高中物理探究性實驗教學過程
——從批判思維到創新思維

于 鋒

(江蘇省揚州中學教育集團樹人學校 225000)

物理是一門以實驗為基礎的自然科學，教師成功的實驗設計可給學生的物理學習帶來直觀、形象的體驗，進而很好的激發學生的學習興趣，提高教學質量.一直以來，高中物理實驗教學由于受應試教育熏陶，常常出現理論與實際相偏離的情況，使學生的思維空間受到了一定的阻礙，因此一直未能得到大部分師生的青睞.同時面對知識時代的到來，傳統教學方式已經明顯無法追上時代發展的步伐，這就促進了實驗教學的改革.探究性實驗是新課改大力倡導的學生學習模式，其改變了以往以驗證性實驗為主要實驗內容的局面，強調通過教師引導及學生合作探究來很好的提升學生的動手能力及促進其創新思維的發展，讓學生發揮其在高中物理教學中主體作用，進一步提升其物理核心素養.

一、善于質疑，敢于批判

以問題為核心，并圍繞問題來激發學生的學習興趣是科學探究學習的重要特征.在高中物理探究性實驗中，強調讓學生去主動發現問題、提出問題，并經歷解決問題的過程.而要想發現問題與提出問題，便要求教師積極創設問題情境.在面對不同的內容時，教師要采取不同的教學手段來進行問題情境的創設，包括通過演示視頻、實驗及圖片等與教學內容相關的物理現象，引導學生自主思考，并集中其注意力與激發探究欲望.同時批判性思維是學生在高中物理探究性實驗中必備的的思維品質，其反映了個體復雜的思維過程，強調以一種批判、分析和評價的方式思考，對他人的立場、結論及辯論進行有效的辨別，同時能夠看穿表面現象，辨認虛假或者有失公允的假設，通過信息的整合及證據的判斷來形成新的立場.對此，教師要鼓勵學生敢于批判，以全新的眼光來看待問題，從而培養其創新性思維.

比如，在“探究彈簧彈力與伸長關系”的實驗中，一般學生都是進行三次實驗，將實驗數據填寫到表格上，通過數學模型法或是圖像法，探究出彈簧彈力與伸長關系，從而理解胡克定律原理，求出胡克定律公式F=kx中的勁度系數k.然而，有同學提出質疑，如果一直增加彈簧下面所掛砝碼的重量，胡克定律是否一直有效，會出現什么情況？于是，學生開展探究實驗，并將實驗數據填入下表中：

次數砝碼重力(N)彈簧伸長量(cm)彈力大小(N)115.112210.023315.234420.545523.256626.16

當彈簧伸長達到一定的程度后，明顯的現象就是彈簧彈力與伸長不再是正比例的關系，這主要是增加重量使得彈簧超出形變范圍.通過質疑，可以改變學生對胡克定律以往的線性函數認識，理解彈性形變和非彈性形變的區別，提出超出彈簧形變范圍的時候，彈簧彈力與伸長關系將不再適用公式F=kx.

二、深入淺出，引導思考

在經歷初中階段物理知識的學習后，學生已經具備了一定的實驗能力，因而教師在組織學生開展探究性實驗時，應讓學生充分運用自身已有的知識，進行實驗的設計、操作等，在拓寬其思路的同時，讓其與其他同學、教師產生情感的交流，并歷經整個探究過程，實現知識層面的“深入”.同時，通過不斷的探究與思考，學生還能總結出更多簡單可行的實驗方法，這表現出了在實驗方法上的“淺出”.另外在學生探究學習的過程中，教師也要充分發揮自身的引導作用，實現對實驗方案的完善與學生學習方式、實驗方向的指導，使學生掌握正確的實驗方法.

三、設計留白，發散思維

教學也可以說是一門藝術，并且藝術間是相通的.曾有廈門大學物理系教授將物理學發展史與美學藝術發展史相聯系，當中除了表達出崇拜、贊嘆之情外，還向我們證明了一個真理：藝術是沒有界限的.對此，我們也可以將藝術領域當中的部分理念及做法引入到教學藝術領域中.留白原本是中國繪畫及書法藝術中的一種傳統技法，隨著不斷地發展與演變，現已成為教育領域的一種教學方法與技巧.留白藝術在高中物理探究性實驗教學中的應用，主要強調改善以往課堂教學中“學生來不及思考教師便迫不及待講解”的現狀，從而給學生留有更多的思考、動手的時間與空間，提升學生的思維能力及實踐動手能力.此外教師在采用留白這一技巧時，也不要對課堂時間的浪費而產生過多的憂慮，因為這些時間會使學生更多的時間去想象與思考，從而產生意想不到的效果，迸發出智慧的火花.

例如，在探究“電阻定律”的實驗中，教師可以引導學生在初中知識的基礎上進行猜想和推測，并運用實驗的方式來探究電阻定律.學生假設相同規格的電阻在串聯電路和并聯電路中的總電阻，通過假設推演電阻絲與截面和長度的關系.隨后，學生設計了不同的實驗：方案1，將同樣截面的不同長度(或不同截面同樣長度)的電阻絲串聯接入電路，測量電流一定的情況下，各個電阻絲兩端電壓的大小；方案2，對不同截面不同長度電阻絲兩端的電壓、電流進行測量，計算出電阻絲電阻，研究電阻絲參數與電阻的關系；方案3，將同樣截面的不同長度(或不同截面同樣長度)的電阻絲并聯接入電路，測量各個電阻絲中電流的大小；方案4，用電阻箱替代電阻絲，保持電路其他條件不變，通過調節電阻箱來達到原電阻絲替代前的電路狀態，即電流、電壓相同.不同的思路和方法，都可以得出電阻定律，充分發揮學生的主動性，發散學生思維.

四、自主探究，創新思維

通過分析教材，筆者認為當中的實驗模塊確實有值得商榷的地方，這時不妨將其當作一項重要的教學資源，讓學生進行實驗的改造或重新設計，在提升實驗效率的同時，培養學生的自主探究能力.因為在一般情況下，學生是不會對教材中的實驗設計來產生質疑的，更無從談及改進，而筆者這樣設計是想讓學生通過對實驗的深度剖析，讓學生明白任何一個實驗都是有改進的空間的，要在平時自己抓住機會來鍛煉自己的創新思維能力.

例如，在進行“平拋運動規律”實驗探究中，教師可以讓學生自主探究，對教材中的演示實驗進行改進.有的學生用電磁鐵來控制小球的釋放，并用手機將小球拋出后的軌跡連續拍照，最后進行合成，以探究平拋運動在豎直和水平方向上的規律；有的學生水平射出彩色的水柱，并以背景方格紙進行拍照，然后水平每隔5個小格取一個點，并測出各個點與拋出點的豎直距離，通過計算得出平拋運動的規律.其他學生還設計了不同的方案，最終都通過實驗得出了平拋運動的規律，并對其進行水平和豎直的分解，構建了平拋運動模型，培養學生的物理探究態度，提高學生的創新思維.

總的來說，探究性實驗的開展是培養學生創新思維能力的重要手段，需要高中物理教師加強對探究性實驗的重視與研究，不斷豐富實驗教學手段，切實提高學生的物理實驗探究能力及教學效率.