探究性学习模式在高中物理教学中的应用

周 吉

(贵州省毕节市民族中学,贵州 毕节 551700)

探究性学习模式是一种能够使学生在教师的引导协调下,主动运用科学思维方式与科学思想方法对某一问题、某一任务进行自主探究的学习方式.在核心素养视域下的高中物理教学中,合理应用探究性学习模式引导学生学习物理学科知识,不仅能够让学生的物理学习状态得到切实转化,更加自主自觉地进行物理学习与物理探索,还能够让学生在探究物理问题与物理规律的过程中更加深刻全面地把握物理学科的特点本质,得到物理学习品质与综合素质能力的提升.

1 探究性学习模式在高中物理教学中的应用路径

1.1 巧妙设疑,触发探究兴趣

学贵有疑,小疑则小进,大疑则大进.因此,为使学生通过展开高中物理探究性学习得到知识经验的积累、见识阅历的增长与能力素质的提升,高中物理教师在引导学生展开物理探究之前,要通过巧妙设置教学问题的方式引发学生的质疑与思考,以此来有效调动学生的物理探究兴趣,驱动学生展开深度探究,实现深度学习[1].

例如,在教学人教版高中物理必修第一册教材“质点、参考系”一课时,为使学生通过物理探究更好地把握“质点”这一基础物理概念,懂得利用参考系描述与观察一个物体的变化与运动过程,高中物理教师便可围绕本课的教学重难点设置核心教学问题,引发学生的思考与质疑,促进学生探究兴趣的良好生成,问题如下.

【核心问题一】在现实生活中,我们常能看到一些处于不断运动过程之中的物体.如在游乐场玩耍的儿童、在马路上快速行驶的汽车、在天空中振翅翱翔的雄鹰、在旗杆上随风飞舞的红旗、在绿茵地上奔跑的足球运动员.对于这些处于不断运动过程中的物体,我们该如何精准、有效地描述它们的运动过程与变化情况呢?

【核心问题二】准确描述某一物体的运动存在怎样的困难?如果将这一物体理想化地抽象为只有质量的点,是否可以达到精准描述物体运动的目的?

【核心问题三】如何解释在乘坐高铁时,窗外的树木、高山、大地与河流向后快速移动,而高铁中的乘客与乘务员却是始终静止的这一现象?如果想要准确描述一个物体的运动及其变化过程需要选定什么作为参考?

如此一来,学生便会在核心教学问题的启发诱导下,主动生成关于“质点”与“参考系”的物理学习疑问,进而围绕本课教学重难点进行小组探讨交流与探究思考.这不仅有效调动与激活了学生的物理学习兴趣和探究热情,还会让学生在主动分析、积极思考、深入探究的过程中,对这一部分的基础物理学知识形成较好的认识把握,进而为其实现深度物理学习与核心素养的发展夯实基础[2].

1.2 关联生活,引发主动探究

物理是一门具有极高的实用价值与应用意义的学科.在核心素养视域下的高中物理探究性教学过程中,高中物理教师便可基于这一特点与本质,积极引导学生展开生活中的物理探究性学习活动,在有效增进学生物理学习感悟、促进学生物理应用意识生成的同时,使学生通过关联生活实际,形成用物理解释生活、描述生活、观察生活的观念及意识[3].

例如,在教学人教版高中物理必修第一册教材“牛顿第三定律”一课时,教师通过关联生活,让学生学会应用物理知识解决、解释生活现象与生活问题.

首先,从学生的生活入手.让学生与同桌为小组进行“掰手腕”游戏活动,以此活跃物理课堂氛围,并提出问题:“力的作用是相互的,这是众所周知的物理事实.在‘掰手腕’活动中,手劲大的同学能够轻易地将手劲小的同学的手腕压到桌子上.那么二人施加给彼此的力是大小相等的吗?”以此引发学生的思考与探究,让学生理解“作用力”“反作用力”这两个基础物理力学概念的同时,自然导出本课的探究主题“探究作用力与反作用力的关系”,进而引导学生展开生活化的物理探究实验.

其次,利用多媒体电教设备为学生呈现生活中常见的作用力与反作用力实例图像.如端午节赛龙舟民俗活动,人们用桨向后推水,龙舟便会向前移动;启动汽车时,车轮向后推动地面,地面便会反馈给车轮一个向前的反作用力,使汽车前进,等等.以此来为学生创设直观形象的生活物理教学情境,引导学生围绕“作用力与反作用力的关系”提出如下猜想.

【猜想一】作用力与反作用力方向相反,作用力大于反作用力.

【猜想二】作用力与反作用力方向相反,作用力小于反作用力.

【猜想三】作用力与反作用力方向相反,作用力等于反作用力.

最后,为各个探究小组提供“弹簧测力计”这一物理实验装置,让学生思考:“如果想要同时测量作用力与反作用力这两个力,应该如何设置实验装置展开物理实验?”进而使其通过小组讨论、合作探究的方式完成实验方案的设计(表1),并展开实验操作,得出“作用力与反作用力大小相等、方向相反且始终作用在同一直线上”的物理实验结论.

表1 探究作用力与反作用力的关系实验方案

这样的生活化物理探究性教学设计,不但让学生认识到物理源于生活、服务于生活的学科本质,还会使其在结合各种生活情境、生活现象以及生活实例展开科学猜想、物理假设与探究性物理实验活动的过程中,对牛顿第三定律这一重要的物理力学定理产生更为透彻、深刻的认识与感悟.

1.3 小组合作,助力深度探究

单丝不成线,独木不成林.高中物理教师要在充分尊重学生学习主体性与物理探究主动性的基础上,合理利用小组合作学习模式的优势,引导学生展开物理探究学习活动,以此让学生在小组的互帮互助下更好地扫清物理学习障碍,实现高效学习.

例如,在教学人教版高中物理必修第二册教材“重力势能”一课时,为使学生通过探究性物理学习更好地理解“重力势能”物理概念,自主推导出重力势能的表达式,高中物理教师便可从学生的物理知识经验出发,为其设置如下问题.

【问题一】解释重力势能、弹性势能的物理概念,并说出影响物体重力势能与弹性势能的因素.

【问题二】枚举生活实际中的与重力势能、弹性势能有关的实例.

在学生完成对上述问题的思考与作答后,教师便可根据学生的作答情况、物理学习水平、思维能力发展情况,由高到低地将学生划分为甲、乙、丙三个层次,并以甲∶乙∶丙=2∶3∶2的比例组建探究学习小组,以小组合作的形式结合如图(图1)所示的物理模型,探究质量为m的物体从高度h1下降到h2过程中重力所做的功,使其通过运用物理知识和物理公式合作完成重力势能表达式Ep=mgh、重力做的功与重力势能关系式WG=Ep1-Ep2的推导,深刻理解“物体运动时,重力对其所做的功仅与其起点、终点位置有关,与物体的运动路径无关”这一物理事实,以此培养学生的科学思维、物理探究以及合作学习的能力.

图1 重力做的功物理模型

以“先分层,后分组”的方式对学生正确分组,并引导学生通过小组合作的方式进行物理问题分析.学生在进行多元物理探究的过程中,其思维误区与认知盲点也会在小组成员的互帮互助下得到清扫,不仅有利于学生的物理学习,还有利于其物理核心素养的综合发展.

2 核心素养视域下展开高中物理探究性教学所需把握的要点

《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》指出:物理课程教学需坚持学科核心素养导向,在义务教育的基础上引导学生以自主学习的方式,从物理学的视角认识现实世界与自然,形成良好的物理观念意识、科学思维习惯、科学探究能力、科学态度和社会责任.因此,高中物理教师在应用探究性学习模式展开物理教学实践与创新改革时,就要在充分发挥探究性学习模式优势作用的基础上,紧密结合物理课程教学特点和高中生认知发展规律,深度探究学习模式与物理核心素养目标的融合,以此促进物理课堂的高效教学与创新.

总而言之,探究性学习模式是一种注重以学生为学习主体的学习方式.在核心素养视域下的高中物理教学中,应用探究性学习模式引导学生展开多元化的物理探究活动与物理实践活动,不仅有利于学生物理学习品质的提升,还有利于高效物理教学目标的实现.因此,高中物理教师要在清晰认识探究性学习模式实践价值及意义的前提下,通过问题设置、关联生活实际、构建探究小组的方式为学生提供更多的物理探究机会,以此培养学生的物理思维,推动物理学科核心素养的发展.