新課程高中物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐分析

姚恒美

【內(nèi)容摘要】隨著新課標(biāo)改革的深入實(shí)施，高中物理課程內(nèi)容更加符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和身心發(fā)展規(guī)律。實(shí)驗(yàn)作為高中物理教學(xué)的重要組成部分，提高學(xué)生科學(xué)思維能力尤為必要。此外，實(shí)驗(yàn)也是進(jìn)行科學(xué)探究的有效途徑。但在以往教學(xué)中，教師經(jīng)常忽略實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施，將其淪為一種教學(xué)形式。新課程改革要求培養(yǎng)學(xué)生探究能力，為此，探究實(shí)驗(yàn)的地位和作用逐漸被廣大師生所認(rèn)可。本文結(jié)合高中物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐分析，探究培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的具體策略。

【關(guān)鍵詞】高中物理 ?探究性實(shí)驗(yàn) ?科學(xué)思維能力

物理是一門自然科學(xué)的學(xué)科，大部分的物理知識(shí)都是通過實(shí)驗(yàn)得出的。實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的一部分，是提高學(xué)生科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究方法，開拓學(xué)生思維的有效途徑。在傳統(tǒng)高中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)一直處于邊緣地帶，教師為了鞏固學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的記憶與答題技巧的掌握，忽視了在物理實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生并沒有充分理解萬(wàn)物的變化規(guī)律，從而對(duì)物理學(xué)習(xí)失去了興趣，更不用談對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。新課程改革下，高中物理教材增加了研究性內(nèi)容，探究性實(shí)驗(yàn)自然也成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心，更加注重對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，要求學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和思維方式。

一、高中物理探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值

1.有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力

探究性實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，增加了學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的參與程度，能夠很好的調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)生成過程，促進(jìn)想象能力、創(chuàng)造能力、思維能力以及知識(shí)運(yùn)用能力的發(fā)展。在探究性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)，理解更加透徹，記憶力也會(huì)更加深刻。此外，在探究中學(xué)生會(huì)遇到各種各樣的問題，通過教師引導(dǎo)查閱相關(guān)資料和書籍，從而意識(shí)到知識(shí)不僅來(lái)源于課本，涉及到生活中的方方面面。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行敏銳觀察，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)心歸納與總結(jié)以及辯證性分析，有利于綜合學(xué)習(xí)能力的提升。

2.有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師更傾向于向?qū)W生講授實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)器材演示實(shí)驗(yàn)，告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)步驟以及注意事項(xiàng)等。雖然一定程度上學(xué)生可以自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，但效果往往不盡人意，并沒有真正認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的意義，甚至認(rèn)為物理探究毫無(wú)興趣。探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有很大區(qū)別，能夠充分滿足學(xué)生好奇心，愿意自主按照自己的知識(shí)水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，掌握知識(shí)的同時(shí)，提高自身探究能力，強(qiáng)化物理學(xué)習(xí)興趣。

3.有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究思維

探究性實(shí)驗(yàn)除了能夠增強(qiáng)學(xué)生實(shí)際操作能力與創(chuàng)新能力外，還有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究思維，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生遇到問題時(shí)能夠根據(jù)教師的提示自主探究、獨(dú)立思考，積極利用所學(xué)理論知識(shí)提出猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證猜想、觀察現(xiàn)象、整理與分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論。整個(gè)過程激活創(chuàng)新思維和探究思維發(fā)展，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)習(xí)慣。

二、高中物理教學(xué)中科學(xué)思維方法分析

1.邏輯與推理方法

科學(xué)研究表明，自然科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)定律和經(jīng)驗(yàn)公式都是通過歸納總結(jié)得來(lái)的，通過理想的實(shí)驗(yàn)方法，進(jìn)行科學(xué)推理，得出結(jié)論。演繹推理也是一種有效的科學(xué)思維方法，主要從一般原理推理演繹出個(gè)別結(jié)論，為科學(xué)探究提供一定方向和線索。又或者根據(jù)對(duì)象間存在相似或相同的方面，推理出其他可能相似或相同的方面。在探究性實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常被用于假設(shè)與猜想環(huán)節(jié)。這一方法中學(xué)生科學(xué)思維能力的表現(xiàn)為：能夠運(yùn)用歸納和演繹推理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程;能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)，并進(jìn)行推理論證;善于歸納推理物理問題等。能從不同角度思考物理問題，采用不同方式靈活地解決物理問題;靈活地處理物理中的各種辨證關(guān)系，并根據(jù)實(shí)際情況修改思路、善于對(duì)解題過程和結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)、反思。

2.比較與分類方法

此種方法的依據(jù)在于事物間的普遍聯(lián)系，從聯(lián)系中加深對(duì)事物的理解。其中比較不只停留在現(xiàn)象上，更需要深入本質(zhì)，抓住對(duì)象間的本質(zhì)屬性進(jìn)行比較;分類主要圍繞對(duì)象之間的共性和差異展開，將共同點(diǎn)歸為大類，差異性分為小類。在探究性實(shí)驗(yàn)中，該方法針對(duì)的科學(xué)思維能力主要表現(xiàn)為：能夠?qū)ξ锢碇R(shí)進(jìn)行比較分類和概括總結(jié)，形成合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系;能夠靈活根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)中的物理對(duì)象和過程進(jìn)行比較與分類。

3.抽象與具體方法

抽象是從事物對(duì)象的各種屬性中抽出本質(zhì)屬性，具體是通過對(duì)某一對(duì)象的各種抽象規(guī)定綜合形成完整映像。兩者之間是相互促進(jìn)，共同發(fā)展的關(guān)系，構(gòu)成一個(gè)完整的認(rèn)知過程。在物理學(xué)習(xí)中，要學(xué)會(huì)運(yùn)用抽象方法排除其他干擾，簡(jiǎn)化認(rèn)識(shí)對(duì)象。一般該方法針對(duì)科學(xué)思維能力的主要表現(xiàn)為：能夠運(yùn)用理想化方法和常見的物理模型，將物理探究過程理想化，抽象出理想的物理模型;善于形成事物和問題的動(dòng)態(tài)清晰的圖景;具有清晰、系統(tǒng)的物理觀念，能夠在分析問題時(shí)快速提取，靈活運(yùn)用等。

三、新課程高中物理研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略

1.遵循學(xué)生主體地位，激活探究思維

高中生相比初中生而言思維能力發(fā)展更成熟，但由于受應(yīng)試教育理論的影響，此種思維能力很少被激發(fā)出來(lái)，導(dǎo)致科學(xué)思維能力表現(xiàn)不足。為此，高中物理探究性實(shí)驗(yàn)的開展要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，尊重學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，切身感受實(shí)驗(yàn)的趣味性，使其能夠透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象理解知識(shí)的由來(lái)，掌握事物的本質(zhì)，不斷激發(fā)他們探究更高層次的物理知識(shí)。在新課程改革中，探究性實(shí)驗(yàn)并沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行限定，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的意愿和生活經(jīng)驗(yàn)選擇實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，具有很強(qiáng)的開放性，有助于創(chuàng)造力的發(fā)展。

在高中物理探究性實(shí)驗(yàn)中，教師首先要做好教學(xué)準(zhǔn)備，帶領(lǐng)學(xué)生充分復(fù)習(xí)學(xué)過的知識(shí)，并鼓勵(lì)其利用課余時(shí)間通過瀏覽網(wǎng)絡(luò)、查找書籍對(duì)所要探究的實(shí)驗(yàn)有所了解。其次，要采取課堂競(jìng)爭(zhēng)的模式，讓學(xué)生在探究性實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行小組比賽，活躍課堂氛圍的同時(shí)，調(diào)動(dòng)參與的積極性。最后，要增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮奇思妙制作實(shí)驗(yàn)器材，運(yùn)用新奇的想法創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究過程等。通過此種方式改變學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。

2.關(guān)注學(xué)生個(gè)性差異，實(shí)施分層教學(xué)

學(xué)生作為獨(dú)立存在的個(gè)體，受成長(zhǎng)環(huán)境、家庭教育、社會(huì)背景等因素的影響，所形成的性格、智力、思維、能力也存在很大不同。要想促進(jìn)每一位學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展，傳統(tǒng)“一刀切”的教學(xué)模式顯然已經(jīng)不再適用，物理基礎(chǔ)差和物理基礎(chǔ)好的學(xué)生之間差距會(huì)越來(lái)越大，不利于教學(xué)發(fā)展。為此，在高中物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要按照學(xué)生的知識(shí)水平、興趣愛好、實(shí)驗(yàn)水平等因素，制定針對(duì)性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易以及要求實(shí)施分層教學(xué)，一方面增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)能力弱的學(xué)生的自信心，另一方面讓物理學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生能夠擁有新的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

比如當(dāng)學(xué)生掌握了“彈力”和“摩擦力”知識(shí)后，讓學(xué)生探究一個(gè)長(zhǎng)方體木塊和鐵塊的下表面誰(shuí)更粗糙一些，只為學(xué)生提供一個(gè)可用的彈簧測(cè)力計(jì)，要求學(xué)生進(jìn)行猜想，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明，寫出實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果。不同學(xué)生思考的結(jié)果不一樣，有的忽略摩擦因數(shù)u，有的沒有分析好變量。針對(duì)這一現(xiàn)象，教師可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題進(jìn)行逐步引導(dǎo)，將不同物理學(xué)習(xí)水平的學(xué)生分為一個(gè)小組，組員可以選擇與自己能力水平相適應(yīng)的問題進(jìn)行求解，共同完成對(duì)該實(shí)驗(yàn)的探究，發(fā)揮各自長(zhǎng)處。

3.創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，營(yíng)造探究性氛圍

高中階段的學(xué)生在學(xué)習(xí)中很少去問“為什么”，一方面在于長(zhǎng)期受傳統(tǒng)教學(xué)方法的影響，習(xí)慣了接受知識(shí)，而不是探究知識(shí);另一方面在于缺乏恰當(dāng)?shù)那榫骋龑?dǎo)。為此，在高中物理探究性實(shí)驗(yàn)中，教師要給學(xué)生營(yíng)造一個(gè)寬松、自由、民主的氛圍，激發(fā)學(xué)生的好奇心，不過分強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的成敗，而是尋找學(xué)生在探究中的閃光點(diǎn)和不足，讓學(xué)生感受實(shí)驗(yàn)探究過程，真正掌握有效的科學(xué)思維方法。一般探究性實(shí)驗(yàn)會(huì)占用大量時(shí)間，為了不影響物理理論知識(shí)學(xué)習(xí)，教師可以適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)拓展到課余時(shí)間，讓學(xué)生課下觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并通過同學(xué)之間的相互討論與分析進(jìn)行驗(yàn)證。

以“探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)掌握了力的合成與分解知識(shí)，再加上對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的掌握，為該實(shí)驗(yàn)的探究提供了良好的知識(shí)基礎(chǔ)。首先，創(chuàng)設(shè)情境：四川地震的時(shí)候道路損毀，物資進(jìn)不去都是由飛機(jī)空投給人民，如果自己是飛行員該如何選擇投放點(diǎn)。當(dāng)學(xué)生熟悉了課題后，讓學(xué)生自主探究粉筆被彈出去后的運(yùn)動(dòng)軌跡、涂有顏色小球從高出釋放后在白紙上形成的軌跡等，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，滲透“化曲為直”的思想。最后，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)，建立直角坐標(biāo)系，進(jìn)行力的分解，探究不同方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，得出最終結(jié)論。

4.豐富教學(xué)資源，提供更多的探究渠道

新課程改革要求高中物理教學(xué)中要注重探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和渠道的拓展，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維進(jìn)行探究，拓展眼界，提高探究能力，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展。高中物理中的實(shí)驗(yàn)分為測(cè)量性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)，為了豐富探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)資源，可以將探究性實(shí)驗(yàn)與研究性實(shí)驗(yàn)相融合，一方面對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，另一方面鼓勵(lì)學(xué)生自主制作，感受探究的魅力。對(duì)于一些探究過程比較復(fù)雜和繁瑣的實(shí)驗(yàn)，可以適當(dāng)借助信息技術(shù)，讓學(xué)生充分體驗(yàn)信息化實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)際應(yīng)用能力。

以“描繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)為例，它是一項(xiàng)研究性實(shí)驗(yàn)，但為了促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力發(fā)展，可以引導(dǎo)學(xué)生借助虛擬實(shí)驗(yàn)機(jī)在計(jì)算機(jī)中完成連線、測(cè)量、數(shù)據(jù)記錄以及I-U坐標(biāo)系的建立，最終連接各個(gè)點(diǎn)得到I-U曲線。由此一來(lái)既可以減少實(shí)驗(yàn)儀器產(chǎn)生的誤差，又可以提高學(xué)生信息技術(shù)能力，培養(yǎng)現(xiàn)代化科學(xué)實(shí)驗(yàn)思維。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，探究性實(shí)驗(yàn)作為新課程下高中物理教學(xué)的新增內(nèi)容，在教學(xué)實(shí)踐中要充分了解具體科學(xué)思維方法，遵循針對(duì)性教學(xué)原則，尊重學(xué)生主體地位、關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，采取有效措施，以循序漸進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生充分體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的樂趣，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

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【本文為江蘇省“十三五”教研課題“高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提升學(xué)生‘科學(xué)思維能力的實(shí)踐研究”成果，課題編號(hào)：2019JK13-ZB80。】

（作者單位：江蘇省泰州市第二中學(xué)）