈簧秤等工具精準(zhǔn)記錄下每一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生不僅在操作中學(xué)會實(shí)驗(yàn)技術(shù)，更在觀察、測量、記錄中培養(yǎng)科學(xué)研究的細(xì)致與耐心。

（五）合作交流，思維碰撞

維果茨基的社會文化理論強(qiáng)調(diào)，個體的認(rèn)知發(fā)展是在與更有能力的同伴或成人互動中發(fā)生的。通過這種基于“最近發(fā)展區(qū)”的合作，學(xué)生能夠達(dá)到更高的認(rèn)知水平[5]。因此，教師在探究式教學(xué)中應(yīng)該注重小組合作學(xué)習(xí)，組織學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)中遇到的疑惑與挑戰(zhàn)進(jìn)行深入探討，促進(jìn)學(xué)生之間合作交流。例如：針對上述實(shí)驗(yàn)中“數(shù)據(jù)波動”的異?，F(xiàn)象，首先，教師可以指導(dǎo)學(xué)生建立合作小組，確保每個小組成員能力互補(bǔ)，使每位學(xué)生都有機(jī)會參與討論。其次，針對“數(shù)據(jù)波動”這一問題，教師可引導(dǎo)小組進(jìn)行如下操作：一是復(fù)盤查實(shí)驗(yàn)過程，小組成員共同回顧實(shí)驗(yàn)步驟，檢查是否有未控制好的變量或操作不當(dāng)之處，如是否每次施力大小不一致、記錄數(shù)據(jù)的時機(jī)不準(zhǔn)確等；二是數(shù)據(jù)重測，對波動較大的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行重新實(shí)驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的可靠性；三是數(shù)據(jù)分析，利用統(tǒng)計方法如平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差分析數(shù)據(jù)波動原因，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)如何科學(xué)處理數(shù)據(jù)異常；四是理論對比，小組討論數(shù)據(jù)波動與理論預(yù)期結(jié)果的差異，探討可能的物理原因或?qū)嶒?yàn)誤差來源。

（六）反思總結(jié)，提升思維

學(xué)習(xí)是一個循環(huán)往復(fù)的過程，其中反思是連接經(jīng)驗(yàn)與思維，進(jìn)而產(chǎn)生新知識的重要機(jī)制。尤其是經(jīng)過小組合作學(xué)習(xí)后的反思總結(jié)，能夠促使學(xué)生從多個維度審視學(xué)習(xí)經(jīng)歷，質(zhì)疑假設(shè)，評估證據(jù)，在批判性思維上取得顯著進(jìn)步。因此，教師應(yīng)該將反思總結(jié)融入探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，從而使學(xué)生深入理解，實(shí)現(xiàn)自我提升。例如：在上述小組合作學(xué)習(xí)之后，教師應(yīng)先引導(dǎo)學(xué)生回顧整個項(xiàng)目過程，從最初的假設(shè)提出、實(shí)驗(yàn)設(shè)計、數(shù)據(jù)收集，到合作交流中的問題解決，再到最終的發(fā)現(xiàn)與修正。通過時間線的方式，幫助學(xué)生系統(tǒng)梳理每一階段的收獲與挑戰(zhàn)。接著，教師應(yīng)聚焦于小組合作中的分歧，將其作為反思的寶藏。比如：為何不同小組對于摩擦力的影響會有不同的解釋？是實(shí)驗(yàn)操作的微小失誤，還是理論理解的偏差？通過引導(dǎo)學(xué)生探討這些問題，促使學(xué)生跳出個人視角，從多角度分析問題，理解科學(xué)結(jié)論的不確定性，以及在不確定性中尋找最合理解釋的方法，這正是批判性思維的核心所在。而教師可以進(jìn)一步讓學(xué)生撰寫個人或小組的反思報告，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)中的觀察、分析過程中的推理、遇到的問題及解決方案，以及個人的學(xué)習(xí)感悟，使學(xué)生的批判性思維具象化。

（七）評價反饋，內(nèi)化吸收

在探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全鏈條中，評價反饋是使知識與技能轉(zhuǎn)化為學(xué)生內(nèi)在能力的關(guān)鍵步驟。評價不僅僅是對學(xué)習(xí)結(jié)果的簡單判斷，還通過具體、及時、全面的反饋機(jī)制，幫助學(xué)生理解自身的學(xué)習(xí)狀態(tài)，識別優(yōu)勢與不足，從而調(diào)整學(xué)習(xí)策略，促進(jìn)自我提升。這種反饋機(jī)制確保了學(xué)習(xí)的連續(xù)性和有效性，讓學(xué)生在評價中成長，從實(shí)踐到反思，再回歸實(shí)踐，形成一個閉合式的循環(huán)，最終內(nèi)化所學(xué)為自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。為此，教師可以組織一次“反思研討會”，讓學(xué)生展示他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計的邏輯性、數(shù)據(jù)的可靠性、分析的有效性，以及結(jié)論與理論的匹配度。然后，教師結(jié)合其他小組提出的問題或建議給予正確的反饋，讓學(xué)生在評價中看到自己的進(jìn)步，明確下一步的方向，如更準(zhǔn)確地操作、更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)靥幚頂?shù)據(jù)等。而通過這樣的反饋，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了物理知識，更學(xué)會了自我反思，培養(yǎng)了科學(xué)思維。

結(jié)束語

探究式教學(xué)法在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效應(yīng)用，為提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力開辟了新的路徑。通過遵循科學(xué)性、學(xué)生主體性、量力性、靈活性和開放性等原則，實(shí)施探究式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)其綜合能力。教師在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)進(jìn)一步加大對探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索，不斷完善探究式教學(xué)法的實(shí)施策略，確保每位學(xué)生都能在探究的過程中獲得成長和發(fā)展，進(jìn)而為培養(yǎng)更多具備科學(xué)探究精神和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才貢獻(xiàn)力量。

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