基于科學探究的高中物理實驗教學策略

毛鋅

摘要：新課標明確提出，高中物理學科的教學需要引導學生積極參與、自主學習、樂于探究、勤于思考、勇于實驗，以多元化教學法引導學生學習物理知識和技能，對學生的科學探究能力進行培養，以促使學生形成科學精神及科學態度。因此，在高中物理的實驗教學中，教師需要積極轉變課堂教學理念，培養學生的探究能力，通過多元化教學方法提升學生的科學探究能力。

關鍵詞：高中物理；科學探究；實驗教學；策略

高中物理新課標中明確提出，科學探究不僅是學生課堂學習的目標，而且是一種重要的教學方法。實驗作為物理學科及教學的重要組成部分，在物理實驗的教學中，教師需要積極開展實踐活動，注重物理知識的研究與發展。大多數物理問題均是由實驗引發的，屬于物理教學過程的重難點。而科學探究作為物理學科素養的“核心”，其屬于“物理觀念”“科學態度和責任”“科學思維”相關物理學科培養以及落實的重要手段與實踐基礎，且立足于科學探究的物理實驗題也屬于高考時考查的重難點。因此，物理教師在開展實驗教學時，需要積極創設實驗情境，指導學生主動思考并提出對于物理問題的見解，溝通交流，運用物理學科知識、關鍵能力、觀念方法等解決物理問題，從而使學生在實驗探究中實現科學探究，提升核心素養。

1? ?高中物理實驗教學中培養科學探究能力的意義

培養學生必備的科學探究能力，主要是經過模擬相關學者、科學家進行科學研究的思路、立意、手段、方法、策略等而開展的學習方式，以促使學生通過該學習方式，領悟到科學化的思想觀念，以提升學生的科學探究能力。物理實驗教學承擔著講解物理學科基礎知識以及培養學生探究能力，提升科學素養的重要任務，特別是對于高中生而言，培養學生的科學能力對于學生的科技素質提高有著重要影響。因此，在物理實驗教學中，需要注重學生科學探究能力的培養，這對學生的良好發展是極其重要的。除此之外，物理是實驗為主、理論為輔的一門綜合性課程，雖然有大量的理論知識，但仍需要學生通過物理實驗對各個知識點加以驗證，這就需要物理教師采用多元化教學方法，激發學生對物理知識的學習興趣，給學生創造相應的探究空間，指導學生積極思考與發現，以促進學生全面發展。物理教師通過教材研究、教學內容的精選開展探究性學習，能使學生形成良好的觀察與分析能力，提升學生觀察、動手、分析與思考物理問題的能力。由此可見，引導學生在實驗探究中收獲物理知識，通常能夠使學生經過“教學做合一”的教學活動，增強自身的實驗意識以及科研創造力，提升科學探究素養。

2? ?基于科學探究的高中物理實驗教學存在的問題

2.1教師講解代替學生探究

物理實驗教學通常是高中物理教學的重難點，部分物理教師為了實現教學的高效化，會將大量精力用于理論知識的講解以及試題練習，不愿花費較多的時間讓學生進行自主探究。

2.2視頻演示替代動手實踐

在高中物理實驗教學中，演示實驗既是課堂教學的亮點，又能激發學生學習物理知識的興趣，其能為學生學習相關物理知識、規律、原理提供重要的實證。隨著科技的不斷發展，信息技術逐漸在課堂教學中廣泛運用，教師在教學時也能在網絡上找到更多的教學資源，如實驗視頻、動畫演示實驗等。通過這些方式，學生對物理實驗形成了真實的實驗情境體會。雖然在物理實驗的教學中，教師會將成功率比較低或者可視性弱的物理實驗用實驗視頻代替，但是，若演示實驗都通過動畫視頻展現，就會影響學生對于物理實驗的學習興趣，并影響學生科學探究能力的提升。

3? ?基于科學探究的高中物理實驗教學策略

3.1制訂實驗計劃，增強探究意識

在高中物理實驗教學過程中，教師可指導學生依據已掌握的知識和經驗進行操作，結合探究課題，設置多個小問題，引導學生思考問題，立足于實驗的原理、數據處理、器材等各個方面解決實驗問題，并制訂相應的實驗計劃，以促使學生形成探究意識。例如，在對“牛頓第二定律”進行驗證時，學生需要解決“通過什么方法開展探究”“怎樣測量加速度”“怎樣測量質量”等相關問題。在科學探究活動中研究一個與多個物理量之間的關系時，學生通常會以控制變量法實施探究，對于質量測量而言，學生也會聯想到通過天平進行測量；對于加速度測量而言，學生已經對勻變速的直線運動規律進行了研究，對其中用到的小車、軌道、紙帶、打點計時器等用品已經學會了使用方法。此時，學生可通過知識類比遷移，考慮運用哪種器材進行牛頓第二定律的驗證。其中，最困難的就是對合外力進行測量，因為摩擦因素（?）是未知的，所以進行摩擦力測量是最困難的。這個時候，就是考查學生能否依據力的合成和分解相關知識點聯想到通過重力分力進行摩擦力平衡。拉力能夠通過鉤碼的重力進行測量，但這種情況所造成的實驗誤差應該怎樣解決呢？雖然學生在實驗學習過程中無法解決全部問題，但是，在實驗計劃的制訂中，可指導學生對探究的問題進行深度思考，并提出相應的猜測與假設，并在物理實驗課堂教學中加以驗證。

3.2開展合作學習，培養科學探究素養

個體的能力通常是有限的，物理教師在開展實驗教學時，需要注重培養學生的合作意識，指導學生經過小組合作，積極主動地與他人交流溝通，合作解決相關物理問題，以提升學生的合作探究能力。因此，物理教師可將班級的學生依據“組間同質、組內異質”的分組原則，按照興趣傾向、性別比例、守紀狀況、交往技能等進行合理搭配，科學分組，促使每個組員都能充分發揮其作用。實踐表明，學生在具體學習中彼此間的互相幫助相較于教師監督更為有效。

開展小組合作學習，不僅能促進學生自身的集體榮譽感增強，而且能提升學生的合作能力，從而培養學生的科學探究素養。

3.3引入生活實例，提升科學探究素養

對于物理實驗，許多人都認為需要在實驗室中進行，但只要能促使學生形成認知體驗，促進學生自身的思維激活，促使其科學探究素養提升，不論在哪做實驗都是一樣的。因此，在物理實驗的課堂教學中，物理教師可多維度、多方面地思考實驗，盡量通過學生較為常見到的物理現象開展物理實驗，以促使物理實驗實現生活化，并縮短學生和實驗的距離，以激發學生對于物理知識與實驗的探究興趣。例如，在開展“平拋運動”的實驗教學時，教師可在教學前指導學生做個相對簡單的生活化實驗：讓筆帽由課桌上面勻速滾落，對筆帽的實際運動軌跡進行觀察。學生經過該實驗，能清晰準確地了解平拋運動的性質，以此為后面的教學開展奠定基礎。例如，在對“靜摩擦力的實驗”開展教學時，物理教師可先給學生準備日常生活當中常見的杯子，讓學生捏住杯子，之后不斷加大力度，用力捏杯子，引導學生思考與猜測該過程中靜摩擦力是怎樣變化的。學生經過觀察會發現，杯子沒有被滑動，還會與手保持平衡狀態，并形成相應的運動趨勢力，即重力也沒發生任何變化，因此，其靜摩擦力沒有發生變化。然后，物理教師可引導學生猜想，若加大了捏杯子的力度，會造成哪種力的改變。學生的回答是壓力變大，很明顯，壓力與滑動摩擦力具有直接關聯，且滑動摩擦力幾乎與最大的靜摩擦力相等，因此，在用力捏杯子的時候，能夠使杯子的靜摩擦力相應增大。由此可知，生活化實驗的開展，能夠使學生充分認識到最大靜摩擦力與靜摩擦力是兩個不同的概念。

3.4創設問題情境，激發科學探究欲望

在高中物理實驗教學中，教師有意識、有目的地創設相關問題情境，不僅能夠使學生積極地發現問題，而且能從中找到問題的答案。在物理學科的具體教學中，物理教師需要將學生的學情與教學內容相結合，仔細斟酌，多加思考，以充分激發學生的科學探究欲。相關實踐表明，和學生實際生活相關的問題情境創設，通常是學生自身探究欲得以提高的有效途徑。例如，在對“超重與失重”的實驗開展教學時，教師可以讓學生站到電子秤上下蹲后再立刻站起來，引導學生觀察在這一過程中，秤的讀數發生了怎樣的變化？又如，在對“機械能及其守恒定律”當中的“能量守恒定律與能源”的相關內容開展教學時，教師可結合當前能源危機的實際性問題，引導學生思考：“能量既然是守恒的，為何各國都要節約能源呢？究竟有沒有必要進行能源節約？”與現實生活相聯系進行問題情境創設，往往能充分激發學生對物理問題的探究欲望。

3.5運用信息技術，激發科學探究熱情

隨著信息技術的迅速發展，相關信息技術已經在課堂教學中得到了廣泛應用，同時網絡能給課堂教學提供海量的信息。因此，物理教師在課堂教學時需要注重信息技術的運用，做到充分了解物理相關知識的前沿，并將物理學科的發展前景呈現給學生。除此之外，物理教師可通過多媒體技術，以聲像并茂、動靜結合的教學課件，使難懂、抽象的物理知識形象生動地展現在學生眼前，以促使學生更好地理解相關物理知識并調動其在物理課堂的參與積極性。例如，在開展“萬有引力和航天”的教學時，物理教師可播放電影《地心引力》的片段，從當中找出相關物理問題，以調動學生對于物理知識的探索欲與積極性。除此之外，物理教師還可以播放飛船發射的場景及“嫦娥”“玉兔”“懷抱”奔月的相關視頻給學生觀看，在增強學生對物理知識科學探究熱情的同時，激發學生的愛國熱情，從而使學生的民族自信心與自豪感得到有效提升。

綜上所述，立足于科學探究的高中物理實驗教學，不僅能促使學生深刻地體會物理學科的魅力，而且能使每個學生積極參與到實驗探究中，并通過科學探究提高學生的綜合素質，進而提升學生在日后發展中的競爭力，促進其自身價值的實現。

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