探究性教学在高中物理实验课堂中的实施思考

曲艳平

摘 要：实验教学是高中物理课程体系中的重要组成部分。在新课程改革步伐不断深入的背景下，高中物理实验课堂中涌现了多样化的教学方法。探究性教学是高中物理实验课堂的有效教学策略之一，旨在基于实验教学载体实现学生科学探究能力、实验观察能力、问题分析解决能力以及创新发展能力的培养。在高中物理实验课堂中融合探究性教学可以激发学生的探究欲望，引导学生的实验过程，继而实现课堂的高效教学。本文结合教学实践，以探究性教学的内涵为切入，简要阐述高中物理实验探究性教学的原则与特点，并从创设问题情境、进行假设猜想、设计实验方案、观察实验过程、总结分析结论等角度阐述实验探究性教学的实施方法。

关键词：高中物理;实验课;探究性教学;猜想

随着我国教育改革的深入发展，高中阶段物理课程大纲中明确指出，物理课程的教学过程应凸显学生学习主体地位，教师应积极发挥好引导和启发的作用。作为一门自然科学学科，物理课程离不开实验的辅佐，教材中众多的理论定律都是科学家反复实验得出的结果。这也充分说明了实验教学在高中物理课程中的重要地位。对于高中生来说，通过实验可以直观地掌握物理概念、物理现象，对物理规律产生更加深刻地理解与记忆。探究性教学需要有学生的主动参与，这同新课改中发展学生主动意识相契合。

一、探究性教学的内涵

所谓探究性教学，即通过教师恰当的诱导与启发，在学生自主独立思考或同伴合作讨论的方式下，按照设计问题、分析问题、解决问题、总结结果等环节，利用过去所学知识来解决实际问题的一种教学模式。现代教育理念下，倡导的是自主、合作、探究学习方式，而探究性教学也是新课程改革的核心教育理念之一。探究性教学中高中物理教师应当从两个方面进行考量，第一是构建学生“学”的探究环境。探究环境可以包括不同种类的学习材料、丰富的实验器材种类以及和谐的课堂氛围等。针对特定的探究问题，环境中的物品也应该是有序的，全面的，可以满足高中生不同思路下的操作开展。课堂氛围也应轻松活泼，能够让学生充满自由地去验证自己的想法思路;第二是针对问题给予学生關键点的指导与点拨。针对问题解决，学生不免会陷入思维的漩涡，教师的点拨能让学生抓住问题思考方向，按照正确的路径去完成问题解决。

二、高中物理实验探究性教学的原则与特点

实验探究性教学是实验课的一种有效教学方式，即通过物理教师的诱导与启发，在高中生独立思考或同伴合作讨论方式下，按照设立物理问题、假设猜想实验结果、设计实验过程、观察实验过程、总结分析数据等环节，总结寻求实验背后的科学概念及原理，进一步实现探究能力发展的过程。

高中物理实验的探究性教学注重对学生实验技能、探究方法的指导，引导学生形成“根据实验现象形成物理认识”的思维。实验探究教学应当具有如下几点教学原则：第一即主体性原则。学生主体是新时期素质教育的客观要求，也是学生自我发展的主管需要。在探究性教学中学生是具有一定知识储备和独立思考能力的，教师只恰当发挥点拨作用即可;第二即开放性原则。在探究性教学的整个过程中，学生需要有更大的独立操作空间，可进行实验内容、方法、途径的自由发挥。开放性原则是探究性教学实现的基础，也对学生发散思维建立有重要作用;第三即适应性原则。探究性教学应当是学生“垫垫脚可以够得着”的，难度把控方面符合高中生知识基础和思维特点;第四即探究性原则。探究性教学核心是探究，教学中应注意同验证性实验、演示性实验进行区别。引导学生自己观察、分析和总结。

高中物理实验探究性教学具有多重特点，教育目标也是培养学生对实验过程的敏锐观察能力，对实验操作的灵活动手能力，对实验数据的良好处理能力等。根据实验教育开展，探究性教学具有如下特点：第一即灵活多变。探究性教学没有固定的问题解决思路，需要高中生分析面对的问题，多重途径和角度进行灵活思考，最终目的都是实现实验结果。第二即注重过程方法。通常的高中物理实验中，学生大多会追求实验结果结论的正确性，探究性教学则是在关注结论的基础上强化对实验操作过程是否合理、科学进行评判，更关注学生分析问题的能力是否有提升。第三即学生自我总结结论。高中生在实验完成后，根据实验的现象和已学内容形成自己的结论解释，在小组讨论或同学交流之后同教师的结果进行比较，继而实现更完善的结论表达。

三、高中物理实验探究性教学的实践策略

（一）基于物理问题创设问题情境

探究性教学不单是一种解决问题的方法和途径，也是一种思维过程。思维的开端就是问题的设立。高中物理教师在教学中设立灵活恰当的问题情境，可以充分吸引高中生的学习注意力，让学生从情感、态度及思想方面产生火花，激起学生探索求知的好奇心。根据课程内容，教师可以把需要探究的内容变换为学生主动探究的问题。这个过程应当注意，探究的问题提出应该描述清楚，不可出现问题表述含糊不清的情况，同时难度在高中生接受范围之内，避免问题太过抽象而影响学生探究积极性。

（二）基于物理问题进行假设猜想

在高中生面对物理问题的时候，基于问题描述把问题可能延伸或发展的方向进行合理推测、科学假想，即结论猜想。高中生思维活跃，想法天马行空，但是实验探究性教学中的猜想是基于事实根据的，必须有科学的手段去进行验证，否则偏离实际的猜想只能是增加探究难度、浪费探究时间。比如在“不同质量物体自由落体实验的快慢对比”实验中，可以通过一张纸和一个黑板擦同时下落情况对比，让学生产生对定理的认识冲突;再第二次通过把纸张揉成纸团和同一个黑板擦同时下落对比，比较下落的快慢。在这两个物理现象中引导学生探究影响不同物体下落快慢的因素是什么？有没有可能两个不同质量的物体下落速度一样快呢？学生猜想跟两个不同物体的空气阻力有关系，最后通过播放真空管实验的视频让学生发现结论，继而进行正确规律的记忆。

（三）基于物理问题设计实验方案

在实验探究性教学当中，最关键的就是实验过程的设计。作为实验探究的重要环节，实验过程应当遵循科学顺序开展规划。高中生应当从物理问题整体层面考虑，确定是独立完成或者小组合作共同完成。若是小组完成，那么小组内各成员的操作任务和职责也要细致安排。实验方案大致包括探究的主题、实验器械材料的准备、探究过程的操作和顺序、如何进行数据结果的分析总结等。实验方案可以由每个学生自己设计，之后同学之间讨论交流，对于关键操作内容则教师应做好审核和指导。实验方案可以是多种，但必须保证操作的安全性要求。

（四）基于实验操作观察实验过程

实验探究性教学中高中生根据需要探究的问题及自己提出的猜想结论，按照方案步骤独立自主或小组合作完成实验操作。实验操作过程中应当对物理现象进行仔细观察，对实验情况进行有效收集记录，对需要测量的准备内容也应提前完成。高中生实验操作中要注意好实验器材的保护，避免器材使用不正确导致结果差异。

（五）基于实验操作总结分析结论

高中生在完成了实验探究之后，可以依据物理课教材中对定理概念的表述，运用分析、归类、推测等方法总结出自己对探究实验的结果解释。这个解释的形成是基于学生实验操作的真实观察，基于学生实验数据的有效分析，继而达到超过学生已学知识的新认识。总结分析结论的过程可以在班级内同学进行交流讨论，使得实验操作中各个现象都有考虑到位，避免出现某个细节问题的遗漏。高中物理教师应对学生的结论进行点评，指出探究性实验中的现象和数据是否能支持所得结论，在推理的过程中是否存在论据不足的情况，保证好探究结果的严密性和科学性。

四、高中物理实验探究性教学的案例展示

（一）自由落体运动实验探究性教学

引入问题：质量不同的物理谁下落的更快。

教师演示：一张纸和一个黑板擦同时从同一高度下落，质量大的黑板擦下落的快;一个粉笔头和一整張报纸同时从同一高度下落，质量小的粉笔头下落的快。

针对讨论的物理问题及教师的演示实验，进行探究性教学：

创设问题情境：质量大的物体和质量轻的物体到底哪个会下落更快？影响下落快慢的因素是什么？

进行假设猜想：不同物体下落的快慢同空气的阻力有关，如果没有阻力那么就应该一样快。

设计实验方案：取两张相同的纸张，一张揉成团，一张平展，同时下落。准备好真空管实验器材及硬币、羽毛等。

观察实验过程：两张纸，平展的空气阻力大，揉成团的阻力小下落的快。真空管实验中硬币和羽毛几乎速度一致。

总结分析结论：真空中物体降落的快慢同质量大小无关;空气中因为阻力问题影响物体下落速度。

（二）弹性势能实验探究性教学

引入问题：弹性势能表达式的探讨。

教师演示：同一个悬挂小球的弹簧，在不同压缩、拉伸程度下弹力幅度变化不一。

弹性势能表达式的探究相对简单，在高中物理重力势能的教学中是从重力做功进行切入讨论的。故而弹性势能的学习也可以从弹力做功的角度来开展。根据常理，弹簧拉伸或压缩越多，那么对外做功就越多，势能也就越大。开展探究性教学的目的是测量弹簧对外做功的大小。

创设问题情境：弹性势能表达式。

进行假设猜想：弹性势能应该是克服重力做的功。

设计实验方案：利用实验器材，通过演示弹簧被压缩后再次提升小球的高度进行计算。

观察实验过程：如图1所示，弹簧一端固定，另一端通过细线连接小球。记录好弹簧不挂小球，且静止状态下下端位置。挂上小球并下拉弹簧到某位置，标记为x的弹簧伸长量及小球此时的初始位置。松开小球，观察小球的移动情况，记录好小球上升后的最高位，得到最到位—初始位置=上升高度h.重复几次，观察不同x情况下h的值并填入表1。

总结分析结论：小球上升是克服重力做功，拉伸后松开时刻小球无初速度，升到最高位也是速度为0，故弹力做功等于小球克服重力做的功。弹簧在x形变量状态下的弹性势能应等于小球重力势能变化量mgh，继而得出结论mgh=ΔpE。

综上所述，通过高中生的实验探究，掌握科学的探究方法，实现自学能力、思考能力及合作能力的提升，让自身分析问题、解决问题的能力得以锻炼，形成正确处理问题的良好科学态度。因此，高中物理实验课堂的探究性教学值得广大教师深入探讨，以实现高中生物理知识的牢固掌握。

参考文献

[1]佟艳芝.探究性学习模式在高中物理教学中的应用研究[J].中国校外教育（下旬刊），2018，（8）.44.

[2]周寒梅.高中物理实验教学的现状及探究性物理实验教学设想探究实践[J].文渊（小学版）.2020，（5）：183.