探究性实验在高中物理教学中的应用分析

魏仲举

【摘要】实验是物理研究的基础，物理是高中学习的重要课程之一，对于学生的思维开发以及进一步大学深造与科学研究十分重要，所以教师们需要聚焦高中物理教学的改革。经过大量研究表明，探究性实验教学在高中物理教学的改革中效果十分明显，极大地提高了学生的物理学习效果，本文通过对目前探究性实验在高中物理教学中的现状进行了分析，提出了具体的改革教学策略。

【关键词】探究性实验  高中  物理教学

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）28-0067-02

高中学习是进入大学之前最重要的知识掌握阶段，针对国家提出的新课改要求，我国教育行业掀起了教学改革的热潮。但是就目前来说，我国的探究性实验教学在很多高校实施的经验还不够，普遍还是会受到传统教育思想的影响，问题很多，为了能够解决这些问题，需要针对问题进行具体的分析，才能得出原因，最终实现改革的目的[1]。

一、探究性实验在高中物理教学中的现状

1.探究性实验教学相对不足

受到“大综合”或“小综合”的应试特点的影响，高中物理教学时间被压缩。在有限的物理课堂上，相对于理论教学，实验教学的课时分配与相关练习又少之又少。而在实验教学中，又以演示实验为主，探究性实验所占的比重较小。多数实验操作，是由教师完成的，而学生对实验的参与较少。由于高考的压力，为了能够让学生通过笔试拿高分，很多教师都把主要精力放在了课堂知识的教学上，尽可能地让学生多背一些知识点，多掌握一些解题技巧。但是物理是一门具有实验性、探索性、研究性的自然学科，需要学生自己去观察与思考、探索与发现、实验与验证。但从目前的教学来看，探究性实验的教学相对短缺，脱离探究性实验的传统物理课堂教学，让学生死记硬背公式或定理，对物理现象背后的科学联系并不能很深刻的了解，这就使得高中生会做题却不会科学探究，懂物理理论却不会将其生活化应用，由此导致物理成绩两极分化，在实验操作时学生的动手创新能力不够，不利于创新思维与创新人格的培养。而且，虽然随着现代化世界的到来，很多学校积极使用现代化技术，对很多教学设施进行了重组，学生的学习也开始变得便捷。但是学校引进的教学设施，大多数是针对于其他课程的多媒体设施，而对于物理实验的不重视，导致物理实验设备较为短缺。高中物理教学中实验较多，目前学校的设备无法支持完成太多的实验。

2.关于探究性实验的知识准备不足

教师在高中物理课堂教学中，主要针对的都是知识性教学，对于很多比较困难复杂需要进行实验才能了解的知识点，教师只是枯燥进行口头讲解，学生不仅毫无积极性，而且还会由于太难，产生抵触情绪。由于知识技能掌握得不明确，再加上很多教师在开展实验的时候，对实验的目标并没有做出明确的要求，针对个别实验的示范不明显，安排不合理，使得实验无法进行下去，这就导致了很多学生缺乏积极性。所以有的学生做实验无从下手，有的人在做实验的时候十分松懈，对实验现象的观察不够详细，对实验现象及其背后的物理原理的理解不够深入。因此，为了提高探究性实验的教学效率，教师应当引导学生做好实验准备，对教材认真预习，借助网络、教材、图书馆等资源，详细列出探究性实验的目的、原理及步骤，对实验所用仪器准备充分，调查实验的特殊要求及相关注意事项。在实验过程中，为了减小实验误差所采取的重复实验的数据记录要有所体现，详细而充分的实验准备，真实而具体的实验数据记录，为探究性实验节省了时间，能够让师生更从容地进行观察、思考、交流，使其探究过程更为充分具体，物理实验的探究价值也更为真实。比如，有关匀变速直线运动的探究实验，打点计时器的使用方法及误差范围，是学生在开展探究实验前必须准确了解的内容。通过探究性实验，完善相关注意事项：为了方便测量与减小误差，需先开通电源，等打点计时器稳定后，再释放小车;在释放小车时，应尽量使小车靠近计时器，实验中的计时单位规则有所调整，是以每打点5次计时1次，分别测出多段位移，标记为S1、S2……

3.实验课堂的问题太少而互动不足

由于应试要求、教学内容、课时分配等因素的限制，高中物理探究性实验活动的开展不够，学生对探究性实验的自主性不足，方案设计、操作步骤、实验观察、实验记录、结果反思等的形式已初步具备，但实质性的内容远远不够。没有有效的质疑与提问，缺乏必要的批判与探讨。众所周知，科学探究不仅需要自主去进行探索发现，还需要积极地展开互动，合作探索。但是在目前的实验教学中，很多教师本着服务到底的原则，在实验示范的过程中，将实验全部细致地进行了示范，而且让学生严格照着示范的过程来进行实验，这就使得学生没有在一起讨论从而得出结果的必要。这种教学方式虽然能让学生直接得出实验结果，但是他们之间缺乏交流，也失去了实验教学的最初目的。所以教师在开设实验教学的时候应该设置具有启发性的问题，给学生可以思考与交流的空间，让大家能够通过课堂的教学互动来对问题进行探索。

二、探究性實验教学的教学策略

1.创设教学情境推动实验探究

传统的物理实验教学实践表明，实验教学的效率不高与教学情境的严重缺失、学生实验动力不足、科学探究意识不强存在密切的相关性。由于应试压力、高中生特点、教学模式等因素，课堂气氛不够活跃，学生在这种教学的环境中感到十分无趣，再加上高中物理难点较多，学生的教材理解与自主建构不够充分，最终导致对物理失去了学习的兴趣。物理是一门探究性的课程，包含着很多生活中有趣的现象，所谓探究性实验，就是需要学生自己去动手操作，亲自参与实验观察与记录，从而发现其中的奥秘。教师可以针对这一特点来进行教学的改革，创设生动形象的教学情景，让学生从生活中有趣的现象来引入物理实验的教学，让学生不再感到枯燥。比如，在学习人教版的高中物理必修课中的摩擦力时，教师首先可以问学生一个问题：学生坐车从一个斜坡下去，是积了雪的地中的车开得快，还是从正常的路上车开得更快，通过大量的讨论，得出初步的结论，然后进行一个小实验：让学生每人准备一块小木板，再准备一张纸、一个钢板、一个砂纸。让学生用小木块分别从这三个平面上向下滑，让学生通过实际的分析，引出最终的物理结论，最后引出相关的公式教学。当然，教学情境的设计并不是越复杂越好，需要根据课堂教学的需要而定，有时简单明了的实验情境反而能够让学生加深印象，对物理规律及原理理解得更为透彻。比如，在进行自由落体运动教学时，教师可以让学生参与随堂实验，自主开展探究性实验活动，分别准备一枚一元硬币与等面积的纸片，由课桌高度的空中同时释放并落下，看哪一个物体先落地。按照牛顿第二定律的解释，应该是两个物体同时落地，但是实验观察与实验记录的结果是硬币先于纸片落地。教师启发学生思考：判断两个物体下落过程中，是否受到外力的影响？自由落体运动是匀变速直线运动的一种特殊形式，也是一种理想的运动模型，在实际生活中，自由下落的物体要受到空气阻力的影响，物体与空气的接触面积的大小等因素，会影响到空气阻力的大小，进而会影响到物体下落速度的变化。

2.因材施教提高实验探究的效率

教师在教学中，首先要明确学生的主体地位，明确学生之间的个体差异性。学生的各种知识掌握技能都十分的不同，有的学生学习能力好一点，有的学生学习能力相对较差。首先，高中物理探究性实验的因材施教，体现在内容个性化的探究。教师在教学中就需要看到学生之间的差异性，通过对教学内容进行分析，结合学生个人学习特点，有针对性地开展教学实验。比如在学习高中物理教学人教版选修课中的测定电池的电动势和内阻这一课中，对知识和技能的掌握非常高，应在教师的指导下尽可能地让学生多参与，通过自主设计电路图、选择仪器来熟悉仪器测电池的电动势与内阻的方法。

其次，高中物理探究性实验的因材施教，体现在学生的分层次探究。目前的高中物理探究性实验多体现在整体性探究，对学生的实验能力、理论基础、科学探究品质等的研究较少，以至于学生的探究主体作用没有充分发挥出来。教师可以根据学生的学习情况来安排实验的内容，比如有的学生学得比较好，实验掌握的程度较高，教师可以给出一个比较复杂的，需要多个电流表变阻器等进行串联或者并联的实验，让他们进行探究，测出最终的电动势以及电阻;针对一些基础薄弱的学生来说，教师可以选择一些比较简单的连接方法，首先教师对学生做出示范或演示，然后学生通过模仿或观察熟悉实验流程，理解实验的思路及原理，最后学生在熟悉实验并系统把握教材的基础上自主探究。这种方法不仅让基础知识掌握牢靠的学生进一步的巩固了知识，推动了物理的创新探究，而且还使得基础薄弱的学生能够通过简单的实验掌握教学知识，这样有效的提高了整体的教学质量。

3.探究性实验应将实现从课内到课外的延伸

物理的探索应该是开放性、动态性的。学生在进行实验探索的过程中，不只是对当前实验提出的问题进行探究，很多学生在实验的过程中还可以发现新的现象、新的问题，也可以发现一些不一样的解题方法，甚至这是老师都不一定能知道的。教师在进行教学时，不一定要让学生用一种方法来探索一种现象，针对这些其他的问题，教师可以把探究延伸到课外，让学生通过课外现象的观察和大量的查阅资料来进行研究，还可以让他们针对这些研究结果写出新的应用文章，这样不仅能够拓展学生的思维，还能够让他们在生活中随时随地发现物理现象，养成良好的学习习惯[2]。例如，在学习人教版教材，电磁感应之后，教师可以安排相关的实验，研究电磁感应的现象，通过对知识的理解和实际运用，学生对电磁感应的产生条件有了很清晰的认知，并且得出相应的结论，只有磁铁是相对于线圈的运动时，才会产生出电流，如果磁铁和线圈都相对静止了，就不会产生电流。实验结束后，学生通过分析会得出很多问题，比如说通过实验所得出结论有没有特定的适用范围，该结论是不是普遍适用的;或者通过实验发现了磁能生电，那么电能不能生磁？教师解答了相应简单的问题后，让学生课后进行延伸，并通过相关的研究让学生去发现身边运用了电磁感应現象的物品：磁悬浮列车运行的物理学原理是什么？从而调动了学生课外学习的积极性。此外，教师还可以引导学生运用生活中的物理现象来解释物理规律，并将其设计为探究性小实验。比如，以某段公路为监测点，调查汽车刹车距离与车速的相关数据，对二者之间的关联尝试运用动能定理来解释，进而探究恒力做功与物体动能变化的关系。

结语

传统的物理教学注重知识的获取、规律的验证，而对实验的“探究性”重视不足，对学生的科学探究精神培养不够。就当前的世界而言，物理研究中还存在着很多未知的东西，教师应在实验教学时有意识地培养学生的科学探究精神，使其认真观察并不断地进行探索，在探索中建构，在建构中发现，从而体会物理学的魅力。同时，在进行物理的教学时，教师也应该注重学生的自主探索能力，在实验探究中注重对学生的科学素养的发展与提升，为社会提供物理人才，为物理的开拓提供人才。

参考文献：

[1]陈小敏.基于新课标的高中物理实验教学的创新路径[J].求知导刊，2016（5）：33.

[2]曾珂珂.高中物理探究性实验教学研究[D]. 华中师范大学，2016.