新課程高中物理探究性實驗教學實踐分析

姚恒美

【內容摘要】隨著新課標改革的深入實施，高中物理課程內容更加符合學生認知發展規律和身心發展規律。實驗作為高中物理教學的重要組成部分，提高學生科學思維能力尤為必要。此外，實驗也是進行科學探究的有效途徑。但在以往教學中，教師經常忽略實驗教學的實施，將其淪為一種教學形式。新課程改革要求培養學生探究能力，為此，探究實驗的地位和作用逐漸被廣大師生所認可。本文結合高中物理探究性實驗教學實踐分析，探究培養學生科學思維能力的具體策略。

【關鍵詞】高中物理 ?探究性實驗 ?科學思維能力

物理是一門自然科學的學科，大部分的物理知識都是通過實驗得出的。實驗作為物理教學的一部分，是提高學生科學探究能力，培養學生科學研究方法，開拓學生思維的有效途徑。在傳統高中物理教學中，實驗一直處于邊緣地帶，教師為了鞏固學生對理論知識的記憶與答題技巧的掌握，忽視了在物理實驗中對學生的引導，導致學生并沒有充分理解萬物的變化規律，從而對物理學習失去了興趣，更不用談對學生科學思維能力的培養。新課程改革下，高中物理教材增加了研究性內容，探究性實驗自然也成為實驗教學的核心，更加注重對學生科學思維能力的培養，要求學生養成良好的實驗態度和思維方式。

一、高中物理探究性實驗的教學價值

1.有利于提高學生學習能力

探究性實驗具有很強的實踐性，增加了學生在教學活動中的參與程度，能夠很好的調動學生積極性，讓學生體驗知識生成過程，促進想象能力、創造能力、思維能力以及知識運用能力的發展。在探究性實驗中，學生主動獲取知識，理解更加透徹，記憶力也會更加深刻。此外，在探究中學生會遇到各種各樣的問題，通過教師引導查閱相關資料和書籍，從而意識到知識不僅來源于課本，涉及到生活中的方方面面。在實驗中，學生可以對實驗進行敏銳觀察，對數據進行細心歸納與總結以及辯證性分析，有利于綜合學習能力的提升。

2.有利于激發學生學習興趣

在傳統物理實驗教學中，教師更傾向于向學生講授實驗，用實驗器材演示實驗，告訴學生實驗步驟以及注意事項等。雖然一定程度上學生可以自己動手實驗，但效果往往不盡人意，并沒有真正認識到物理實驗學習的意義，甚至認為物理探究毫無興趣。探究性實驗的教學實踐與傳統實驗教學有很大區別，能夠充分滿足學生好奇心，愿意自主按照自己的知識水平進行實驗設計，掌握知識的同時，提高自身探究能力，強化物理學習興趣。

3.有利于培養學生科學探究思維

探究性實驗除了能夠增強學生實際操作能力與創新能力外，還有利于培養學生科學探究思維，促進科學素養發展。在實驗教學中，學生遇到問題時能夠根據教師的提示自主探究、獨立思考，積極利用所學理論知識提出猜想與假設、設計實驗、驗證猜想、觀察現象、整理與分析數據、得出結論。整個過程激活創新思維和探究思維發展，養成良好的實驗學習習慣。

二、高中物理教學中科學思維方法分析

1.邏輯與推理方法

科學研究表明，自然科學的經驗定律和經驗公式都是通過歸納總結得來的，通過理想的實驗方法，進行科學推理，得出結論。演繹推理也是一種有效的科學思維方法，主要從一般原理推理演繹出個別結論，為科學探究提供一定方向和線索。又或者根據對象間存在相似或相同的方面，推理出其他可能相似或相同的方面。在探究性實驗中經常被用于假設與猜想環節。這一方法中學生科學思維能力的表現為：能夠運用歸納和演繹推理設計實驗過程;能夠對實驗結果進行歸納總結，并進行推理論證;善于歸納推理物理問題等。能從不同角度思考物理問題，采用不同方式靈活地解決物理問題;靈活地處理物理中的各種辨證關系，并根據實際情況修改思路、善于對解題過程和結果進行檢驗、反思。

2.比較與分類方法

此種方法的依據在于事物間的普遍聯系，從聯系中加深對事物的理解。其中比較不只停留在現象上，更需要深入本質，抓住對象間的本質屬性進行比較;分類主要圍繞對象之間的共性和差異展開，將共同點歸為大類，差異性分為小類。在探究性實驗中，該方法針對的科學思維能力主要表現為：能夠對物理知識進行比較分類和概括總結，形成合理的知識結構體系;能夠靈活根據物理實驗中的物理對象和過程進行比較與分類。

3.抽象與具體方法

抽象是從事物對象的各種屬性中抽出本質屬性，具體是通過對某一對象的各種抽象規定綜合形成完整映像。兩者之間是相互促進，共同發展的關系，構成一個完整的認知過程。在物理學習中，要學會運用抽象方法排除其他干擾，簡化認識對象。一般該方法針對科學思維能力的主要表現為：能夠運用理想化方法和常見的物理模型，將物理探究過程理想化，抽象出理想的物理模型;善于形成事物和問題的動態清晰的圖景;具有清晰、系統的物理觀念，能夠在分析問題時快速提取，靈活運用等。

三、新課程高中物理研究性實驗教學中培養學生科學思維能力的策略

1.遵循學生主體地位，激活探究思維

高中生相比初中生而言思維能力發展更成熟，但由于受應試教育理論的影響，此種思維能力很少被激發出來，導致科學思維能力表現不足。為此，高中物理探究性實驗的開展要轉變教學理念，尊重學生的主體地位，讓學生自己動手做實驗，切身感受實驗的趣味性，使其能夠透過實驗現象理解知識的由來，掌握事物的本質，不斷激發他們探究更高層次的物理知識。在新課程改革中，探究性實驗并沒有對實驗器材和實驗步驟進行限定，鼓勵學生根據自己的意愿和生活經驗選擇實驗器材，設計實驗步驟，具有很強的開放性，有助于創造力的發展。

在高中物理探究性實驗中，教師首先要做好教學準備，帶領學生充分復習學過的知識，并鼓勵其利用課余時間通過瀏覽網絡、查找書籍對所要探究的實驗有所了解。其次，要采取課堂競爭的模式，讓學生在探究性實驗中進行小組比賽，活躍課堂氛圍的同時，調動參與的積極性。最后，要增強實驗的趣味性，鼓勵學生發揮奇思妙制作實驗器材，運用新奇的想法創新實驗探究過程等。通過此種方式改變學生物理實驗學習現狀，促進科學素養的發展。

2.關注學生個性差異，實施分層教學

學生作為獨立存在的個體，受成長環境、家庭教育、社會背景等因素的影響，所形成的性格、智力、思維、能力也存在很大不同。要想促進每一位學生科學思維能力的發展，傳統“一刀切”的教學模式顯然已經不再適用，物理基礎差和物理基礎好的學生之間差距會越來越大，不利于教學發展。為此，在高中物理探究性實驗教學中，教師要按照學生的知識水平、興趣愛好、實驗水平等因素，制定針對性實驗計劃，根據實驗內容的難易以及要求實施分層教學，一方面增強物理學習能力弱的學生的自信心，另一方面讓物理學習能力強的學生能夠擁有新的學習目標。

比如當學生掌握了“彈力”和“摩擦力”知識后，讓學生探究一個長方體木塊和鐵塊的下表面誰更粗糙一些，只為學生提供一個可用的彈簧測力計，要求學生進行猜想，并設計實驗證明，寫出實驗步驟和結果。不同學生思考的結果不一樣，有的忽略摩擦因數u，有的沒有分析好變量。針對這一現象，教師可以設計實驗問題進行逐步引導，將不同物理學習水平的學生分為一個小組，組員可以選擇與自己能力水平相適應的問題進行求解，共同完成對該實驗的探究，發揮各自長處。

3.創設實驗情境，營造探究性氛圍

高中階段的學生在學習中很少去問“為什么”，一方面在于長期受傳統教學方法的影響，習慣了接受知識，而不是探究知識;另一方面在于缺乏恰當的情境引導。為此，在高中物理探究性實驗中，教師要給學生營造一個寬松、自由、民主的氛圍，激發學生的好奇心，不過分強調實驗的成敗，而是尋找學生在探究中的閃光點和不足，讓學生感受實驗探究過程，真正掌握有效的科學思維方法。一般探究性實驗會占用大量時間，為了不影響物理理論知識學習，教師可以適當的將實驗拓展到課余時間，讓學生課下觀察實驗現象，得出實驗結論，并通過同學之間的相互討論與分析進行驗證。

以“探究平拋運動的規律”實驗教學為例，此時學生已經掌握了力的合成與分解知識，再加上對勻速直線運動和自由落體運動的掌握，為該實驗的探究提供了良好的知識基礎。首先，創設情境：四川地震的時候道路損毀，物資進不去都是由飛機空投給人民，如果自己是飛行員該如何選擇投放點。當學生熟悉了課題后，讓學生自主探究粉筆被彈出去后的運動軌跡、涂有顏色小球從高出釋放后在白紙上形成的軌跡等，多次重復實驗，滲透“化曲為直”的思想。最后，運用數學知識，建立直角坐標系，進行力的分解，探究不同方向的運動規律，得出最終結論。

4.豐富教學資源，提供更多的探究渠道

新課程改革要求高中物理教學中要注重探究性實驗教學內容和渠道的拓展，指導學生運用科學思維進行探究，拓展眼界，提高探究能力，促進科學素養發展。高中物理中的實驗分為測量性實驗、驗證性實驗、研究性實驗和探究性實驗，為了豐富探究性實驗的教學資源，可以將探究性實驗與研究性實驗相融合，一方面對實驗器材進行改進和創新，另一方面鼓勵學生自主制作，感受探究的魅力。對于一些探究過程比較復雜和繁瑣的實驗，可以適當借助信息技術，讓學生充分體驗信息化實驗，提高實際應用能力。

以“描繪小燈泡伏安特性曲線”實驗為例，它是一項研究性實驗，但為了促進學生科學思維能力發展，可以引導學生借助虛擬實驗機在計算機中完成連線、測量、數據記錄以及I-U坐標系的建立，最終連接各個點得到I-U曲線。由此一來既可以減少實驗儀器產生的誤差，又可以提高學生信息技術能力，培養現代化科學實驗思維。

結語

綜上所述，探究性實驗作為新課程下高中物理教學的新增內容，在教學實踐中要充分了解具體科學思維方法，遵循針對性教學原則，尊重學生主體地位、關注學生個體差異、創設實驗情境、豐富實驗教學資源，采取有效措施，以循序漸進的方式實現對學生科學思維能力的培養，讓學生充分體驗實驗探究的樂趣，優化實驗教學效果。

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【本文為江蘇省“十三五”教研課題“高中物理實驗教學中提升學生‘科學思維能力的實踐研究”成果，課題編號：2019JK13-ZB80。】

（作者單位：江蘇省泰州市第二中學）