新课程高中物理探究性实验教学实践分析

姚恒美

【内容摘要】随着新课标改革的深入实施，高中物理课程内容更加符合学生认知发展规律和身心发展规律。实验作为高中物理教学的重要组成部分，提高学生科学思维能力尤为必要。此外，实验也是进行科学探究的有效途径。但在以往教学中，教师经常忽略实验教学的实施，将其沦为一种教学形式。新课程改革要求培养学生探究能力，为此，探究实验的地位和作用逐渐被广大师生所认可。本文结合高中物理探究性实验教学实践分析，探究培养学生科学思维能力的具体策略。

【关键词】高中物理  探究性实验  科学思维能力

物理是一門自然科学的学科，大部分的物理知识都是通过实验得出的。实验作为物理教学的一部分，是提高学生科学探究能力，培养学生科学研究方法，开拓学生思维的有效途径。在传统高中物理教学中，实验一直处于边缘地带，教师为了巩固学生对理论知识的记忆与答题技巧的掌握，忽视了在物理实验中对学生的引导，导致学生并没有充分理解万物的变化规律，从而对物理学习失去了兴趣，更不用谈对学生科学思维能力的培养。新课程改革下，高中物理教材增加了研究性内容，探究性实验自然也成为实验教学的核心，更加注重对学生科学思维能力的培养，要求学生养成良好的实验态度和思维方式。

一、高中物理探究性实验的教学价值

1.有利于提高学生学习能力

探究性实验具有很强的实践性，增加了学生在教学活动中的参与程度，能够很好的调动学生积极性，让学生体验知识生成过程，促进想象能力、创造能力、思维能力以及知识运用能力的发展。在探究性实验中，学生主动获取知识，理解更加透彻，记忆力也会更加深刻。此外，在探究中学生会遇到各种各样的问题，通过教师引导查阅相关资料和书籍，从而意识到知识不仅来源于课本，涉及到生活中的方方面面。在实验中，学生可以对实验进行敏锐观察，对数据进行细心归纳与总结以及辩证性分析，有利于综合学习能力的提升。

2.有利于激发学生学习兴趣

在传统物理实验教学中，教师更倾向于向学生讲授实验，用实验器材演示实验，告诉学生实验步骤以及注意事项等。虽然一定程度上学生可以自己动手实验，但效果往往不尽人意，并没有真正认识到物理实验学习的意义，甚至认为物理探究毫无兴趣。探究性实验的教学实践与传统实验教学有很大区别，能够充分满足学生好奇心，愿意自主按照自己的知识水平进行实验设计，掌握知识的同时，提高自身探究能力，强化物理学习兴趣。

3.有利于培养学生科学探究思维

探究性实验除了能够增强学生实际操作能力与创新能力外，还有利于培养学生科学探究思维，促进科学素养发展。在实验教学中，学生遇到问题时能够根据教师的提示自主探究、独立思考，积极利用所学理论知识提出猜想与假设、设计实验、验证猜想、观察现象、整理与分析数据、得出结论。整个过程激活创新思维和探究思维发展，养成良好的实验学习习惯。

二、高中物理教学中科学思维方法分析

1.逻辑与推理方法

科学研究表明，自然科学的经验定律和经验公式都是通过归纳总结得来的，通过理想的实验方法，进行科学推理，得出结论。演绎推理也是一种有效的科学思维方法，主要从一般原理推理演绎出个别结论，为科学探究提供一定方向和线索。又或者根据对象间存在相似或相同的方面，推理出其他可能相似或相同的方面。在探究性实验中经常被用于假设与猜想环节。这一方法中学生科学思维能力的表现为：能够运用归纳和演绎推理设计实验过程;能够对实验结果进行归纳总结，并进行推理论证;善于归纳推理物理问题等。能从不同角度思考物理问题，采用不同方式灵活地解决物理问题;灵活地处理物理中的各种辨证关系，并根据实际情况修改思路、善于对解题过程和结果进行检验、反思。

2.比较与分类方法

此种方法的依据在于事物间的普遍联系，从联系中加深对事物的理解。其中比较不只停留在现象上，更需要深入本质，抓住对象间的本质属性进行比较;分类主要围绕对象之间的共性和差异展开，将共同点归为大类，差异性分为小类。在探究性实验中，该方法针对的科学思维能力主要表现为：能够对物理知识进行比较分类和概括总结，形成合理的知识结构体系;能够灵活根据物理实验中的物理对象和过程进行比较与分类。

3.抽象与具体方法

抽象是从事物对象的各种属性中抽出本质属性，具体是通过对某一对象的各种抽象规定综合形成完整映像。两者之间是相互促进，共同发展的关系，构成一个完整的认知过程。在物理学习中，要学会运用抽象方法排除其他干扰，简化认识对象。一般该方法针对科学思维能力的主要表现为：能够运用理想化方法和常见的物理模型，将物理探究过程理想化，抽象出理想的物理模型;善于形成事物和问题的动态清晰的图景;具有清晰、系统的物理观念，能够在分析问题时快速提取，灵活运用等。

三、新课程高中物理研究性实验教学中培养学生科学思维能力的策略

1.遵循学生主体地位，激活探究思维

高中生相比初中生而言思维能力发展更成熟，但由于受应试教育理论的影响，此种思维能力很少被激发出来，导致科学思维能力表现不足。为此，高中物理探究性实验的开展要转变教学理念，尊重学生的主体地位，让学生自己动手做实验，切身感受实验的趣味性，使其能够透过实验现象理解知识的由来，掌握事物的本质，不断激发他们探究更高层次的物理知识。在新课程改革中，探究性实验并没有对实验器材和实验步骤进行限定，鼓励学生根据自己的意愿和生活经验选择实验器材，设计实验步骤，具有很强的开放性，有助于创造力的发展。

在高中物理探究性实验中，教师首先要做好教学准备，带领学生充分复习学过的知识，并鼓励其利用课余时间通过浏览网络、查找书籍对所要探究的实验有所了解。其次，要采取课堂竞争的模式，让学生在探究性实验中进行小组比赛，活跃课堂氛围的同时，调动参与的积极性。最后，要增强实验的趣味性，鼓励学生发挥奇思妙制作实验器材，运用新奇的想法创新实验探究过程等。通过此种方式改变学生物理实验学习现状，促进科学素养的发展。

2.关注学生个性差异，实施分层教学

学生作为独立存在的个体，受成长环境、家庭教育、社会背景等因素的影响，所形成的性格、智力、思维、能力也存在很大不同。要想促进每一位学生科学思维能力的发展，传统“一刀切”的教学模式显然已经不再适用，物理基础差和物理基础好的学生之间差距会越来越大，不利于教学发展。为此，在高中物理探究性实验教学中，教师要按照学生的知识水平、兴趣爱好、实验水平等因素，制定针对性实验计划，根据实验内容的难易以及要求实施分层教学，一方面增强物理学习能力弱的学生的自信心，另一方面让物理学习能力强的学生能够拥有新的学习目标。

比如当学生掌握了“弹力”和“摩擦力”知识后，让学生探究一个长方体木块和铁块的下表面谁更粗糙一些，只为学生提供一个可用的弹簧测力计，要求学生进行猜想，并设计实验证明，写出实验步骤和结果。不同学生思考的结果不一样，有的忽略摩擦因数u，有的没有分析好变量。针对这一现象，教师可以设计实验问题进行逐步引导，将不同物理学习水平的学生分为一个小组，组员可以选择与自己能力水平相适应的问题进行求解，共同完成对该实验的探究，发挥各自长处。

3.创设实验情境，营造探究性氛围

高中阶段的学生在学习中很少去问“为什么”，一方面在于长期受传统教学方法的影响，习惯了接受知识，而不是探究知识;另一方面在于缺乏恰当的情境引导。为此，在高中物理探究性实验中，教师要给学生营造一个宽松、自由、民主的氛围，激发学生的好奇心，不过分强调实验的成败，而是寻找学生在探究中的闪光点和不足，让学生感受实验探究过程，真正掌握有效的科学思维方法。一般探究性实验会占用大量时间，为了不影响物理理论知识学习，教师可以适当的将实验拓展到课余时间，让学生课下观察实验现象，得出实验结论，并通过同学之间的相互讨论与分析进行验证。

以“探究平抛运动的规律”实验教学为例，此时学生已经掌握了力的合成与分解知识，再加上对匀速直线运动和自由落体运动的掌握，为该实验的探究提供了良好的知识基础。首先，创设情境：四川地震的时候道路损毁，物资进不去都是由飞机空投给人民，如果自己是飞行员该如何选择投放点。当学生熟悉了课题后，让学生自主探究粉笔被弹出去后的运动轨迹、涂有颜色小球从高出释放后在白纸上形成的轨迹等，多次重复实验，渗透“化曲为直”的思想。最后，运用数学知识，建立直角坐标系，进行力的分解，探究不同方向的运动规律，得出最终结论。

4.丰富教学资源，提供更多的探究渠道

新课程改革要求高中物理教学中要注重探究性实验教学内容和渠道的拓展，指导学生运用科学思维进行探究，拓展眼界，提高探究能力，促进科学素养发展。高中物理中的实验分为测量性实验、验证性实验、研究性实验和探究性实验，为了丰富探究性实验的教学资源，可以将探究性实验与研究性实验相融合，一方面对实验器材进行改进和创新，另一方面鼓励学生自主制作，感受探究的魅力。对于一些探究过程比较复杂和繁琐的实验，可以适当借助信息技术，让学生充分体验信息化实验，提高实际应用能力。

以“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验为例，它是一项研究性实验，但为了促进学生科学思维能力发展，可以引导学生借助虚拟实验机在计算机中完成连线、测量、数据记录以及I-U坐标系的建立，最终连接各个点得到I-U曲线。由此一来既可以减少实验仪器产生的误差，又可以提高学生信息技术能力，培养现代化科学实验思维。

结语

综上所述，探究性实验作为新课程下高中物理教学的新增内容，在教学实践中要充分了解具体科学思维方法，遵循针对性教学原则，尊重学生主体地位、关注学生个体差异、创设实验情境、丰富实验教学资源，采取有效措施，以循序渐进的方式实现对学生科学思维能力的培养，让学生充分体验实验探究的乐趣，优化实验教学效果。

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【本文为江苏省“十三五”教研课题“高中物理实验教学中提升学生‘科学思维能力的实践研究”成果，课题编号：2019JK13-ZB80。】

（作者单位：江苏省泰州市第二中学）