新課程改革下高中物理探究式教學模式構建研究

陳夢丁

【摘要】在高中階段的課堂教學中，教師應特別重視對學生探究能力的培養，特別是在以探究實驗為主的物理課堂上.在新課程改革的背景下，學生的核心素養被日漸重視，故教師應積極探索以探究式教學模式為主的物理教學活動，充分鍛煉學生的物理探究能力，促進學生物理素養進步.本文通過對創設教學情境、融合生活實際、研讀教材理論、親自操作實驗等六種手段的研究，分析如何開展新課程改革下物理探究式教學活動.

【關鍵詞】新課程改革;高中物理;探究式教學

探究式教學模式，是指以教師為主導、以學生為主體的對事例與問題進行探究的一種方法，旨在培養學生的閱讀、觀察、實驗、思考、討論等多種能力，讓學生在積極主動地思考中獲取物理知識.在結合新課程改革的教育教學大背景，教師需要將探究式教學方法充分融合在物理課堂中，讓學生學會設置探究問題、提出猜想假設、設計探究實驗、記錄實驗數據等基礎探究實驗步驟，從而做到有效探究物理知識.

1 通過創設教學情境，設置探究問題

在組織學生探究物理內容時，為了讓學生有效學習知識，教師需要借助對創設教學情境手段的運用，合理設置探究問題，激活學生的探究興趣，以此設置探究問題［1］.

例如 以人教版必修第二冊第五章第一節“曲線運動”為例.首先，教師展示了兩張圖片，即拋球投籃圖、過山車軌道圖，并讓學生觀察思考，看是否可以得出曲線運動的定義.在初步調動學生的探究思維后，教師為學生播放了有關砂輪打磨和鏈球比賽的視頻，教師根據視頻中的現象，提出了兩個探究問題，即“通過觀察，你能判斷出砂輪打磨出的熾熱微粒和鏈球沿什么方向運動嗎？”“怎樣確定曲線運動中任意時刻（或任意位置）的速度方向呢？”對這兩個問題，需要學生結合本次課程中曲線運動的知識作出思考.為了探究這兩個問題，學生需要閱讀教材第2頁與第3頁關于“觀察做曲線運動物體的速度方向”和其他概念的介紹.根據教材中“圖5.1-5曲線的切線”來看，在曲線上作出A，B兩點并連接，當B點沿著曲線向A點移動時，此時AB連線所在的直線叫做曲線的割線.在緩慢移動的過程中，學生會發現B點無限接近A點時，此時AB兩點連接的直線便是曲線的切線.接著，教師讓學生根據切線與切線方向的確定方法（質點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向），嘗試畫出砂輪打磨出的熾熱微粒和鏈球拋出后的運動方向，以此考查學生對探究問題的思考.

在設置探究問題時，教師需要合理運用情境教學法，對學生進行引導、促進學生思考，從而使學生理解和掌握物理知識.

2 通過融合生活實際，提出猜想假設

在學習物理知識的過程中，教師需要融合生活實際內容，一方面可以活躍物理課堂的教學氛圍，另一方面可以培養學生從生活現象中提出思考問題、準確進行猜想假設的能力，促進學生探究能力的進步［2］.

例如 以人教版必修第二冊第五章第三節“實驗：探究平拋運動的特點”為例.首先，教師為學生展示了生活中趨近于平拋運動的現象，如射箭、射擊、瀑布流水等，學生可以發現拋射出的物體有水平方向上的運動過程，也有豎直方向上的運動過程，但是兩種運動過程的特點是否一致呢？這需要學生根據自己的思考提出猜想假設，然后再通過實驗的方式進行驗證.據此，學生認為平拋的豎直分運動是自由落體運動，而平拋的水平分運動是勻速直線運動.為了驗證學生的猜想是否正確，教師指導學生按照教材中“圖5.3-2研究平拋運動的豎直分運動”和“圖5.3-3繪制小球做平拋運動的軌跡”的示例準備實驗器材、進行物理實驗，完成對兩種猜想的驗證.在探究平拋運動的豎直分運動特點時，學生按照實驗步驟，用小錘擊打金屬片，可以看到金屬片前方（圖5.3-2中的A球）的小球做的是平拋運動，而金屬片后方（圖5.3-2中的B球）的小球做的是自由落體運動.在兩個小球運動的過程中，學生需要觀察兩種運動軌跡，并記錄下兩個小球的落地時間.在實驗中，為了保證實驗的客觀性、科學性，學生需要記錄不同條件下的實驗數據，如改變小球距地面的高度、用不同力度敲擊金屬片等，再對數據進行對比分析.

在上述教學過程中，教師借助對生活實際的引用，讓學生提出對物理知識的思考，并根據掌握的知識內容進行猜想假設，最終借助物理實驗完成對猜想的探究，最終掌握物理知識.

3 通過研讀教材理論，設計探究實驗

在組織學生進行探究性學習時，教師需要引導學生研讀教材，再思考如何設計探究實驗.這樣，一方面可以鞏固學生的知識基礎，另一方面可以讓學生依據教材理論做到全面思考進而保證探究實驗的科學性、合理性.

例如 以人教版必修第三冊第十一章第二節“導體的電阻”為例.在研讀教材時，學生應先知曉電阻的基礎知識，即電阻的定義、電阻的公式.其次，學生需要重點閱讀教材“影響導體電阻的因素”這部分知識.在這部分知識中，學生會發現導體的電阻與導體的長度、橫截面積、材料都存在一定的關系，但具體關系如何則需要學生根據掌握的知識設計探究實驗.基于此，學生按照自己的思考，將實驗設置為“探究影響導體電阻的因素”，其中，實驗目的為“探究導體的電阻R與導體的長度l、橫截面積S、材料之間的關系”；實驗方法為控制變量法；實驗方案為分別測量“同種材料，S一定，探究R與L的關系”“同種材料，L一定，探究R與S的關系”“不同種材料，S，L一定，探究R與材料的關系”.但是，學生設計的實驗每次都需要測量兩個物理量之間的關系，存在一定的復雜性，教師對其進行指點，并給出調整建議，即利用串聯電路分壓進行實驗，這樣便可以通過觀測電壓表的示數，判斷電阻與變量之間的關系.

在上述教學中，學生通過研讀教材，嘗試自主設計探究實驗，雖然實驗存在不足，但是經過教師的指導，學生完善了自己的實驗內容，使探究實驗更簡潔、高效，可以進一步鍛煉學生的探究能力.

4 通過親自操作實驗，記錄探究數據

對學生而言，親自參與實驗、操作實驗所得到的收獲，其學習成效要遠高于單純聽教師講授的實驗內容.基于此，在物理教學中，教師需要培養學生獨立進行探究實驗的能力，讓學生可以獨立完成簡單的探究實驗［3］.這樣，學生便可以扎實掌握探究實驗內容，建立主動參與實驗操作的自主意識.

例如 以人教版必修第三冊第十一章第二節“導體的電阻”為例.在學習第一小節的內容“電阻”時，學生需要完成關于“探究導體中的電流跟導體兩端電壓的關系”的實驗.在實驗中，學生需要思考兩個問題，即“導體中產生電流的條件是什么？”“導體兩端有電壓，導體中才有電流，那么導體中的電流跟導體兩端的電壓有什么關系呢？”對此，學生以伏安法為主進行探究實驗.在實驗中，學生獲得了表1數據.

通過對實驗數據的分析，學生可以畫出圖象，并據此得到結論“對同一導體，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比”.在實驗中，學生從電壓為0.50開始進行測試，通過不斷上調電壓數據，以探究電壓與電流之間的關系.對學生而言，這次實驗在教師的指導下，學生完成了自主探究，親身體驗了操作實驗，這給學生埋下了探究物理知識的種子，有助于學生物理探究能力的進步.

在物理教學中，對于危險性低、操作較為簡潔的物理實驗，教師可以指導學生進行，給學生提供親自實驗的機會，讓學生在自主實驗中提升探究能力.

5 通過分析實驗數據，獲取探究結論

在實驗中，實驗數據是實驗的重要成果，是思考實驗假設、驗證實驗猜想的重要依據.通過分析實驗數據，可以得到客觀、準確的探究結論.基于此，在物理探究教學中，教師需要組織學生分析實驗數據，學會將實驗數據與實驗探究目的進行結合分析，從而得到相應的探究結論，實現對物理實驗的深層次理解［4］.

例如 以人教版必修第三冊第十二章第三節“實驗：電池電動勢能和內阻的測量”為例.在進行實驗時，由于該實驗較為復雜，教師可以一邊講解、一邊開展實驗教學.在此過程中，學生需要跟隨教師的節奏及時記錄實驗數據，并分析教師設置的問題.如在分析實驗數據時，教師指導學生畫出了教材中“圖12.3-2某次實驗結果的U-I圖象”這一內容.通過觀察所繪圖象可知，數據集中在了圖象的較小區域，不利于減小實驗誤差，進而影響實驗結果.對此，學生將坐標軸調整為橫軸為0，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50，縱軸調整為1.20，1.30，1.40，1.50.這樣，在觀察圖象時，便可清晰地看到圖形數據的變化，減少了分析誤差.根據獲取的實驗數據與實驗圖象，再結合電動勢的相關知識，學生需要意識到直線與U坐標軸的交點值表示斷路時的路端電壓，這時的電壓U等于電源的電動勢能E.再結合圖象中的直線，學生便可以推出U=0時的短路電流.最后根據短路電流I短與電源內阻r、電動勢E的關系為r=E/I短，進而求出電源的內阻數據.

在上述探究實驗中，學生根據教師的引導，將數據繪制成圖象，并根據對圖象的分析得到電流、電阻、電動勢之間的關系，從而做到扎實掌握實驗結論.

6 通過反思實驗過程，鞏固探究成果

對學生而言，反思實驗過程與操作實驗同樣重要.在反思中，學生可以重新梳理整個實驗流程，并思考實驗中是否有需要進一步完善的地方，且對需要調整的地方進行記錄，在下一次的實驗中進行優化處理.這樣，學生便可以在反思中鞏固探究成果、完善自己的思維過程，扎實地掌握物理知識、提高物理探究能力.

例如 在進行探究實驗“電池電動勢能和內阻的測量”時，實驗中出現了圖象不符合預期要求的情況，這時學生的操作是調整橫軸坐標數據與綜合坐標數據，而調整后的圖象才是能夠進行分析的圖象.這一情況，學生便需要記錄在自己的反思過程中，這樣在遇到類似的實驗時，學生便可以知曉如何設置圖象的橫軸坐標與縱軸坐標，保證圖象的直觀性.

又如，在探究“探究導體中的電流跟導體兩端電壓的關系”的實驗時，學生需要注意在調節電壓時，應做到有規律地調節，避免出現調整幅度不一的情況，這也是學生在反思中應注意的問題.對學生而言，在學習物理知識、反思物理實驗時，需要細致回顧實驗過程，認真梳理實驗流程，將可能出現失誤的地方、應注意事項等都進行反思記錄，做到鞏固探究成果的同時，提升探究能力.

7 結語

綜上，在高中階段的物理教學中，學生需要建立以實驗為主的物理探究能力，這不僅是為了落實新課程改革的教學要求，更重要的是學生自身能力的進步，對學生深入思考知識、提升綜合能力都有重要意義.故而，在物理教學中，教師應通過不同教學手段，讓學生有效認識探究式教學模式，從而掌握探究式學習方法.對探究式教學法的運用，可以激發學生對物理知識的興趣，充分調動學生的主觀能動性，最終促進學生核心素養的進步.

【基金項目：2022年度江西省中小學教育教學課題“應用現代信息技術提升高中生物理科學探究能力的策略研究”，立項編號：NCWL2022-083】

參考文獻：

［1］張美玲.探究式教學在高中物理教學中的應用分析［J］.新課程2022（16）：146-147.

［2］李成順.探究式教學法在高中物理教學中的運用［J］.中學課程輔導，2022（11）：108-110.

［3］吳雙.探究式教學法在高中物理教學中的實踐［J］.數理化解題研究，2022（03）：65-67.

［4］李紅權.新課程背景下高中物理探究實驗教學策略［J］.數理化解題研究，2021（33）：64-65.

［5］楊孟杰.高中物理問題式教學模式的實踐探索［N］.山西市場導報，2023-11-30（D06）.