高中物理自主探究實驗教學模式的應用

陳永濤

摘 要：高中物理教學中，自主探究實驗具有自主性、探究性與開放性的特點。基于高中物理課程標準，強化自主探究實驗模式的構建具有必要性和可行性。為了全面提高學生的自主探究能力，高中物理教師應當立足課堂小實驗、分組實驗和家庭小實驗，凸顯學生在實驗過程中的自主探究。同時，指導學生在課外實驗過程中撰寫實驗報告，培養科學思維和探究能力，發展核心素養。

關鍵詞：高中物理；自主探究實驗；對策建議

美國著名教育家杜威“做中學”思想，強調學習應當通過實踐獲得直接經驗，而非單純地傳授書本知識。誠然，在學生學習的過程中，活動、經驗是幫助學生深入理解理論知識的關鍵。《普通高中物理課程標準》（2017年版2020年修訂，以下簡稱《課標》）明確了“核心素養”在當前物理教學中的統領地位，提出了“從生活走向物理”“注重科學探究”等課程教育理念。由此可見，新修訂的《課標》也明確了“探究”與“實踐”在物理教學中的核心地位。

作為高中物理教師，筆者認為：為發展學生物理核心素養，高中物理教師應當充分發揮實驗對學生實踐探究能力培養的重要作用。充分利用教材中“做一做”“問題與練習”“課題探究”等欄目，以自主探究實驗為主線，培養學生科學探究能力。本文中，筆者將立足物理《課標》，以“做中學”理論為指導，探索高中物理自主探究實踐教學模式應用的對策[1]。

一、高中物理“自主探究實驗”理論概述

（一）自主探究實驗模式的內涵

“自主”系漢語詞語，指自己主動，不受別人支配。在心理學領域，“自主”亦代表有主見。“探究”，指反復、深入地探討、研究。在教育學領域，“探究”亦被稱為發現學習。由此可見，“自主探究”是指學習者在學習過程中，自己主動、反復深入地探討、研究的學習活動。是一種不被人支配的發現性學習活動。

本文中，筆者研究的是高中物理教學中的自主探究實驗模式，是一種以學習者為中心，通過自主探討、研究以完成實驗項目，實現實驗目標的實驗活動。教學實踐中，自主探究實驗因學生的自主性不同，又分為完全自主、部分自主等形式。

（二）自主探究實驗的本質和特點

1.自主探究實驗的本質

在高中物理教學中，實驗的類型有很多，如演示實驗、分組實驗以及當前我們探討的自主探究實驗。一般而言，演示實驗以教師的演示為主，可以分為現場演示或者是多媒體演示；而分組實驗，則是學生小組在教師的引導之下進行合作探究實驗[2]。本文中，筆者探討的自主探究實驗，與分組實驗具有一定相似性，但比分組實驗更加具有多元性、開放性。

2.自主探究實驗的特點

關于高中物理教學中自主探究實驗的特點，我們可以從字面意義予以闡釋：

首先，自主性。在物理教學中，實驗本就是一種以學生為主體的實踐操作活動。與演示實驗模式不同，自主探究實驗更加凸顯學生在實驗過程中的“自主性”，要求學生在實驗的過程中，嚴格按照實驗的目標、流程、器材等，自主探究和實踐。必要的時候，學生需要自主搜集實驗的器材，探索實驗的流程，以更好地實現實驗目標。由此可見，自主性是高中物理自主探究實驗的顯著特點。

其次，探究性。實驗本就是一種探究性的實踐活動。一般而言，分組實驗有嚴格的實驗目標、操作流程和器材，學生需要嚴格按照相關的步驟進行。而自主探究實驗，則更加凸顯“探究”的本質，學生可以按照相關的流程和步驟進行，也可以自主探索一些趣味性的生活小實驗。

第三，開放性。與常規的實驗模式有顯著的不同，自主探究實驗具有開放性的特點。即整個實驗過程以學生的自主探究、合作探究為主，學生不再受到固定實驗模式的束縛。同時，在實驗的過程中，學生可以借助互聯網等平臺，自主查閱相關資料，以推動實驗目標的實現[3]。

二、高中物理自主探究實驗模式構建的必要性與可行性

（一）自主探究實驗模式構建的必要性

作為高中物理教師，筆者認為：教育改革背景下，自主探究實驗模式在高中物理教學中的構建具有必要性，具體如下：

1.基于物理《課標》“注重科學探究”的課程理念

《課標》提出了“注重科學探究”的課程理念，強調高中物理教師應當通過真實問題情境的創設，引領學生不斷探索、探究，在分析和解決問題的過程中提升科學思維能力，發展物理核心素養。由此可見，基于《課標》的要求，高中物理教師應當通過多樣化的科學探究活動的開展，在規避傳統應試化教育模式的同時，促進學生多元智能和能力發展。自主探究實驗模式在高中物理教學中的構建，這種以學生為主體的探究性實驗活動，不僅凸顯了學生物理學習的自主性和探究性，同時也有助于改變過去以知識傳授為主的應試教育模式，全面提高物理教學質量。

2.適應新高考物理改革發展

新高考物理以“落實立德樹人、凸顯核心素養”為基本導向。深入解讀新高考試題，可見其特點如下：一是增強了基礎性考查。基礎性考查主要是考查學生對基礎概念、規律等內容的掌握與融會貫通情況，以促使物理教育遵循基本教育規律、回歸教材本身；二是考查內容的覆蓋面更加廣泛。新高考物理中，因試卷題量變大，使得除了主考點，還增加了很多熱學、光學以及機械振動等的考查。三是試題材料的來源更加廣泛。新高考物理更加注重試題材料與生活實際的聯系性，以考查學生理論知識應用于生活實踐的能力。相關的試題材料中，涵蓋了航天科技、體育等領域。四是試題的開放性更強。新高考物理的考查方式更加靈活，從而使得死記硬背、機械刷題的物理學習模式已經難以適應新高考物理改革發展的需要。

從上述分析可以看出：新高考背景下，僅僅依托教材進行知識講授的教育模式，已經難以適應新高考物理改革。自主探究實驗在高中物理教學中的應用，這種立足于教材、生活的物理實驗模式，能夠促使學生通過自主探究的方式總結歸納物理概念、規律，同時用物理學知識解釋生活中的物理現象。而探究的過程，也可使學生的知識面更加廣泛，對知識的掌握更加靈活和變通。由此可見，基于新高考物理的改革和發展，自主探究實驗在高中物理教學中的構建具有必要性。

（二）自主探究實驗構建的可行性

基于上述分析可見：根據《課標》的要求，為適應新高考物理改革發展，教師在高中物理教學中構建自主探究實驗模式具有必要性。那么，物理教學實踐中，自主探究實驗模式的構建是否具有可行性呢？通過梳理高中物理教材，分析學情，筆者認為：高中物理教學中構建自主探究實驗模式具有可行性，具體原因如下：

1.物理教材中蘊含著豐富的自主探究實驗內容

通過梳理高中物理教材可見：為了全面提高學生的物理科學實驗能力，發展核心素養，高中物理教材開辟了很多自主探究實驗的模塊，如“做一做”“問題與練習”“課題探究”等欄目，都是教師開展自主探究實驗的載體。以高中物理必修1為例，教材中有很多“問題情境類”演示實驗和“做一做”小實驗。如自由落體運動、打棋子研究慣性、演示微小形變等，相關“做一做”小實驗的開展，能夠幫助學生更加深入地把握其中的物理原理，構建深度物理學習課堂。正是因為高中物理教材中蘊含著豐富的自主探究實驗內容，為教師構建自主探究實驗模式提供了可行性[4]。

2.高中學生具備一定的自主探究實驗能力

在高中物理教學中，學生的自主探究能力，是影響甚至決定自主探究實驗效果的關鍵；同時，自主探究實驗的開展，對學生探究能力的提升具有一定的推動作用。因此說：學生的自主探究能力與實驗活動的開展之間是相輔相成的關系，兩者相互促進。通過筆者的調查研究發現：高中學生已經具備了一定的自主探究實驗能力，如自主搜集資料的能力、準備實驗素材的能力、開展實驗活動的能力、總結歸納原理的能力等。學生所具備的一切能力和素養，是教師構建自主探究實驗活動的基石。

三、高中物理自主探究實驗模式構建的對策

從上述分析可以看出：教育改革背景下，高中物理教學中自主探究實驗模式的構建具有必要性和可行性。那么，教學實踐中，高中物理教師該如何構建自主探究實驗模式呢？

（一）強化學生在不同實驗類型中的自主探究

高中物理教學中，實驗的類型是多種多樣的。為了取得理想的實驗教學效果，高中物理教師應當強化學生在不同實驗類型中的自主探究能力培養，以全面提高實驗教學的效果。

1.課堂演示實驗中強化學生“做一做”

在物理課堂教學中，教師在講解很多物理知識、基礎原理時，需要借助演示實驗，以幫助學生更加深入地理解和把握相關知識點。傳統的實驗模式下，教師在進行實驗演示時，常常輕視學生的親身體驗，導致學生因親歷性不足而影響了最終的體驗效果。基于“自主探究”主線的高中物理演示實驗，教師可以指導學生通過“做一做”的方式，以親歷性為主線提高演示實驗效果。

例如：在探究“兩分力的大小與夾角的關系”教學中，為了引導學生總結歸納其中的物理原理，教師在課堂導入環節提出了如下問題：兩名同學提一桶水，在提的過程中，關于兩臂之間的夾角，是越大越省力還是越小越省力？在教師提出問題之后，學生得出了不同的答案：一種是越大越省力；另一種是越小越省力。為了探索問題的答案，教師開展了以學生自主探究為主線的實驗模式：一是運用所學習的力學知識進行理論分析；二是運用教師提供的實驗器材：鉤碼、棉線和橡皮筋等進行實驗驗證。通過“做一做”，學生總結歸納出了：夾角越小、拉力越小越省力的結論。

2.分組實驗中強化學生自主探究

在高中物理教學中，分組實驗是一種極其常見的實驗類型。很多高中物理教師在分組實驗的過程中，常常因過度指導而影響了學生自主探究能力提升。因此，高中物理教師應當以分組實驗為載體，強化學生自主探究能力的培養。

例如：教師在指導學生學習“牛頓運動定律”相關知識點的過程中，針對伽利略的理想斜面實驗，由于實驗室缺乏相應的器材，導致實驗難以有效進行。針對這一問題，教師構建了分組自制實驗儀器的自主探究實驗模式，引領學生結合伽利略的理想斜面實驗要求，自主分析實驗儀器所需要的材料并開展自制儀器的小實驗。一些小組在自制實驗器材的過程中認為：塑料彎管不僅可塑性強，而且摩擦力較少，因此可以作為制作斜面演示實驗的器材，并以光滑的木板和塑料彎管為主要素材，制作了斜面演示實驗儀器。自制演示實驗儀器的過程，其實也是學生深入學習和理解實驗原理的過程。

3.積極開展家庭小實驗

基于自主探究的高中物理實驗模式構建，家庭小實驗是重要的實驗類型。因此，高中物理教師要科學指導學生積極開展家庭小實驗，以家庭小實驗為載體培養學生的自主探究能力。

例如：有趣的物理小實驗“筷子的神力”，其中蘊含著豐富的物理知識，如壓力、摩擦力等。高中物理教師在給學生講解相關知識點的過程中，也可以指導學生積極開展家庭趣味小實驗，并記錄實驗的過程以及實驗原理。當然，上述的實驗，于高中學生而言難免顯得有點“小兒科”。在教學實踐中，高中物理教師可以結合教學需要，適當提高家庭實驗的難度，如在給學生講解了力學的相關知識后，教師給學生布置了“結構承重”的家庭小實驗，該實驗不僅要求學生充分利用物理理論知識，同時也考驗學生的動手操作能力。

（二）注重方法指導，培養動手能力

構建自主探究的實驗模式，也要凸顯教師在此過程中的主導地位。因此，在指導學生通過“做一做”的方式總結物理原理、自制實驗器材以及開展家庭實驗的過程中，高中物理教師都需要強化實驗方法和技巧的指導，為學生答疑解惑，促使其在實驗的過程中，思路更加清晰、方向更加明確。同時，有關“做一做”的物理實驗，教師要注重學生動手能力的培養，以實踐操作為主線提升學生的自主探究能力。

（三）撰寫實驗報告，培養科學思維

在發展核心素養的大背景下，學生的科學思維、探究能力直接關系到其未來的成長和發展。以高中物理教學為例，傳統的物理教學以知識的講授為主，導致學生在機械刷題的過程中，思維、能力受到極大的制約。因此，在構建自主探究實驗模式的過程中，筆者嘗試讓學生小組撰寫實驗報告，將自己小組實驗的設計方案、思路、實驗的過程以及結果，以報告的形式呈現出來。撰寫實驗報告的過程，對學生科學思維、探究能力的提升具有顯著的促進作用。當然，由于高中學生學習任務較重、壓力較大，高中物理教師亦可指導學生充分利用寒暑假時間，積極開展家庭趣味小實驗，并嚴格按照相關規范撰寫實驗報告，以促進學生科學探究能力的提升。

結束語

基于《課標》的指導，高中物理教學中構建自主探究實驗模式具有必要性和可行性。為了全面提高學生的自主探究能力，高中物理教師應當在課堂演示實驗、家庭小實驗以及分組實驗中凸顯學生的自主探究，強化方法和技巧的指導。同時，指導學生在課外實驗的過程中撰寫實驗報告，以更好地培養學生的科學思維和探究能力，發展學生物理核心素養。

參考文獻

[1]楊世玲，章勇，楊通錦.新課標下高中物理實驗教學對策思考：基于黔東南高中物理實驗教學現狀的調查研究[J].凱里學院學報，2011，29（3）：35-37.

[2]郭燕.探究如何有效進行高中物理實驗教學[J].華夏教師，2017（17）：54.

[3]戴雁.高中物理實驗微課程的設計與應用研究[D].福州：福建師范大學，2015.

[4]劉憶婷.基于高中物理實驗教學過程的創造力培養[D].上海：上海師范大學，2011.