培養高中生物理實驗探究素養“三策略”

秦東

【摘 要】在高中物理的課程教學中，引導和培養學生自覺主動提高實驗探究素養是教師的首要任務，教師們要結合課程的要求，有針對性、有目標的創新教學的方式方法，通過設計不同的物理實驗來提升學生們的探究素養和綜合素質。

【關鍵詞】物理；實驗；探究；素養；策略

在學習物理的過程中，離不開各種物理實驗，實驗是學習好物理的基礎，這一點在高中物理學習中的體現尤為明顯。學生們只有通過不停的進行物理實驗，并在這個過程中提升思維能力，才能更好的完成對物理知識的深化學習。所以在高中物理的課程教學中，引導和培養學生自覺主動提高實驗探究素養是教師的首要任務。這不僅是《高中物理課程標準》的基本要求，同時也是高中物理課堂中結合“核心素養”開展教學改革的重要環節，本文從以下幾方面淺析在高中物理教學中對學生實驗探究素養的培養。

一、在演示實驗中培養實驗探究素養

在物理教學過程中，實驗演示是實驗教學的開端，在教學過程中占據很大的比重。教師通過應用實驗演示教學，引導學生通過實驗的情境、過程和結果來進行科學辨析與探討，并結合理性素材進行推理與思考，從而促使思維得到延伸和拓展，并完成從感性認識到理性認識的轉變。

例如，在講“磁場”時，這個概念既不好直接觀察，又十分抽象，學生們在學習過程中要真正掌握其定義有點困難。此時如果教師通過帶領學生做好通電磁場的演示實驗，就能有效化解該課程的教學難點，引導學生更好的理解和研究磁場。根據通電電流磁場的特征，特別是兩根并排帶電導線之間的相互吸引和排擠，可以使學生對電流磁場的特征有一個直觀的印象，通過對電流磁場實質的揭示，加深學生對磁場和電流之間的關系的相互轉化、動量和磁場能量等實質的深刻理解。

學生對物理學習產生思考與推理的出發點就是“發現問題”，因此，教師在除了在教學過程中引入演示實驗以外，還要充分調用實驗教學的設疑功能。通過設疑來激發學生的求知欲，啟發和引導學生將所學內容與實驗內容進行情境化、層次化和詳細化的有機結合。合理設置和利用實驗疑難情境，不但能提升學生的學習興趣，有效協調學生動腦、動手等實際操作能力，促進學生時刻處于踴躍和主動思考的狀態，在解決問題的同時培養了學生的實驗探究素養。

二、在設計實驗中培養實驗探究素養

在教學過程中，教師應要求學生提前主動的掌握基本實驗技巧與相關物理基礎知識，并以此為依據，結合新課程物理實驗教學的目標和要求，根據學生對教學過的實驗原理和方式的理解和思維探討方式，有針對性、目標性的設計和安排一些開放性較強的學生實驗課程。在這類課程中，教師應對學生提出明確的、詳細的引導性要求，這樣既能讓學生在實驗過程中進行科學的思考和研究，同時也能夠培育和拓寬學生的探究性思維與創新思維。

1.引導學生設計探究性實驗

例如，在講“傳感器”時，學生們在初步了解了傳感器與熱敏電阻以后，此時教師可以給學生設計一個探究性的實驗課題，即要求學生自行設計一個與自動控制充電的電路有關的實驗，并在學生設計電路實驗之前提出以下幾個問題用來引導學生：（1）傳感器有哪些電子元件？當中最重的零部件是哪幾個？這些電子元件起到什么重要作用？（2）在設計實驗時，如何避免導線的電阻與所形成的電路等其他要素之間的影響？（3）在實驗過程中，注意觀察熱敏電阻的特征，并說出這些特征和其他哪些要素有關系？（4）本實驗運用了什么實驗原理？在實驗的操作過程需要哪些實驗器材？（5）在實驗過程中有可能出現什么樣的用電事故？我們要怎么樣來避免事故發生？（6）根據本次實驗，了解用熱敏電阻和傳感器的相關特征，并說說用熱敏電阻進行控制有什么好處以及在實驗和學習過程中有什么新的發現？學生們在通過對以上問題進行思考后并制訂相關實驗計劃，然后交由教師進行檢查和審核，之后各自開展實驗探究。當實驗完成后，再由教師當堂進行檢查歸納，進一步鞏固學生的理論知識，提升實驗技巧和動手能力。以上過程在培養學生邏輯推理能力的同時，又加強了和拓展了學生探究性思維，可謂一舉兩得。

2.引導學生設計操作性實驗

在高中物理教學內容中，并不是所有的教學內容都有對應現成的實驗操作，而新課程的標準是要求培養學生能自主探究，有動手操作的實踐能力。這就要求老師要根據學生個體差異和對所學知識的掌握情況進行實驗引導教學，在這里教師充當了指導者的角色，要在指明實驗目的的基礎上，指導學生制定實驗方案、步驟等安排，并分析和指導實驗的過程，記錄實驗結果和結論、討論實驗的成敗之處等。在教師組織學生共同探討完具體適宜可行的實驗方案后，由學生細化整個實驗過程，包括實驗器具的選取、實驗方案的設計、實驗器具的正確使用、實驗信息的收集、數據的整理、結論的總結等等都要讓學生獨立自主的完成。例如在學生設計加速度實驗過程中，學生們設計的實驗方法有紙帶法、單擺法、落球法和跨過定滑輪懸掛的兩物體的運動方法等，但是各組在最后得到的結論中最終數據相差過大，此時教師對學生進行正確引導、討論，帶領學生們找出原因，通過師生互動、生生互動共同得出理想的實驗方案。以上引導學生自主設計性實驗，既培養了學生的思維能力、動手能力，又提高了學生的注意觀察和創新的精神。

三、在課外實驗中培養實驗探究素養

新課程物理標準要求我們除了要注重在課堂教學中引導學生進行思路練習以外，還要引導學生在靈活運用所學物理知識的基礎上，將社會生活中的各個方面如日常生活與生產工作等結合物理情境來開展物理實驗，利用實驗來增加其他學科與物理學科的橫向聯系，以此來擴大學生的思維空間，同時鞏固所學的物理基礎知識，增強學生的逆向思維能力，進一步提高教學的效果。

作為物理常實驗教學的必要補充——課外實驗活動，也是教師所提倡的，有許多家庭日常用品都能用來做小實驗。例如，“離心運動”、“超重、失重、完全失重現象”、“水流星表演”、“光的色散、干涉、衍射”等。對于學生來說，像這類課外家庭小實驗取材方便，親和力強，容易吸引學生參與，對培養學習興趣有極大的好處。經常組織在課外活動課，通過學生自行創設生動而真實的物理情境來設計實驗，可以使學生對眾多物理現象有一個直觀的認識。

通過組織課外實驗活動，能夠提高學生處理情境、剖析情境的能力，有助于學生在鞏固和學習物理原理和知識的基礎上養成逆向思考的習慣，同時拓寬思路，進一步促進并形成創新思維，有效的提高探究素養。

開展課外實驗活動對學生的實踐能力起到很好的鍛煉作用，也符合教學課題的研究目標。例如，在講解“光的色散”一課時，教師讓學生們在上課前自行設計并完成一個色散實驗。這個時候學生們面臨一個問題：沒有三棱鏡。教師讓同學們積極探討，學生們給出的方案也是五花八門，有的說：“找一個透明的杯子，然后放點水，再把這個杯子拿到陽光下面，在一張紙上左右橫移來觀察不同的光的現象。”有的說：“在一個裝有水的水盆中放一塊平面鏡，然后讓陽光照射平面鏡，再反射到墻上觀察光的現象，也可以在水面滴點油來觀察光的干涉”等；又如“給你一把刻度尺你能完成什么實驗？”學生回答：“可測定玩具手槍子彈出膛的速度”、“可測定人的反應時間快慢”等等。教師通過這些實驗，引導學生要弄清一個問題或探究一種現象是有很多種途徑和方法的，只要學生們肯動腦筋多實踐，知識的大門必定要向學生們敞開。

綜上所述，物理實驗教學在培育學生探究素養等方面起著重大的作用，教師們要結合課程的要求，有針對性、有目標的創新教學的方式方法，通過設計不同的物理實驗來提升學生們的探究素養和綜合素質。這樣，學生才能產生物理實驗學習的積極性，才能在這個過程中主動進行高效化的物理實驗探究。