探究性教學在高中物理實驗課堂中的實施思考

曲艷平

摘 要：實驗教學是高中物理課程體系中的重要組成部分。在新課程改革步伐不斷深入的背景下，高中物理實驗課堂中涌現了多樣化的教學方法。探究性教學是高中物理實驗課堂的有效教學策略之一，旨在基于實驗教學載體實現學生科學探究能力、實驗觀察能力、問題分析解決能力以及創新發展能力的培養。在高中物理實驗課堂中融合探究性教學可以激發學生的探究欲望，引導學生的實驗過程，繼而實現課堂的高效教學。本文結合教學實踐，以探究性教學的內涵為切入，簡要闡述高中物理實驗探究性教學的原則與特點，并從創設問題情境、進行假設猜想、設計實驗方案、觀察實驗過程、總結分析結論等角度闡述實驗探究性教學的實施方法。

關鍵詞：高中物理;實驗課;探究性教學;猜想

隨著我國教育改革的深入發展，高中階段物理課程大綱中明確指出，物理課程的教學過程應凸顯學生學習主體地位，教師應積極發揮好引導和啟發的作用。作為一門自然科學學科，物理課程離不開實驗的輔佐，教材中眾多的理論定律都是科學家反復實驗得出的結果。這也充分說明了實驗教學在高中物理課程中的重要地位。對于高中生來說，通過實驗可以直觀地掌握物理概念、物理現象，對物理規律產生更加深刻地理解與記憶。探究性教學需要有學生的主動參與，這同新課改中發展學生主動意識相契合。

一、探究性教學的內涵

所謂探究性教學，即通過教師恰當的誘導與啟發，在學生自主獨立思考或同伴合作討論的方式下，按照設計問題、分析問題、解決問題、總結結果等環節，利用過去所學知識來解決實際問題的一種教學模式。現代教育理念下，倡導的是自主、合作、探究學習方式，而探究性教學也是新課程改革的核心教育理念之一。探究性教學中高中物理教師應當從兩個方面進行考量，第一是構建學生“學”的探究環境。探究環境可以包括不同種類的學習材料、豐富的實驗器材種類以及和諧的課堂氛圍等。針對特定的探究問題，環境中的物品也應該是有序的，全面的，可以滿足高中生不同思路下的操作開展。課堂氛圍也應輕松活潑，能夠讓學生充滿自由地去驗證自己的想法思路;第二是針對問題給予學生關鍵點的指導與點撥。針對問題解決，學生不免會陷入思維的漩渦，教師的點撥能讓學生抓住問題思考方向，按照正確的路徑去完成問題解決。

二、高中物理實驗探究性教學的原則與特點

實驗探究性教學是實驗課的一種有效教學方式，即通過物理教師的誘導與啟發，在高中生獨立思考或同伴合作討論方式下，按照設立物理問題、假設猜想實驗結果、設計實驗過程、觀察實驗過程、總結分析數據等環節，總結尋求實驗背后的科學概念及原理，進一步實現探究能力發展的過程。

高中物理實驗的探究性教學注重對學生實驗技能、探究方法的指導，引導學生形成“根據實驗現象形成物理認識”的思維。實驗探究教學應當具有如下幾點教學原則：第一即主體性原則。學生主體是新時期素質教育的客觀要求，也是學生自我發展的主管需要。在探究性教學中學生是具有一定知識儲備和獨立思考能力的，教師只恰當發揮點撥作用即可;第二即開放性原則。在探究性教學的整個過程中，學生需要有更大的獨立操作空間，可進行實驗內容、方法、途徑的自由發揮。開放性原則是探究性教學實現的基礎，也對學生發散思維建立有重要作用;第三即適應性原則。探究性教學應當是學生“墊墊腳可以夠得著”的，難度把控方面符合高中生知識基礎和思維特點;第四即探究性原則。探究性教學核心是探究，教學中應注意同驗證性實驗、演示性實驗進行區別。引導學生自己觀察、分析和總結。

高中物理實驗探究性教學具有多重特點，教育目標也是培養學生對實驗過程的敏銳觀察能力，對實驗操作的靈活動手能力，對實驗數據的良好處理能力等。根據實驗教育開展，探究性教學具有如下特點：第一即靈活多變。探究性教學沒有固定的問題解決思路，需要高中生分析面對的問題，多重途徑和角度進行靈活思考，最終目的都是實現實驗結果。第二即注重過程方法。通常的高中物理實驗中，學生大多會追求實驗結果結論的正確性，探究性教學則是在關注結論的基礎上強化對實驗操作過程是否合理、科學進行評判，更關注學生分析問題的能力是否有提升。第三即學生自我總結結論。高中生在實驗完成后，根據實驗的現象和已學內容形成自己的結論解釋，在小組討論或同學交流之后同教師的結果進行比較，繼而實現更完善的結論表達。

三、高中物理實驗探究性教學的實踐策略

（一）基于物理問題創設問題情境

探究性教學不單是一種解決問題的方法和途徑，也是一種思維過程。思維的開端就是問題的設立。高中物理教師在教學中設立靈活恰當的問題情境，可以充分吸引高中生的學習注意力，讓學生從情感、態度及思想方面產生火花，激起學生探索求知的好奇心。根據課程內容，教師可以把需要探究的內容變換為學生主動探究的問題。這個過程應當注意，探究的問題提出應該描述清楚，不可出現問題表述含糊不清的情況，同時難度在高中生接受范圍之內，避免問題太過抽象而影響學生探究積極性。

（二）基于物理問題進行假設猜想

在高中生面對物理問題的時候，基于問題描述把問題可能延伸或發展的方向進行合理推測、科學假想，即結論猜想。高中生思維活躍，想法天馬行空，但是實驗探究性教學中的猜想是基于事實根據的，必須有科學的手段去進行驗證，否則偏離實際的猜想只能是增加探究難度、浪費探究時間。比如在“不同質量物體自由落體實驗的快慢對比”實驗中，可以通過一張紙和一個黑板擦同時下落情況對比，讓學生產生對定理的認識沖突;再第二次通過把紙張揉成紙團和同一個黑板擦同時下落對比，比較下落的快慢。在這兩個物理現象中引導學生探究影響不同物體下落快慢的因素是什么？有沒有可能兩個不同質量的物體下落速度一樣快呢？學生猜想跟兩個不同物體的空氣阻力有關系，最后通過播放真空管實驗的視頻讓學生發現結論，繼而進行正確規律的記憶。

（三）基于物理問題設計實驗方案

在實驗探究性教學當中，最關鍵的就是實驗過程的設計。作為實驗探究的重要環節，實驗過程應當遵循科學順序開展規劃。高中生應當從物理問題整體層面考慮，確定是獨立完成或者小組合作共同完成。若是小組完成，那么小組內各成員的操作任務和職責也要細致安排。實驗方案大致包括探究的主題、實驗器械材料的準備、探究過程的操作和順序、如何進行數據結果的分析總結等。實驗方案可以由每個學生自己設計，之后同學之間討論交流，對于關鍵操作內容則教師應做好審核和指導。實驗方案可以是多種，但必須保證操作的安全性要求。

（四）基于實驗操作觀察實驗過程

實驗探究性教學中高中生根據需要探究的問題及自己提出的猜想結論，按照方案步驟獨立自主或小組合作完成實驗操作。實驗操作過程中應當對物理現象進行仔細觀察，對實驗情況進行有效收集記錄，對需要測量的準備內容也應提前完成。高中生實驗操作中要注意好實驗器材的保護，避免器材使用不正確導致結果差異。

（五）基于實驗操作總結分析結論

高中生在完成了實驗探究之后，可以依據物理課教材中對定理概念的表述，運用分析、歸類、推測等方法總結出自己對探究實驗的結果解釋。這個解釋的形成是基于學生實驗操作的真實觀察，基于學生實驗數據的有效分析，繼而達到超過學生已學知識的新認識。總結分析結論的過程可以在班級內同學進行交流討論，使得實驗操作中各個現象都有考慮到位，避免出現某個細節問題的遺漏。高中物理教師應對學生的結論進行點評，指出探究性實驗中的現象和數據是否能支持所得結論，在推理的過程中是否存在論據不足的情況，保證好探究結果的嚴密性和科學性。

四、高中物理實驗探究性教學的案例展示

（一）自由落體運動實驗探究性教學

引入問題：質量不同的物理誰下落的更快。

教師演示：一張紙和一個黑板擦同時從同一高度下落，質量大的黑板擦下落的快;一個粉筆頭和一整張報紙同時從同一高度下落，質量小的粉筆頭下落的快。

針對討論的物理問題及教師的演示實驗，進行探究性教學：

創設問題情境：質量大的物體和質量輕的物體到底哪個會下落更快？影響下落快慢的因素是什么？

進行假設猜想：不同物體下落的快慢同空氣的阻力有關，如果沒有阻力那么就應該一樣快。

設計實驗方案：取兩張相同的紙張，一張揉成團，一張平展，同時下落。準備好真空管實驗器材及硬幣、羽毛等。

觀察實驗過程：兩張紙，平展的空氣阻力大，揉成團的阻力小下落的快。真空管實驗中硬幣和羽毛幾乎速度一致。

總結分析結論：真空中物體降落的快慢同質量大小無關;空氣中因為阻力問題影響物體下落速度。

（二）彈性勢能實驗探究性教學

引入問題：彈性勢能表達式的探討。

教師演示：同一個懸掛小球的彈簧，在不同壓縮、拉伸程度下彈力幅度變化不一。

彈性勢能表達式的探究相對簡單，在高中物理重力勢能的教學中是從重力做功進行切入討論的。故而彈性勢能的學習也可以從彈力做功的角度來開展。根據常理，彈簧拉伸或壓縮越多，那么對外做功就越多，勢能也就越大。開展探究性教學的目的是測量彈簧對外做功的大小。

創設問題情境：彈性勢能表達式。

進行假設猜想：彈性勢能應該是克服重力做的功。

設計實驗方案：利用實驗器材，通過演示彈簧被壓縮后再次提升小球的高度進行計算。

觀察實驗過程：如圖1所示，彈簧一端固定，另一端通過細線連接小球。記錄好彈簧不掛小球，且靜止狀態下下端位置。掛上小球并下拉彈簧到某位置，標記為x的彈簧伸長量及小球此時的初始位置。松開小球，觀察小球的移動情況，記錄好小球上升后的最高位，得到最到位—初始位置=上升高度h.重復幾次，觀察不同x情況下h的值并填入表1。

總結分析結論：小球上升是克服重力做功，拉伸后松開時刻小球無初速度，升到最高位也是速度為0，故彈力做功等于小球克服重力做的功。彈簧在x形變量狀態下的彈性勢能應等于小球重力勢能變化量mgh，繼而得出結論mgh=ΔpE。

綜上所述，通過高中生的實驗探究，掌握科學的探究方法，實現自學能力、思考能力及合作能力的提升，讓自身分析問題、解決問題的能力得以鍛煉，形成正確處理問題的良好科學態度。因此，高中物理實驗課堂的探究性教學值得廣大教師深入探討，以實現高中生物理知識的牢固掌握。

參考文獻

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