高中物理科學探究活動設計與實施

【摘要】本文就高中物理的科學探究活動設計與實施進行討論，在明確相關設計思路的同時，對活動的具體設計與實施進行深入的探討和描述，希望能夠為科學探究活動的有效開展提供相應的支持，進而達到提高高中物理教學質量，強化學生學科核心素養的目的.

【關鍵詞】高中物理；科學探究；課堂教學

在高中教育當中，物理是一門較為關鍵的學科，同時也是高考的重要組成部分，因此，該學科的教學成效一直都是教育領域以及學生、家長較為關注的，且隨著教學改革的深化，無論是新高考還是新課標，都要求教師在物理教學活動中注重對學生素質能力的培養，使學生能夠通過深入的學習，實現知識的內化與遷移.對科學探究活動進行合理的設計與實施，能夠在一定程度上強化學生的學習能力以及核心素養，對于物理教學質量的提升更是有著良好的推動作用，因此，有必要針對相關內容加強研究.

1高中物理科學探究活動設計思路

對于科學探究活動而言，提出問題是首要的，應該結合問題假設猜想，并對相應的研究方案進行構建，實現證據獲取，在此基礎上獲得結論，從而完成問題解釋.在整個探究過程中應該涉及探究過程以及結果方面的溝通、交流與反思.因此，在活動設計方面，可以設置一個“三探活動”框架，也就是將學生放在主體地位上，基于核心素養培養目標，利用一些具有開放性或者是跨場景的環境，結合相關探究主題進行結構化探究.具體框架為：第一，初步探索；第二，互動建設；第三，遷移內化.

1.1初步探索

在整個活動框架中，初步探索發揮著啟動層的作用，其能夠引領學生通過對相關知識的有效探究與應用對實際問題或者是一些自然現象進行解釋，能夠有效培養學生的物理意識.在該環節當中，首先，要求教師選擇一些與學生生活實際密切相關的問題進行情境創設和驅動引導，以此來調動學生對于探究主題的好奇心.其次，教師要通過引導幫助學生對自身經驗進行關聯，采用就地取材等方式完成自主探究活動.最后，要結合已有知識展開假設與猜想.

1.2互動建設

互動建設是整個活動框架的核心所在，需要立足初步探索的經驗，讓學生之間、師生之間展開互動，進而對整個探索過程加以感悟，而從問題設置到證據尋找，到證據解釋，再到相互交流的過程能夠幫助學生更好地挖掘學習對象的意義，并實現深度加工，達到知識體系構建的目的.在進行互動交流時，教師應該引導學生以科學的態度、思維以及物理觀，借助理論推導與實驗進行相互驗證，最終將問題共同解決，實現相應模型或概念體系的有效建構，獲得相應的意義，并幫助學生樹立科學意識與責任.

1.3遷移內化

可以將遷移內化視為整個設計框架的展示環節，通過互動環節，學生已經獲得了相應的方法、模型以及概念，在此基礎上設置新的情境，引領學生對相關知識進行創新應用，強化知識遷移，并在完成個性化展示的同時給予客觀的評價，會對學生的素質能力提升產生進一步的推動作用.當然需要注意的是，活動設計當中，教師一定要為學生的學習保留充足的空間，且在技術以及資源等方面給予一定的支持，通過鼓勵、評價與指導，促使學生更好地參與到探究與創新活動中來[1].

整體的活動設計應該注重開放性、互動性以及自主性，要提高目標設置與科學探究要素的契合程度，融入深度學習理念，將技術賦能、交流溝通以及科學實踐等要求凸顯出來，確保學生能夠在物理課堂中真正做到探究學習[2].

2高中物理科學探究活動的具體設計與實施

本文以超重和失重知識為例，開展科學探究活動的設計與實施，具體如下.

2.1活動的基本目標

探究活動的目的更多是為了培養學生的核心素養，這也是現代教育的具體要求，對此，活動設計目標應該以核心素養培養為導向，并結合新課標要求進行導入，從學生視角出發，分解各項外顯行為并進行詳細的描述.需要注意的是，學習目標的設置必須具有針對性且具體，能夠滿足測評需要.

例如新課標要求，學生對相關知識要有深入理解，且能夠應用這些知識對實際問題加以解決.具體細化到超重與失重學習當中，其目標應該包括四個素質維度：第一，在物理觀念上.要保證學生能夠對超重、失重的相關現象加以描述，并通過牛頓運動定律進行解釋，同時可以應用相關知識對生活中的一些簡單問題加以解決.第二，在科學思維方面，要求能夠立足運動關系角度實現對超重失重的論證推理和建模分析，明確產生相關現象的原因.第三，在科學探究方面，要求學生能夠針對相關知識建立對應的探究框架，在進行理論解釋的同時，進行實驗驗證，最后確定現象形成原因.第四，在科學責任與態度方面，要求學生能夠對科學探究中的理論實驗互動進行深入的感悟，提高其對于相關知識的探究熱情，并在探究過程中培養學生嚴謹的科學態度.此外，還要通過相關現象的了解和應用，感悟物理知識對于社會發展以及科學研究的重要影響，使其學習內驅力得到進一步的強化[3].

2.2活動的具體過程

首先，是主動初探，該環節的設計工作應該圍繞情境創設、聯系所學、問題驅動以及自主活動開展.

第一，情境創設引入問題.如，我們日常生活中都要進行體重測量，那么測量方法是怎樣的？可以邀請學生上前演示，并讀出體重數值.然后繼續深化問題.如，體重秤所測量的是什么力？其中的物理規律是什么？學生很容易就能想到體重秤測試的是壓力大小，實現了力的平衡條件以及牛頓第三定律的有效應用.在此基礎上，教師可以進行追問，如，大家是否發現體重秤對于最終數值的顯示并不是一下完成的，與我們體重值相比，其數值顯示是怎樣變化的？教師可以對整個測量過程進行再演示或用視頻記錄進行回放，幫助學生對測量動作及數值變化進行觀察.通過觀察，有的學生可能會覺得示數并沒有什么規律，也有的學生會覺得示數會受到人體動作影響.對此，教師可以讓學生探究，短時間內人的體重通常不會發生改變，那為什么示數會發生變化呢？這種變化真的沒有規律可言嗎？其對于我們探究的意義又有哪些呢？

使用學生熟悉的測體重進行情境創設，并引導學生進行觀察和解釋，能夠讓學生關注到某些不易察覺的現象，并產生困惑，借此鼓勵學生進行猜想，能夠極大提升學生的探究熱情[4].

第二，自主探究.對學生進行引導，使其能夠自主開展科學探究活動，教師為學生的探究提供相應的支持，從多個角度進行分層指導.首先，探究哪些動作會導致數值的變大和變小，身體不動時是怎樣示數的，要求用視頻對自身動作以及體重秤計數變化進行記錄，然后結合數值變化進行說明，在此期間，教師可以為學生準備相應的體重秤，評價指標應該涵蓋探究過程中動作的清晰度、體重秤的示數變化以及探究真實性.其次，探一下究怎樣應用過往所學對體重秤示數變化進行解釋，要求采用合適的表達方式對示數變化原因進行定性和解釋，并適當采集證據完成驗證，評價指標要涵蓋證據是否充分和推理是否科學.最后，進行資料查閱，探究上述現象該如何定義，要求對各定義及其出處進行說明，資源可以是網絡渠道和教材，評價指標應該包含證據出處和內容精準性.上述問題情境的創設能夠使探究活動更具開放性與層次性，資源配置能夠賦予探究活動更強的可行性，而評價設計則能夠保證探究活動緊緊圍繞教學目標開展，使活動設計更具實際價值[5].

第三，互動建設.在學生完成自主探究獲得相應成果以后，教師可以結合其自主探究反饋對新的問題進行挖掘，可能這些問題學生難以獨立解決.因此，需要教師創設實驗情境或者是相應的面對面互動，通過對各種證據資料的深入采集，交流解釋，以本質追問以及討論交流等方式，拓展學習的深度.具體的互動步驟如下：

第一，證據解釋.教師可以對之前學生反饋的視頻資料進行篩選，結合典型進行展示和發問.我們一般會將體重秤示數以及物體受重分為視重和實重，其中視重可以看作是超重，而實重則可以看作是失重，這兩種現象是怎樣產生的呢？具體怎樣分析？確定問題以后，讓學生以小組為單位進行合作學習，學生可能會想到運動方向因素，即向上會造成超重，反之則造成失重.也可能會考慮到加速度的方向因素，同樣是向上超重，反之失重.對于學生這種探究交互過程，教師首先應該予以肯定，在此基礎上，進一步引導學生進行深入探究，即結合運動與力的關系，對相應的觀察分析表進行設計，讓各小組學生借助表格對視頻現象進行分析，對于學生獲得的結論，要求學生做好驗證工作.

第二，實驗探究及交流討論.教師應該從實驗是否科學可行方面入手展開對話，引導學生采用批判性的思維進行數據采集處理、操作流程設置以及器材優選.在端正其科學態度的同時，強化其科學思維，如，推理論證以及模型建設等.教師要保證探究討論過程能夠向著問題本質不斷靠近，且對話期間應該將學生放在主體地位上，積極構建開放靈活的學習環境，通過相應的資源支持以及適時激勵，確保學生探索的持續性.例如，應該選擇怎樣的實驗情境，對哪些物理量進行測量？教師借助滑輪、繩子以及傳感器等資源模擬電梯環境，展開探索，最終確定力和速度的關系具有瞬間對應性，教師可以對兩者的運動曲線進行展示，讓學生結合曲線探究能否對探究過程中的一些解釋進行驗證.

第三，預測應用.實驗驗證以后，同樣要導入新的探究問題，如，若實驗過程中繩子斷裂，電梯呈現自由落體狀態，則傳感器會出現怎樣的數值變化？這是物理上的完全失重狀態，如果將一瓶水打開，瓶口向下進行自由落體運動，那么瓶中的水會流出來嗎？請進行觀點解釋.隨后由教師進行實驗演示，讓學生判定自己所見與預測有無差別，并進行解釋.如果將水平拋向空中，其會出現怎樣的現象？可以進行線下嘗試.通過這種對未知的預測，可以達到引導學生的目的，使其對新問題予以解決，借此教師也可以合理評估學生對于知識的理解情況，并培養學生的高級思維以及知識應用能力.

第四，挖掘意義.在學生明確超重以及失重等概念，且建立起相應知識體系以后，教師還要引導學生對知識背后蘊含的意義進行探究，幫助學生更好地理解科技與社會環境的關系，使其能夠產生較強的科學責任感.

最后，遷移內化.學生學習應該立足深度學習要求，結合元認知實現對新知識的批判性接收，以此來實現個人知識體系的有效構建與完善，并實現知識技能的合理轉化，用于解決生活中的實際問題.該環節主要是基于互動建設環節開展的，需要教師引導學生應用已有知識框架總結的探究方法，應對新場景、新問題，以項目學習或者是個性化問題設置的方式，幫助其更好地進行知識內化與遷移，并在活動完成以后，開展相應的交流評價活動，在培養學生學科核心素養的同時，為其提升指明方向.

3結語

綜上所述，在高中物理教學中，進行科學探究活動的設計與實施，不僅能夠對學生的學習熱情進行有效調動，對于學生學科核心素養的提升也有著非常積極的作用.因此，教師應該對相關工作保持重視，結合實際合理設計和組織開展探究活動，以此來提高高中物理的教學質量.

參考文獻：

[1]陳奎延.高中物理課堂探究式教學活動的設計與開展實踐[J].西部素質教育，2016（12）：163.

[2]陳俊杰.高中物理課堂探究活動中的問題設計[J].高中數理化，2019（06）：52.

[3]王晶.如何在高中物理課堂教學中設計探究性活動[J].中學課程輔導（教學研究）2015（26）：331-332.

[4]李旭棟.新課標下的高中物理探究式實驗教學[J].新教育時代電子雜志（教師版）2016（43）：94.

[5]李益樹.高中物理探究性問題的設計策略[J].福建教育學院學報，2016（03）：14-16.