优化实验探究方法 提升学生思维能力

胡灶钱

摘 要：从落实物理学科核心素养出发，对高中物理电学实验进行了研究，提出了任务驱动法、类比分析法、自主探究法和联系实际法等教学方法，以充分发挥学生的主体性，进而培养学生的科学探究和实践应用能力。

关键词：科学探究;高中物理;电学实验

新课程改革已经持续了一段时间，教育部先后出版了2003版和2017版的课程标准，我们将两个版本的物理课程标准的总体目标和具体目标进行对比：

通过对比我们可以发现：新的一轮的课程改革是原有的课程改革的继续深入，2017版的课程标准是2003版的升级版本。旧的物理课程标准更多注重本学科内知识和技能的培养，过程与方法的体验;新的课程标准，站在更高的位置，要求学生通过物理课程的学习，培养自己正确的物理观念和科学思维以及科学探究的能力，以后遇到实际问题时，学生能够本着科学负责的态度，用物理课程中培养的核心素养解决问题。

一、物理核心素养的概念及高中物理电学实验的现状分析

根据我国教育部印发的《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》文件中提出的我国当前教育工作的主要任务是不断加快“核心素养体系”建设要求，2017年我国制定了《普通高中物理课程标准》，这一新修订的高中物理课程标准将物理核心素养界定为：学生在物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需必备的关键能力和品格，主要包括4个方面：物理观念、科学思维、科学探究以及科学态度和责任。其中科学探究是指培养学生具备科学探究意识、设计实验探究方案和获取实验证据的能力，具有分析论证的能力，从而能对实验探究结果进行准确的解释和描述。

电学实验教学是高中物理教学中的重要组成部分，但是电学实验教学现状是：学生的实验操作能力并不强，灵活应变能力更弱，究其主要原因在于大部分教师在教学过程中沿用简单的演示，学生不明原理的模仿，无法进行自主探究和思考，难以将知识吸收和内化。有些老师想要引导学生进行自主的科学探究，但是教学设计脱离了学生已有的认知水平，导致学生无法自主地进行探究。有些老师设计探究实验又过于简单，没有思维的深度，出现了很多为了探究而进行的“假探究”。新课改明确指出，教师在教学过程中，应尊重学生的主体地位，探索一切能促进其形成适应个人终身发展和社会发展所需必备的关键能力和品格（即核心素养能力），才能促进其获得更好的发展，因此，在这种教育理念下，教师需不断转变自身教学理念，积极探索能提高学生物理核心素养能力的模式进行教学，才能促进学生获得良好发展和不断提高课程教学质量。

二、基于核心素养的高中物理电学实验教学方法

1.任务驱动，提高课堂的时效

物理电学实验课往往容量比较大，学生需要明确实验目的，了解实验原理，根据原理选择合适的实验仪器，设计可行方案，然后进行实验，记录分析数据，推断实验的结论，并对实验误差进行分析。这么多的内容很难在一两节课内完成。如果每个实验都要慢慢做，将会严重影响教学进度。为了提高课堂的时效性，我在平时的教学过程中尝试了任务驱动的方法进行教学，取得了不错的成效。以下是我关于《描绘小灯泡的伏安特性曲线》的部分任务清单。

这样的任务清单能让学生更加明确上课目的和流程，可以提高上课的时效性。结合实物投影等现代化教学技术，可以充分地展示学生某个环节的思维过程和存在的问题，提供更加鲜活的课堂实例进行点评，这样老师可以针对学生的问题进行更加精准的教学。但是任务清单也会产生一定负面效果，即学生思维会受到一定的局限，老师在使用这种方法的时候要注意留白，能够引导学生思考的内容尽可能地让学生自己完成，以培养他们的科学思维。

2.类比分析，排除学生的困惑

在电学实验中常常有两个类似的问题出现，学生很容易搞混。比如在《描绘小灯泡伏安特性曲线》的实验中，滑动变阻器通常采用分压式的接法;而在《测电源的电动势和内阻》的实验时候，滑动变阻器通常采用限流式的接法。什么时候该用分压式，什么时候该用限流式这个问题让很多的学生感到困惑。遇到類似问题，我觉得可以利用类比的教学方法进行教学。我在上课的时候让学生对比限流式接法和分压式，完成以下表格的填写。

对比后学生发现限流式接法更加节能，但是分压式接法电流和电压的调整范围更大。然后引导学生在具体实验中对比体会这两种接法的不同之处，让学生有深刻的体会。电学中还有很多可以利用类比法教学突破的难点问题，比如电阻的决定式和定义式的比较，纯电阻电路与非纯电阻电路的比较，电流表内接和外接的比较的问题，老师要利用好类比法，帮助学生解除困惑。

3.自主探究，启迪学生的思维

引导学生自主进行实验操作和探究最能培养学生的科学探究能力。在高中物理教学过程中，教师应充分重视学生个体对课堂教学的参与，并引导学生积极参与到实验中来。例如，在进行《测电池电动势能和内阻》教学过程中，我用水果电池代替干电池，先将小灯泡接到水果电池上让学生观察小灯泡的发光情况。很多同学认为是水果电池的电压太小导致小灯泡没有发光。然后教师演示用多用电表测水果电池电压，发现水果电池的电压其实不小。这样制造学生认知上的冲突，引起学生进行实验探究的欲望。然后引导学生根据其自身认知采用不同的方法对电池电动势能和内阻进行测量，如伏安法、伏阻法、安阻法。处理数据的时候可以采用列方程求解，也可画图像求解。等学生做完实验，安排足够的时间交流讨论，让学生的思维之花盛开在课堂的每个角落。这样不仅能有效激发学生实验探究兴趣和培养其创新精神及发散思维，同时还能加深其对所学知识的理解，从而达到课程教学目标。

4.联系实际，内化学生的能力

在核心素养教育背景下，开展物理实验教学的目的不仅在于帮助学生更好地理解物理理论知识和深入掌握物理现象的规律性，同时还能促进其利用所学知识更好地解释现实生活中与物理相关的自然现象和解决实际问题，要达到这一教学目标，就需要教师在教学过程中将物理实验与实际生活联系起来。

例如，学生在学习完《探究导体的电阻与其影响的因素的定量关系》实验后，老师可以创设以下的真实的情境引导学生思考，启发学生设计实验的方案，并进行实验进行测量。

真实情境：某个同学家里装修，购买了一捆标称为100 m的铜线（已经知道铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m）。该同学想通过实验测定其实际长度，请同学们设计合理可行的方案并进行实验。

学生实验方案设计完成后，老师引导学生相互交流，指出学生的问题，主要有以下几类问题：

问题1：有的同学用多用电表的欧姆档测量电阻，然后将测量的电阻代入电阻定律求长度。

错因分析：学生不理解多用电表测电阻的原理，不明白这样测量的电阻误差比较大。

问题2：有的同学不知道电流表应该内接还是外接。

错因分析：学生不清楚内接外接的误差来源。

问题3：滑动变阻器的接法不知道应该选择限流式还是分压式。

错因分析：学生对这两种接法的特点还不够清楚。

以上三类问题也是电学实验中学生经常容易弄错的地方，也是高考的常考点，老师可以就学生在实际问题中遇到的问题，进行详细的讲解分析，这样学生才能更加专注地听课学习，了解物理的本质和规律。在帮助学生弄清楚了存在的问题，完善了自己的实验方案后，安排足够时间让学生根据自己的方案进行实验，让学生在实验中提升自己的能力，实验完成以后安排学生交流评价，让学生在有效的交流评价中培养自己的表达能力、质疑能力，从而让核心素养中的科学探究真正落地于高中物理课堂。

三、结语

核心素养教育是新课改提出的重要教学理念，并且其指出各学科均有核心素养，物理核心素养指的是学生在物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需必备的关键能力和品格，拥有这些关键能力和品格，不仅能使学生获得良好的个人发展，同时还能切实提高课程教学质量与效率，因此，教师在教学过程中，应积极探索能提高学生物理核心素养的方法对其进行教学，如文中总结的任务驱动法、类比分析法、自主探究法、联系实际法，這样才能更好地培养学生具备科学探究意识、设计实验探究方案和获取实验证据的能力，并且能应用所学知识解释与物理相关的自然现象和解决实际问题，从而实现课程教学目标。

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编辑 杜元元