科學探究在高中物理課堂中的有效實施

丁永財

摘 要：科學探究是目前大力提倡的一種教學模式，隨著素質教育的推動落實，科學探究在當今高中物理教學中發(fā)揮著重要的作用，它不僅扭轉了學生被動學習的局面，還沖擊著教師的思想認知?；诖耍恼乱愿咧形锢韺W科為研究對象，首先闡述了科學探究的地位，其次論述了科學探究在高中物理教學中的作用，最后結合實際案例對科學探究在物理課堂的落實進行分析，期望在有效策略的指導與推動下改變當前的物理教學現(xiàn)狀，從根本上提高學生的探究能力和物理學習效率。

關鍵詞：科學探究；高中物理；實際研究

物理是自然學科的重要分支，以研究物質基本運動規(guī)律和物質基本結構為主要任務。物理學科自身的屬性決定了采用科學探究模式的有效性，為提高課堂效率的堅實保障。受到教師理解能力、教學能力等因素的影響，科學探究在高中物理課堂的落實效果也存在很大的不同。同時，高中生的不同態(tài)度也是影響科學探究學習效果的一個重要因素。

一、科學探究在高中物理教學中的地位

隨著全新教學體系的建立，《普通高中物理課程標準》對高中物理教學提出了更高的教學要求。科學探究作為倡導的一個新型的教學模式，在物理教學中發(fā)揮著重要的作用，具體表現(xiàn)如下：第一，科學探究是學生對相關物理問題分析與研究的重要手段，在推動物理教學效率提高方面發(fā)揮著重要的作用。第二，在物理課堂教學中，通過明確目標、開展相應的探究活動，可以讓學生在參與的過程中，提高他們發(fā)現(xiàn)、探索事物的能力，并在其中感受到物理學習的樂趣[1]。

二、科學探究在高中物理課堂教學中應用的作用

《普通高中物理課程標準》明確提出，科學探究不僅是物理學習的目標，更是指導學生學習的有效方式，將其納入物理課堂教學中來，旨在改變知識教學向探究過程的發(fā)展，進而培養(yǎng)學生敢于探索的創(chuàng)新精神，以為學生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展奠定堅實的基礎。

（一）突出學生主體地位，把握學生真實情況

要想提高科學探究的教學效率，必須明確當前高中生的物理學習情況，在關注學生知識生成、能力提高的同時，注重學生物理思維的培養(yǎng)。而這一目標的實現(xiàn)，需要教師加大對物理的探索力度，把握住存在的問題，提出有關的解決措施?？茖W探究模式的應用，促使學生真正參與到物理操作中來，并以此為基礎提出針對性的解決方法。魯科版的物理教材內容差異很大，為了提高學生的適應力，教師只有加強探索與研究，科學設計物理實驗，才能真正減輕學生的負擔，讓他們在參與學習中解決存在的各個問題，以真正地將科學探究的作用發(fā)揮出來。

（二）立足多視角，拓寬教學方法

以科學探究為引領的高中物理教學，要明確實驗的教學地位，在開展中要為學生提供自主探索的空間，并且關注學生的自身需要。在這一過程中，教師作為引導者，不但要為學生提供寬松、良好的學習空間，還要注重對學生科學探究的引導，并通過創(chuàng)新教學方法優(yōu)化學生的學習。例如：在魯科版“向心加速度”的探究性學習中，通過自主探究、小組交流，深化了學生對加速度的理解，同時還需要教師及時調整學生禁錮的思維，引導他們結合勻速圓周運動對本次實驗開展思考，以在加強知識聯(lián)系的同時推動高中物理教學的持續(xù)開展[2]。

（三）基于科學探究，讓學生掌握物理學習方法

科學的方法是解決實際問題的有力工具。文章提出的物理學習方法包含觀察法、實驗法、類比法、假說法、數(shù)學法、建模法等。科學探究活動以科學的物理方法指導為工具，同樣在學生參與的過程中還能讓他們掌握物理學習方法。例如：實驗可以讓學生自主整理實驗需要的材料、自主設計與開展實驗，在這一過程中掌握設計與構思實驗的方法，通過對實驗數(shù)據(jù)的分析與研究提出自己的某個觀點，并借助數(shù)學方法來計算。

（四）開展實驗教學，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力

實驗作為物理教學的重要板塊，需要教師在科學探究模式的應用中明確好目標、重難點，并嘗試從不同的角度培養(yǎng)學生的能力。要想借助科學探究加強實驗教學效果，就需要教師有意識培養(yǎng)學生邏輯思維能力，比如：在“能的轉化與守恒”的學習中，教師則要在把握學生情況的基礎上，科學分組，以小組為單位開展探究實驗，通過小組成員整理材料、合理分工、開展實驗、進行討論等環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，進而提高高中物理教學質量與效率[3]。

三、高中物理開展科學探究存在的問題及原因

（一）存在的問題

1.教師在科學探究中存在的問題

大多數(shù)教師對科學探究的認識僅停留在淺層，因教師自身理論知識缺乏，同時受到課時緊張、探究模式不完善等問題影響，最終導致教師無法對學生科學探究能力做出有效的評價，學生無法準確把握住科學探究課堂主旨。

2.科學探究實踐教學中的問題

目前，科學探究在高中物理課堂應用的過程中，教師起著絕對的主導作用，學生則處于探究的被動地位。教師為了盡快完成探究任務，會提前設定好探究流程、步驟，讓學生按照思路走，學生難以真正體會到探究的樂趣。而在最后探究結果的分析中，教師來做最后的總結，這樣不僅弱化了學生的主體地位，而且無法幫助學生建立起系統(tǒng)的探究體系。

3.高中生探究能力的問題

筆者通過對本校高中生的一組調查問卷可以了解到：當前高中生的探究能力普遍薄弱，特別體現(xiàn)在提出問題、實驗設計、對實驗結果的分析上。通過前期對學生探究能力的監(jiān)測，采取工作單的方式制訂評價量表，可以了解到學生在實驗設計、結果分析上的能力很低。同時，學生因過分注重結果忽視了對探究過程的反思[4]。

（二）產生問題的原因

筆者從教師、教學、學生三個方面對高中物理科學探究存在的問題進行了系統(tǒng)分析，得到學生的有效學習與自身、課堂、教師有著密切關系。以下筆者結合自身的教學實踐，對高中物理科學探究效果較弱的原因進行了分析：

1.教師自身的原因

因教師對科學認知不全的原因，導致在課堂教學中與實際脫節(jié)，雖然學校組織教師參加各項培訓，也對先進的理論有了一定的了解，但教師卻沒有深入思考理論與實踐教學的關系，難以推動科學探究課堂的穩(wěn)步開展。一方面，大部分教師僅在公開課、講評課中采用探究學習。甚至還有一些教師表示，自己習慣了傳統(tǒng)的教學模式，不想嘗試新的，即便嘗試了效果也未必好。另一方面，受到傳統(tǒng)教學的影響，學生被禁錮在書本與物理課堂上，教師為了保證學生學習時間、課堂進度，很少組織學生開展探究活動。

2.物理教學大環(huán)境的影響

受到高考的影響，高中生每天需要面對諸多的學科和學習任務。高中物理在課程安排中，一周大約3節(jié)課，一節(jié)課一般為45分鐘。在這有限的課時和短暫的物理課堂中，教師需要向學生傳輸大量的知識。以“自由落體規(guī)律”為例，需要教師教授明確自由落體定義、特點、加速度等基礎概念，但如若組織學生開展科學探究課堂則進度無法保證。因此，大部分教師還是選擇了講與練結合的方式，小部分教師即便是采取了科學探究模式也未能深入其中。

3.高中生當前的科學探究力

通過前期的問卷調查可以了解到：高中生的科學探究能力非常薄弱。究其根源在于學生很少參與科學探究活動。學生長期處在講練結合的教學模式下，習慣了教師向自己“塞”知識而不是自己主動建構，更沒有探究的意識。很多時候，學生的思維剛打開，教師就完成了知識講述。實驗作為物理教學的重要板塊，在提高學生科學探究能力方面發(fā)揮著重要的作用，但是對面臨高考壓力的高中生來講，很難進行一次有意義的探究實驗。雖然很多教師認識到了實驗教學的重要性，但大多數(shù)教師都是提前設計實驗方案、流程、素材，并在課堂為學生演示，剩下僅有的15分鐘指導學生自主探究，很明顯缺少實驗空間與時間的探究無法達到既定的效果與目的[5]。

四、科學探究在高中物理課堂中的有效實施

目前，課堂活動幾乎都掌控在教師手中，一味地向學生“灌輸”知識，忽視他們探究能力的發(fā)展，不但降低了教學效果，而且無法滿足當今社會對人才的需要。隨著教學改革的進一步推進，加強教學改革與創(chuàng)新刻不容緩。因此，文章從如下幾個方面對科學探究在高中物理課堂的應用進行了深入研究：

（一）革新教師理念，推動科學探究課堂的有效開展

雖然教師認識到了科學探究對學生發(fā)展的重要性，但在具體應用中卻存在諸多問題。因此，增強教師的認識，將科學探究有效地融入課堂活動中非常重要。

1.革新教學理念

筆者通過問卷調查了解到，很多教師表示新理念、新技術可以推動科學探究課堂的穩(wěn)步開展，但行為還存在于舊標準上。例如：新標準強調小組交流、重視信息技術的應用，但在科學探究模式引領下的物理課堂上，很少有教師積極開展。面對當下的教學現(xiàn)狀，教師必須改變理念，把握住科學探究的特征、特點，并積極創(chuàng)新教學模式，以從根本上提升高中生的科學探究能力。

2.將科學探究納入物理實踐教學中

教師之所以不敢采用科學探究模式，一怕麻煩，二怕無法取得有效的效果，這樣一來科學探究模式就無法被應用于物理實踐中，學生探究能力的提高自然也成了空話。因此在具體的教學開展中，教師要有計劃地將科學探究納入物理課堂中，通過積極整合、有效設計，建立起一套屬于自己的科學探究體系。而這一目標的實現(xiàn)，需要教師認真分析教材，并平衡好課堂各要素的關系，有序開展科學探究活動?？梢?，教師只有敢于突破、勇于創(chuàng)新，才能取得不錯的效果[6]。

3.對學生做出科學的評價

雖然部分教師開展了科學探究活動，但評價方式依然老套，在這種評價模式下因缺乏統(tǒng)一的標準，無法對學生探究過程表現(xiàn)、思維發(fā)展、學習態(tài)度做好記錄，進而降低了科學探究活動的開展效果。因此，教師要探尋一套適合科學探究活動的評價體系，比如：依然采取工作單的方式對科學探究進行量化評價。

4.允許學生質疑，指導學生開展反思

教材中的實驗，教師已經反復進行了N次，對實驗注意事項、在何處開展思考非常熟悉。因此，教師在指導學生開展科學探究的過程中，會依照以往的流程走，其結果自然與書本結論相一致。但學生自主科學探究的結果卻并未與課程相一致，教師都會將其判斷為“做錯了”，要求學生重新反思實驗設計與流程，并找出與書本中不相符的地方，而并非和學生一起分析這種結果出現(xiàn)的原因。與此同時，因實驗時間受到限制，學生做完實驗就會急匆匆離開教室，無法對實驗過程、數(shù)據(jù)的分析、結果進行有效的把握，以至于即使實驗成功了，他們也沒有獲得豐富的經驗，并且也不知道實驗失敗的原因。因此，教師要特別注意，要為學生提供實驗結論與結果的質疑時間，并和學生一起思考，在共同探討中解決問題。

（二）培養(yǎng)學生的物理學習興趣，提升學生的課堂參與度

物理是一門緊密聯(lián)系生活的學科，生活中處處可見物理的身影。俗話說：“興趣是推動學生學習的最大內驅力?！苯處熤挥袕呐d趣著手，加強物理知識與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，并為學生構建生活物理情境，才能讓學生感受到物理的實用價值，才能促使學生全身心地進入物理課堂中來。例如：在魯科版物理知識點“形變與彈力”的學習中，高中生經歷了初中物理學習與生活經歷，對彈力有一定的認識。因此，在課堂講解中，教師無須在彈力概念上下功夫講述，但是可以創(chuàng)新教學模式激活學生的探究精神。具體開展如下：為學生展示彎曲鋸條，一頭放上粉筆頭，放手粉筆彈起；壓縮彈簧一端放小球，放手后小球彈起的演示實驗，并提出問題：鋸條與彈簧在力的作用下發(fā)生形變，放手后為什么小球和粉筆頭會被彈起？這樣便可以喚醒學生探究的心理，而在教師的逐步引導下、學生對多次實驗的分析與歸納中，總結出彈力產生的條件：直接接觸、產生彈性形變，以深化學生對本節(jié)知識的理解。

（三）科學選擇探究內容，提升高中生的探究力

上述，文章已經明確了科學探究的地位以及作用，科學探究需要在做好知識教學的同時注重學生科學技能的培養(yǎng)，并在這一過程中端正學生的科學探究態(tài)度，促使其良好學習習慣的養(yǎng)成。在科學探究模式引領下的物理課堂教學中，教師不僅是知識的傳輸者，更是課堂的精心策劃者、學生思維發(fā)展的引導者。這就要求教師在開展教學中，把握住學生的規(guī)律、學習需要，并通過精選內容推動科學探究物理課堂的有序開展。

1.精選探究物理知識

高中物理知識分為理論、實踐兩大類別，理論是對事物存在狀態(tài)、表現(xiàn)出的特定現(xiàn)象的高度概括，主要告訴學生事物的本質。在理論學習中，一般是以教師的傳授為主，這類內容無法應用于探究性課堂中。在物理實踐知識的學習中，需要學生整合知識、工具和方法解決各種問題，不但需要學生明確要完成的任務，還要把握任務完成的具體方法。但實踐教學不同于理論授課，實踐更強調將學生置身于相應的情境中，讓他們產生認知矛盾和探索的欲望，并積極尋找解決的路徑，并在這一過程中汲取知識、提高能力。

2.將科學探究思想滲透于理論授課中

科學探究思想要貫穿于整個物理課堂中，不能因內容不同就人為割裂知識學習與科學探究思想。身為一名合格的高中物理教師，必須將科學探究思想納入整個物理活動中來，讓學生通過大量感性的認識上升為理性思維，但理論知識更偏向概念與規(guī)律，因此加大了科學探究的融入難度。在此基礎上，文章提出了可以加強與生活聯(lián)系的觀點，通過提問、設疑來發(fā)散學生的物理思維。例如：在“功與能”的學習中，功與能概念性與抽象性很強，在此內容的學習上，教師可以探尋這部分內容與生活相關聯(lián)的現(xiàn)象，例如：兩名同學將小鋼球放在紙巾上，小鋼球靜止，教師將小鋼球舉高，讓學生觀察小鋼球落下后紙巾是否被損壞，以深化學生對功與能的感性認識。

3.運用科學探究開展實踐教學

作為一名物理教師，必須認識到科學的方法是提升教學質量的關鍵因素。而學生對科學方法的掌握、探究能力的提升是一個循序漸進的過程，如果教師只會單純地指導學生記憶知識，則會抑制學生科學思維模式的形成。因此，在對實踐物理知識探究中，教師必須加強探究方式的應用。例如：在魯科版物理知識點“感應電流的方向”的學習中，在學生掌握感性電流產生條件、掌握“磁生電”的實驗方法的基礎上，引導學生以小組為單位對“感性電流方向與哪些因素有關”進行驗證，各小組商討中明確了探究的幾個主題：“磁通量變化”“原磁場方向”“線圈的繞向”等，然后各小組基于自己的探究主題開始整合素材、設計計劃、開展實驗、數(shù)據(jù)分析等一系列活動，最后要求小組將自己的實驗結論展示在電路圖上。教師和其他小組對其開展評價，而且教師要根據(jù)學生的實驗結果做出最后的總結。在這一實踐探究中，通過小組合作方法的應用不單發(fā)散了學生的思維，而且推動著其科學探究思維的形成。

4.組織實踐活動延伸課堂探究

在科學探究活動中，學生的課堂興趣逐漸地向課外延伸，為他們的持續(xù)探究奠定了基礎。在課堂學習中，學生的新想法無法在課堂得到展示，這就需要教師整合課下時間指導學生探究，讓他們在動手操作中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，以促進學生智力的發(fā)展。新時期背景下的物理教學要跳出課堂的限制，通過組織學生開展課外活動提高學生的知識應用能力。物理作為一門與生活、社會緊密聯(lián)系的學科，需要教師在把握學生認知、物理內容的基礎上，組織學生開展課外探究活動。例如：在“動力學”的教學中，教師則可以為學生布置一項任務“觀察自行車構造，掌握簡單機械原理”，在學生做任務的過程中會提出這樣的疑惑，“為什么通過兩腳蹬力才能推動自行車的前進”，并讓學生帶著問題回歸到課堂學習中來，以深化對這部分知識點的理解。當然，在完成相關知識學習之外，教師還可以鼓勵學生自制生活用具，以在培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的同時提高學生的動手操作力。教師還可以為學生推薦相應的物理網(wǎng)站與雜志，通過參與物理話題討論、聽專家講座來喚醒自己的科技意識，有效提高自身的探究力。

（四）精心設計探究過程，指導學生高效完成探究任務

高中物理科學探究共分為提出問題、猜想、設計實驗方案、開展實驗、數(shù)據(jù)整理、分析研究、小組交流、教學評估幾大階段。在具體的探究中，教師必須根據(jù)學生情況、物理內容構建相應的情境，以指導學生采取科學的方法完成物理探究任務。

1.科學安排探究環(huán)節(jié)

物理科學探究活動的開展要與當今高中生思想、認知相符合，而且需要教師把握學生的物理學習規(guī)律，通過從簡到繁的順序完成對整個物理知識的探究。尤其是剛進入高中的學生，這是他們從初中向高中學習的過渡階段，教師只有適當?shù)匕才盘骄炕顒?，才能保持學生持續(xù)地探究興趣，具體需要從各環(huán)節(jié)入手。

2.拓寬探究活動形式

為了推動科學探究在高中物理課堂的不斷落實，物理教師必須把握住科學探究的特征，絕不能禁錮在某個模式中。在具體的教學開展中，要平衡好各方面的因素，通過對比與分析拓寬探究活動的形式，為學生構建起寬松、良好的氛圍，以推動物理探究活動的有序開展。

3.加強探究活動和其他方式的結合

魯科版高中物理知識內容豐富、結構優(yōu)化，但并非所有的知識都可以探究式的方法開展，還有很多可行的方法?？茖W探究并非萬能的，需要教師根據(jù)教學內容、學生實際需求，積極探尋科學探究模式和其他模式的結合點，以共同推動高中物理教學邁入新的階層。

結束語

綜上所述，新時代下對物理教學提出了新的要求?？茖W探究在高中物理課堂的不斷落實體現(xiàn)著我國物理教學的改革與發(fā)展。對教師來講，這是對傳統(tǒng)教學的有效突破，對高中生來講是鍛煉他們能力的有效方法?？茖W探究模式在物理課堂的應用沒有固定的模式可循，需要教師在實踐中加強反思與總結，從發(fā)展視角指導學生探究，以推動高中物理教學的穩(wěn)步前進。因此，在日后的物理科學探究活動中，教師要在把握學生情況、物理內容的基礎上，將科學探究有意識地融入物理課堂中來，以促進學生良好習慣的養(yǎng)成，并推動高中生物理探究能力的穩(wěn)步提升。

參考文獻

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