高中物理探究式实验教学问题分析及优化策略

姚远

伴随着课程改革的不断深入，探究式教学成为备受一线教师关注的教学方式。实验作为高中物理教学的重要组成部分，也是教师开展物理教学的主要手段。将探究式教学方式与物理实验教学进行有机结合，形成了探究式实验教学模式，将其运用在高中物理教学过程中，有助于激发高中生的物理学习热情，促使学生在探究式的实验学习中经历发现、分析、讨论、解决等全过程，在一定程度上锻炼了学生的物理学习能力。但在探究式实验教学的实践运用中仍然存在一些问题，影响了高中物理教学整体质量的提升，需要教师予以重视，并找到有效的优化方案，掌握科学的教学策略。基于此，本文以高中物理教学为例，主要就探究式实验教学存在的问题及其优化策略进行以下几点分析。

一、高中物理探究式实验教学存在的问题

（一）学生的探究思维受限

在探究式实验活动的开展中，发现许多学生无法及时地发现问题并提出问题，这就是学生思维模式发展不足的体现。导致这一问题出现的原因有两点：第一，学生自身缺乏提问意识。一部分学生在物理实验学习中探究学习目标模糊，存在思维惰性，认为教师教的以及书本上写的都是绝对正确的，因此抱着一味接受的学习态度，几乎不会在课堂中主动地发问，缺乏自主探究的意识，养成了被动吸收的学习习惯，不利于学生探究学习思维意识的形成；第二，教师采取的教学指导方法不当。虽然教师在高中物理课中组织了探究式的实验活动，但是并未真正地放手让学生自主、独立、合作探究，而是一步一步地指导学生按部就班地完成物理实验操作流程，流于形式的探究式实验教学会让其教学效果大打折扣。学生的探究思维被束缚，缺乏真正意义上的探究学习空间，从而导致学生对物理实验探究的兴趣不高，问题思考不够深入。

（二）无法正确地猜想与假设

在探究式的实验教学中，许多学生在具体的实验探究中不具备根据实验问题做出准确猜想与假设的能力。同时在教师没有提醒或要求的情况下，绝大多数学生不会主动地提出实验猜想与实验假设。高中生在物理探究式实验的学习中无法正确做出猜想与假设的原因主要是学生缺乏自主思考的意识，未能形成发散性思维。同时还受到学习环境的影响，如教师创设的问题情境不当，课堂氛围沉闷等，难以激发学生猜想与假设的兴趣。学生在探究式实验中接收的信息不足以支撑起猜想与假设等，阻碍了物理探究式实验的顺利开展。

（三）缺少实验操作的规范性

在物理实验中获取的实验数据是否准确，直接影响着实验的最终效果与结果。只有实验操作者掌握了正确、规范的操作流程与操作方法，才能够保证实验数据的收集是可靠的。但是在高中物理教学过程中，因为许多学生的实验操作不规范，对于物理实验操作技能的掌握不牢固等问题的存在，会经常出现实验操作上的失误，导致实验数据失真，最终的实验结果不理想。

（四）分析、论证等环节的教学实施困难

在以往的高中物理课堂中，大部分教师会更为重视实验探究的过程，而忽视了对实验分析、论证等环节指导的重要性，只是简单地对学生的实验结果进行分析，并未进一步地深入引导学生分析实验误差产生的原因，得出的结论是否具备科学性。究其原因在于探究式实验本身需要耗费较多的时间，而课堂时间是有限的，教师在组织了探究式物理实验活动之后，剩余的可供教师利用的时间不充足，教师无法及时地完成對探究式实验的分析、论证任务，一般会将其作为课后学习任务执行。但是让学生在课后执行分析论证任务收获到的效果又不理想，这是困扰众多教师的难题。

二、高中物理探究式实验教学的优化策略

（一）在探究式实验中提出合适问题

在新课改不断推进的背景下，高中物理教师的教学方式与方法也随之发生了转变，不再局限于传统的讲授式教学方法，试图将探究式实验教学模式融入物理课的各个模块之中。想要实现这一目标，需要高中物理教师充分地掌握学情，能够创设有效的问题情境，引发学生树立问题意识，锻炼提问能力，能够在物理实验的探究中提出科学、合理的问题。从某一角度分析，当学生能够在探究式实验中提出合适的问题时，证明了学生的思维活跃性较高，学习积极性高涨，为探究式实验活动的顺利开展奠定了基础。

如在“相互作用力”的章节学习时，教师可以采取情境创设的方式，促进学生提出合适的探究问题。以生活中人们经常会做的“击掌”动作为例，组织“击掌”游戏，并结合“击掌”游戏创设情境，教师：“请学生们尝试用不同的力度击掌，说一说每一次击掌时，手的感觉是怎么样？”学生们不约而同地说：“手会疼，而且击掌的力度越大两只手越疼。”教师：“由此你想到了什么问题吗？请你提出来与同学们一起讨论。”学生A：“击掌时，一个手不动，另一种手发力，为什么两只手都会疼？”学生B：“击掌为什么会感觉到疼呢？” “作用力的大小与哪些因素有关？”通过贴近生活的情境创设，可以快速地吸引学生的注意力，并且在实践的实验探究中获得了更为真切的学习体验，能够促使学生主动地思考，进而提出与探究式实验高度相关的问题。又如在“电容器”的教学中，让学生清晰地掌握电容的概念是教学的难点，主要是学生无法将了解到的生活现象与熟悉的物理现象进行类比的推理，那么，在这节课的教学中教师可以利用类比法创设情境，促使学生提出合适的实验探究问题。例如首先教师重述了水容器灌水的现象，让学生思考在向容器中持续注入水的时候，水面高度与水量之间存在怎样的变化关系？二者之间的比值变化是怎样的？引导学生在本节课的学习中从水容器灌水的现象分析为思维起点，类比推理电容器储存电荷现象，并由此提出合适的问题。这样不仅可以锻炼学生的发散思维与类比推理思维，也有助于学生对探究式实验的学习产生浓厚的兴趣，促进学生更好地掌握电容的概念。

（二）在探究式实验中敢于提出猜想与假设

猜想与假设的提出是学生探究科学必不可少的环节，其主要是指学习者能够在科学实验的探索中根据已有经验，结合具体的实验内容，猜想问题可能的答案，排除错误的猜想，让自己提出的猜想更加地合理、准确。针对当前高中生在探究式物理实验中不能做出正确猜想与假设的问题，需要教师予以指导，促使学生有兴趣提出猜想与假设，敢于提出合理的猜想与假设，并由此获得实验猜想与假设能力的提升。

如在“牛顿定律”的实验教学中，教师所组织的探究式实验过程为：当小车从静止状态在斜面上向下滑动时，若平面比较粗糙，测量小车滑行的距离是多少，若平面相对光滑，小车滑行的距离相较于之前是否有变化，通过两次的实验探究引发学生对本次实验的猜想与假设。例如有的学生提出的猜想与假设是：“小车滑动的平面越光滑，其滑行的距离就越远；若小车运动的接触面足够光滑，小车会持续做匀速运动”。在这个过程中，教师通过探究式实验组织的方式，唤醒了学生的生活经验，在教师的引导下根据自己的生活经验与直觉，提出了实验的猜想与假设。又如，在“电势能”的一课教学中，需要学生通过探究式实验活动进一步研究电场力做功与电势能之间的关系，能够根据电势能的物理表达式对实验做出合理的猜想与假设。那么，此时教师可以使用类比联想的方式，引发学生对“平方反比”的概念的猜想，并提出实验假设，可以使学生的物理实验探究更加的快捷。

（三）正确操作实验仪器与收集实验数据

在提出实验假设与猜想之后，需要学生加以验证，在探究式实验教学中最好的验证方法就是学生操作实验设备，完整实验探索的过程，并以收集到的准确数据作为“证据”，证实猜想与假设是否正确。在探究式的实验操作过程中国，需要教师坚持以学生为主体的原则，能够给学生提供更多自主探究的空间，但绝不是教师的毫不参与，而是在发现学生出现操作上的失误等问题时，能够及时地发现，并在恰当的时机纠正，从而让学生掌握物理实验的正确方法，提升学生的实验操作规范性，提升记录与收集数据的准确性，保障实验数据的实效性，为实验结论的总结做好铺垫。

以“探究最大静摩擦力”的探究式实验教学为例，首先，在具体的实验探究过程中，需要学生完整实验仪器的安装工作。若是学生已经掌握了实验仪器的安装方法可以选择直接安装；若是未掌握实验安装的方法，可以选择查阅书籍或者与同学讨论等方式，以保障各个实验安装的规范性。在实验器材安装完整之后，需要学生利用注射器在塑料杯中注水，当0.5N的摩擦块被塑料杯带来的拉力拉动后，迅速停止注水，利用静力传感器记录此时的数据，将拉力最大值标记为T1。其次，在摩擦块上面继续放置一块0.5N的重物，将其放置在首次实验的位置，此时摩擦块与重物的重量达到了1N。重复上述实验过程，并记录数据，在拉力最大值处标记T2。继续添加一块0.5N的重物，重复上述操作，在拉力最大值处标记T3。最后，利用二力平衡的知识，确定T1、T2、T3的数据和。在实验探究过程中需要学生注入一定量的水，因此需要学生注意数字传感器上显示的数值变化情况，并且及时地将变化的数据记录下来，认识到拉力最大值就是最大摩擦力。教师应指导学生利用表格整理数据，让整个实验的数据变得更加清晰，有助于学生在数据信息的观察与分析中，掌握最大静摩擦力与正压力数值之间的关系。

（四）在分析与论证中总结实验结论

在对物理实验的探究过程中，会产生各种数据信息，部分学生虽然清晰地记录与整理了这些信息，但是却缺乏对这些实验数据的分析与论证，因此导致一直处于浅显的物理实验探究学习状态，不能够从探究式实验学习活动的参与中进一步地挖掘出其中隐藏的物理规律，无法发现其中的本质属性。为了实现深入的物理探究式实验学习，需要教师有意识地引导学生在探究式實验的数据整理之后，能够对数据信息进行分析与论证，剖析出其中的隐含内容，从而得出探究式实验的结论，提升学生对实验数据的加工与应用能力，促进学生更好地理解物理知识与物理定律。

如在“探究弹簧弹力和弹簧伸长量的关系”的实验教学中，学生通过实验的探究得到了大量的数据信息，教师应引导学生结合实验数据进行加工与分析，能够利用数据解释二者之间存在着什么样的关系，做到有理有据地总结与表达，这样可以增加学生对二者之间为什么存在正比例关系的理解程度，加深对物理知识点的理解与掌握，强化了学生的数据分析能力。又如，在“功和速度变化”的探究实验中，学生们通过橡皮筋拉动小车的实验探究活动，可以发现橡皮筋对物体做功的变化，思考小车速度的变化以及原因，进而推导出结论。在利用已经学习过的能量守恒定律、转化定律推导验证动能原理，促使学生在推理与论证中，获得逻辑思维能力的锻炼，学会在实验探究、观察、数据记录之后，能够总结出实验中蕴含的物理学知识，带领学生从浅层学习走向深度学习。

总之，探究式实验在高中物理教学中的运用对于高中生的科学探究能力发展有着重要的作用，能够促进高中生的物理实验能力提升，需要教师加大对探究式实验的研究力度，找到影响探究式实验教学提升的原因，并制定针对性的改善措施，最大限度地发挥探究式实验教学的功能，促进高中物理实验教学水平的提升。