基于科学探究能力培养的高中物理实验合作学习

马菊芳

摘要：高中物理是学生的必修科目，教师可以高中物理学科为载体，在实验合作学习中培养学生的科学探究能力，促使学生形成科学探究精神，让高中物理教学工作实现创新发展。科学探究能力是衡量人才发展水平的重要因素，而实验是培养学生科学探究能力的重要手段。学生可以在实验中相互合作，解决问题，并且形成一定的科学探究能力。因此，在新时代背景下，要加强对基于科学探究能力培养的高中物理实验合作学习的研究。

关键词：科学探究能力；高中物理；实验；合作学习

高中物理实验教学一直是教学难点，不管是在教学组织方面还是在实验操作方面，对于教师和学生来说都是十分严峻的挑战，因此，要加强对高中物理实验学习的关注，为物理实验教学创造发展的条件，塑造一批具有科学探究能力的人才。

1   精心分组、合理分配

高中物理知识学习的重要性不言而喻，物理知识是建筑、工业等各个行业发展的基石，学生物理知识掌握不扎实，不利于学生更好地融入社会生活。因此，在新时代教育背景下，教师要想培养学生的科学探究能力，就要组织学生进行实验合作学习，同时精心分组、合理分配。

首先，为了保障分组的科学性，教师要做好基本的调研工作。调研方式主要包括以下几种：第一，家访方式。家访是了解学生的有效途径之一，物理教师要合理安排好家访时间，比如，将每周五晚上作为家访的固定时间，这样可以避免部分家长因平时工作忙，无法协调与教师沟通的时间。在家访中，物理教师可以更深层次地了解学生的性格特点，也可以找出学生物理知识学习困难的原因。第二，课堂观察。课堂是教师教学的主要阵地，物理教师要密切关注学生的课上反应和动态，落实到实验课堂。教师需要确定课堂观察的目的，比如，学生在实验研究中注意力是否集中、动手能力是否能达到基本标准等。在确定观察点之后，教师需要做好记录工作，记录包含定性记录和定量记录两种，在记录的过程中要尽可能做到简洁、明了，方便后期的准备工作。第三，教师和学生沟通。不同的学生在学习方面存在较大的差异性，同时学生的性格特点、能力素质以及学习态度也千差万别。首先，物理教师可以站在学生的角度了解学生，关于物理教学过程、实验过程等内容询问学生的意见，为后续的物理学习提供指导和方向。其次，教师要确定分组的细则。比如，基于高中物理实验学习的特殊性，教师可以将每个小组人数控制在3到4人，这样不仅能够发挥小组成员的作用，也能够避免人数过多导致一部分学生没有表达的机会。在分组时，物理教师要做好学生能力的搭配，保障每组成员总体实力相当。最后，做好分组后的培养工作。小组中分为小组长和成员，分别承担着不同的责任，所以在后续的培养方面也会采用不同的策略。以小组长为例，在培养过程中，教师可以召开小组长培训会，给小组长讲解科学分工的知识，让其能够承担起组长的重任。在培养小组成员方面，教师要注重培养成员独立思考的能力，让小组成员能够在解决问题时有自己的见解和思路，避免盲从。

2   创新合作学习方案

合作学习方案直接影响学生参与的积极性，高中物理知识本身较为枯燥，如果教师给学生设计的合作学习方案没有新意，很容易影响学生的成长和发展。因此，教师要从学习方案设计入手，不断创新，充分发挥合作学习方案的作用，促进高中物理实验合作学习的开展。

以“探究小车速度随时间变化的规律”实验为例，该实验的主要目的是让学生能够根据实验器材，设计实验并能够熟练地操作实验，运用已学知识求各点的瞬时速度，并且通过小车的运动过程培养学生善于思考的习惯。在明确实验目的后，教师要创新合作学习方案，让学生能够积极地参与到实验过程中。首先，教师通过小组分工的方式让学生明确此次实验需要的器材。在教师的引导下，学生开始研究课本内容，明确此次实验需要用到小车、钩码、打点计时器、纸带等工具。其次，教师将设计实验方案的权利交给学生，让学生以小组为单位，通过查阅资料或者相互交流等方式确定实验操作流程。过去教师总是给学生设计好实验流程，这种方式很难激发学生对实验问题和实驗步骤的思考，也缺乏对实验过程中可能出现的问题的思考，不利于培养学生的独立思考能力。现在让学生独立设计实验流程，学生在实验中不再是被动的参与者，而是参与实验流程设计时，对每个步骤的设计会多问几个为什么，并且会明确实验的目的，这有利于调动学生的积极性，增强其参与感，培养其独立思考能力。最后，在实验过程中，教师会让小组长对小组内的实验过程进行监管，同时包括对小组成员的监管。比如，在实验中，如果学生出现意见相左的情况，小组长会从中协调，让不同的成员表达自己的意见，然后采用集中投票的方式明确意见内容。如果还是不能解决矛盾，这时候小组长可以请求教师的支持，但是教师在指导过程中不能直接要求学生具体怎么做，而应给学生提供解决问题的思路，让学生沿着思路自己摸索，这样才能让学生在摸索的道路上提升科学探究能力。

3   构建完善的学习机制

高中物理知识的学习涉及大量的实验研究，这也是培养学生科学探究能力的关键。因此，教师要紧紧地抓住实验这个环节，构建更加完善的学习机制，促进高中物理实验合作学习能够有序地进行。

首先，教师要引导小组中每个成员都要设立一个实验目标。之所以设计实验，其主要目的是深化知识理解，锻炼学生的实践能力，培养学生形成科学探究能力。对于学生来说，在参与实验中要想达到这些要求，就要建立清晰的目标，在目标的指引下进行各项实验。比如在“探究加速度与力、质量的关系”这个实验中，某位学生设计的目标内容：认识加速度的概念，感受物体在运动中速度的变化；明确加速度与力的定量关系；在实验中锻炼动手操作能力，形成科学探究的精神。其次，教师要建立实验管理机制。一方面，教师要给学生讲解实验室的管理制度和规章，如帮助学生树立规则意识。另一方面，教师要让学生保护好实验室里的器材和设备等。比如，对于此次的分组实验，教师要求学生妥善保管此次实验中所使用的钩码、小车、绳子、天平、牛顿第二定律演示器等等，如果在实验过程中学生出现对仪器的损坏行为，应该对其做出相应的惩罚。因为实验室设备是学校一项不小的投资，并且这些设备和仪器都是循环利用的物品，所以对于任何一个学生来说，在实验合作学习中都应该保护好实验器材和设备，这也是对学生最基本的要求。此外，教师要让每个小组成员参与到实验报告完成中。实验报告是实验成果的展示，也是小组合作学习的智慧结晶。最后，教师要引导学生以小组为单位，共同完成实验报告。以往教师大多要求学生单独完成报告，这不仅不能优化实验报告内容，还不利于发挥学生群策群力的作用，因此，教师要创新观念，让每位学生都可以为实验报告做贡献。

4   组织开展团体实验比赛活动

随着教育事业的发展，为了丰富学生的学习生活，各科教师组织了丰富多彩的学习活动，比如，故事大赛、演讲大赛、课本剧比赛等，使学生的学习生活不再单调和枯燥。落实到高中物理实验教学中，教师也应该从不同的角度出发，组织开展团体实验比赛活动，让学生在班级中组成学习小队，在比赛活动中证明自己的实力。

以“验证机械能守恒定律”为例，机械能守恒是高中物理学习的关键和重点知识，也是高考的必考内容，基于本次实验的重要性，教师可以“验证机械能守恒定律”的实验探究为切入点，开展全校团体实验比赛活动。在活动中，教师设计了三种不同的奖项，依次为一等奖：3名，奖品为智能学习机；二等奖：6名，奖品为篮球；三等奖：12名，奖品为物理学习资料。在奖品的激励下，很多学生都会参与到此次实验大赛中。在团体实验比赛之前，教师应告知学生此次比赛的规则如下：第一，在团体比赛中要明确小组成员，每组保障三人。第二，在比赛中途不可以更换小组成员，如果更换成员视为放弃比赛。第三，在比赛之前，小组成员可以查找各类资料，但是在比赛过程中拒绝一切作弊行为。第四，实验比赛结束时，由五位物理学科教师担任评委进行评分，并打出分数，去掉一个最高分，去掉一个最低分，取平均分。接着，小组成员开始为此次实验比赛做准备。有的学生会上网查找相关资料，有的学生则会请教其他班级的同學，有的学生会直接寻求教师的帮忙，希望可以从教师那里得到宝贵的经验。这样的实验比赛活动在丰富学生学习生活的同时，培养了其探究能力和团队意识。

5   做好实验评价工作

评价对于学生来说十分重要，尤其是在高中物理实验合作学习中，如果教师对学生的评价存在问题，就会降低实验教学的水平。因此，教师要善于抓住评价环节，给学生以科学评价，帮助学生树立实验合作学习的信心。

首先，教师要从多维度评价学生。以“探究平抛运动的特点”的实验为例，在此实验合作学习中，不同的学生会表现出不同的问题。一部分学生在实验环节认真程度不够，但是参与感强，善于表达自己的想法；一部分学生逻辑思维强，实验操作认真，动手能力强，但是在表达方面有所缺失，不能够积极地表达自己的意见；还有一部分学生参与感不强，不能够很好地融入实验中。教师要针对这三类学生做出不同的评价，让每一类学生都有发展的动力，也能够认识到自身的不足。比如，针对第一类学生，教师要保护学生的参与意识和表达意识，肯定学生在参与和意见表达上的优势，同时引导学生在实验中要认真仔细，控制实验中的相关变量，使得实验过程更加科学。对于第二类学生，教师要关注学生的表达，给学生提供更多表达和展示自己的机会，并且在学生表达之后给予充分肯定，慢慢地，学生的表达能力会不断提升，也会对物理实验合作学习有更加浓厚的兴趣。对于第三类学生，教师要积极与学生沟通，让学生认识到自己在实验中的价值，为其分配任务，树立参与意识，让其能够积极参与实验学习。其次，教师要不断优化评价语言。语言是一门很强的艺术，不同的语言表达的情感不同，给人带来的感受也不同，为此，教师要对语言精雕细琢，不断增强语言的艺术性，让学生听到教师的评价有一种春风化雨的感受。比如，下面是一位教师在此次实验中对一位学生的评价：“平抛运动是高中物理实验学习中不可避开的重点，每位学生都要掌握平抛运动的特点。老师看到了你为此次实验所付出的努力，也看到了你对此次实验充满了信心，你在整个实验中发挥着重要的作用，不断引导着实验过程向前推进。但是在这个过程中，老师希望你能够听取同伴的不同角度的参考意见，寻求他们的意见和帮助，每位伙伴都是实验活动的一分子，大家都希望可以在实验合作学习中有所提升，因此，在实验中，如果你能够更多地关注其他成员的意见，将会使实验过程更加合理和高效。”

6   为学生营造实验合作学习的氛围

实验合作学习已经成为高中物理教学发展的趋势，因为实验合作学习可以照顾到每位学生，也能够让每位学生在实验合作学习中有更多的机会接触实验。因此，教师和学校要积极为学生营造实验合作学习的氛围。首先，学校要加强宣传工作，利用学校媒体以及校报等宣传实验合作学习的重要性，让教师和学生都可以在潜移默化中了解实验合作学习，并且在物理实验教学中开展一系列的实验合作学习活动。其次，教师要加强对学生的引导，促使学生能够在物理实验学习中合作学习，并且在小组中发表自己的意见，展现风采。实验合作学习是很多学科教师关注的重点，为了提高教师对学生引导的科学性，教师之间可以针对物理合作学习等内容展开积极讨论，提高教学工作有效性。最后，学生也应该转变传统的学习观念。在物理学习中不要将思维禁锢在小巷子里，拓宽视野，以小组学习为引领，在小组合作学习中共同提高，共同成长。营造合作学习氛围能够让教师和学生以不同的思路重新定义物理实验合作学习。

综上所述，社会在发展，时代在进步，高中物理学科的建设也在如火如荼地开展和进行，其中实验合作学习的应用为学科建设和学生发展创造了条件。在新时代背景下，部分教师在高中物理教学中还未完全推广实验合作学习，这需要引起相关部门的关注。作为一名优秀的教师，要积极顺应时代变化，融入高中物理实验合作学习中，给学生营造合作学习的氛围，创造实验合作学习的机会，助力学生在高中物理实验学习方面取得更大的成就。

参考文献：

[1]万忠义.基于科学探究能力培养的高中物理实验合作学习探析[J].理科爱好者（教育教学），2021（04）：52-53.

[2]李鑫. 基于合作学习的初中物理探究性实验教学的实践研究[D].济南：山东师范大学，2019.